Ин таҳқиқот барои идора кардани лабораторияҳои таҳқиқотӣ ва минтақаҳои истеҳсолоти чандири технопарки донишгоҳӣ дар зери як меъмории ягонаи автоматикунонӣ системаи идоракунии бар асоси хулосабарории номуайянро таҳия мекунад. Fuzzy Inference System (FIS) як системаи хулосабарорӣ мебошад, ки якчанд вуруд, аз ҷумла ҳолати сохторӣ, ҳолати энергетикӣ, дақиқии ченкунӣ ва ҳолати идоракуниро тавассути функсияҳои узвияти номуайян ва қоидаҳои муайянкардаи коршиносон арзёбӣ намуда, қарорҳои идоракунии навъи “коркард”, “танзим”, “аз нав коркард” ё “қатъ кардан”-ро ҳосил мекунад. Таҳқиқот ба моделсозии математикӣ ва озмоишҳои симулятсионии компютерӣ асос ёфтааст; он татбиқи дарозмуддати саҳроӣ дар як технопарки воқеӣ нест.

Меъмории пешниҳодшуда чор қабати иерархиро дар бар мегирад: сатҳи сенсор, сатҳи коркарди додаҳо, сатҳи қарор ва сатҳи иҷро. Лабораторияи таҳқиқотӣ, системаи истеҳсолоти чандир, кран-манипулятор, дастгоҳҳои CNC, зерсистемаи ченкунӣ ва системаи нақлиётӣ ба як сохтори ягонаи назорат пайваст карда мешаванд. Додаҳои гетерогении сенсорӣ бо нормализатсияи min–max беандоза карда мешаванд; аз тағйирёбандаҳое ба монанди сарбории модул, вақти коркарди вазифа ва сифати кор тағйирёбандаи ҳолати номуайяне сохта мешавад, ки ҳолати истеҳсолро ифода мекунад.

Дар ҳисоби намунавии FIS, ки дар манбаъ оварда шудааст, дараҷаҳои узвияти коршиносӣ барои вурудҳои сохторӣ, энергетикӣ, ченкунӣ ва идоракунӣ бо қоидаҳо якҷо карда шудаанд; дар натиҷаи defuzzification бо усули маркази вазн y* ≈ 0,405 ба даст омадааст. Азбаски ин қимат дар минтақаи миёнаи қарор ҷойгир аст, система ба самти “adjust/reprocess”, яъне танзим ё аз нав коркард кардан қарор қабул мекунад.

Дар натиҷаҳои симулятсия нисбат ба равиши анъанавии идоракунии детерминистӣ тақрибан %19 коҳиш дар вақти миёнаи коркарди қарорҳои идоракунӣ, тақрибан %27 коҳиш дар эҳтимоли вайроншавии раванд, тақрибан %19 коҳиш дар омили изофабории модул ва тақрибан %33 коҳиш дар вақти вокуниш ба ҳолатҳои ғайримуқаррарӣ; ҳамчунин тақрибан %23 афзоиш дар дақиқии арзёбии ҳолати истеҳсол ва тақрибан %17 афзоиш дар самаранокии умумии амалиётӣ гузориш шудааст. Ин қиматҳо натиҷаҳои симулятсия мебошанд ва набояд ҳамчун нишондиҳандаҳои самаранокие тафсир шаванд, ки дар муҳити воқеии саноатӣ тасдиқ шудаанд.

Системаи Хулосабарории Номуайян дар Технопарк Қарори Идоракуниро Чӣ Гуна Қабул Мекунад?

Fuzzy Inference System-и таҳқиқот ҳолати сохтории ҷузъи корӣ, ҳолати энергетикии мошин, эътимоднокии додаҳои ченкунӣ ва маълумоти сарборӣ/ҳолати системаи идоракуниро ба дараҷаҳои узвияти номуайян табдил медиҳад; қоидаҳои коршиносиро фаъол мекунад, натиҷаҳои қоидаҳои фаъолшударо муттаҳид месозад ва бо маркази вазн як баромади ягонаи ададӣ ҳосил карда, муайян мекунад, ки система бояд ба кадоме аз қарорҳои коркард, танзим, аз нав коркард ё қатъ кардан равона шавад.

Масъалаи таҳқиқот

Дар технопаркҳо лабораторияҳои таҳқиқотӣ, прототипсозӣ, мошинҳои истеҳсолӣ, роботҳо, системаҳои ченкунӣ ва назорати сифати маҳсулот аксаран равандҳои ба ҳам пайваст мебошанд. Нуқтаи ибтидоии таҳқиқоти манбаъ ин аст, ки идора кардани ин ҷузъҳо бо механизмҳои парокандаи назорат метавонад боиси таъхири қарорҳо, коҳиши чандирии истеҳсол ва мушкилоти ҳамоҳангсозӣ дар шароити номуайянӣ гардад.

Ҳалли пешниҳодшуда аз он иборат аст, ки фаъолияти таҳқиқотӣ ва истеҳсолӣ дар зери як меъмории ҳисоббарории идоракунӣ муттаҳид карда шуда, занҷири пайвастаи назорат аз ченкунӣ то тавлиди қарор ва амали физикии идоракунӣ сохта шавад.

Се зерсистемаи асосӣ дар меъмории технопарк

Меъмории автоматикунонии чаҳорсатҳӣ

Намоиши математикии ҷараёни вазифа

Муодила (1):

\[ \vartheta_i(t)=\sum_{k=1}^{m}\vartheta_{ik}(t) \]

Дар ин ҷо \(\vartheta_i(t)\) шиддати умумии ҷараёни вазифаро дар сатҳи i-ум ва \(\vartheta_{ik}(t)\) шиддати ҷараёни алоҳидаи k-умро ифода мекунад. Дар манбаъ гуфта мешавад, ки ин ҷараёнҳо таҷрибаҳои илмӣ, прототипсозӣ, амалиётҳои истеҳсолӣ, зерсистемаҳои ченкунӣ, воҳидҳои иҷро ва вазифаҳои идоракуниро фаро мегиранд.

Афзалиятҳои ҷараёнҳо собит нестанд. Таҳқиқот аз нав тақсим кардани динамикии захираҳоро вобаста ба шароитҳое ба монанди муҳимияти вазифаҳо, таъҷилии вақт, масрафи захира, сарбории модул ва дастрасии таҷҳизот пешбинӣ мекунад.

Нормализатсияи додаҳои гетерогении сенсорӣ

Муодила (2):

\[ \tilde{x}_{ij}= \frac{x_{ij}-x_{ij}^{min}} {x_{ij}^{max}-x_{ij}^{min}} \]

\(x_{ij}\) параметри j-уми ченкунии объекти O_i мебошад. \(x_{ij}^{min}\) ва \(x_{ij}^{max}\) қиматҳои ҳадди ақал ва ҳадди аксари қабулшударо нишон медиҳанд. Ин табдили min–max қиматҳои сенсори дорои воҳидҳо ва миқёсҳои гуногуни физикиро ба миқёси умумии беандоза меорад.

Ин қадам муҳим аст, зеро агар ҳарорат, мавқеъ, суръат, сарборӣ ё дигар ченакҳо бевосита ҳамчун як навъи бузургӣ ба FIS дода шаванд, миқёси тағйирёбандаҳо метавонад ба раванди хулосабарорӣ таъсир расонад.

Нишондиҳандаҳои асосии самаранокии идоракунӣ

Муодила (3) — сарбории умумии ченкунӣ:

\[ M_{com}=\sum_{i=1}^{n}O_i m_i \]

Муодила (4) — вақти миёнаи вазнноки коркарди вазифа:

\[ \bar{T}= \frac{\sum_{i=1}^{n}O_i m_i t_i} {\sum_{i=1}^{n}O_i m_i} \]

Муодила (5) — омили сарбории модул:

\[ \rho_i=\frac{\vartheta_i}{\mu_i} \]

Дар ин ҷо \(\mu_i\) иқтидори коркарди модул, \(t_i\) вақти коркарди як ченкунӣ ва \(\rho_i\) муносибати сарбориро байни ҷараёни вазифаи талабшуда ва иқтидор ифода мекунад. Бо зиёд шудани \(\rho_i\) маълум мешавад, ки модул нисбат ба иқтидори худ бештар бор шудааст.

Тағйирёбандаи ҳолати системаи номуайян

Муодила (6):

\[ S_i=f(\rho_i,T_i^{avg},Q_i) \]

Ин ифода омили сарбории модул, вақти миёнаи коркарди вазифа ва сифати иҷрои вазифаро дар як таърифи ягонаи ҳолати номуайян муттаҳид мекунад. Дар манбаъ қиматҳои S_i ба синфҳои забонӣ, аз қабили сарбории паст, муқаррарӣ, баланд ва критикӣ ҷудо карда мешаванд.

Ҳадҳо собитҳои универсалӣ нестанд. Онҳо мувофиқи хусусиятҳои таҷҳизот, иқтидор ва талаботи технологии сенарияи васлкунии механикии таҳқиқшаванда калибр мешаванд; ҳангоми интиқол ба системаи дигари истеҳсолӣ бояд аз нав танзим карда шаванд.

Масири истеҳсолии васлкунии механикӣ

Figure 1 дар манбаъ ҷойгиршавии сеандозаи FMS-и васлкунии механикиро ва Figure 2 ин пайдарпайии истеҳсолиро нишон медиҳад. Нақши илмии ин ду шакл пайваст кардани ҷойгиршавии физикии таҷҳизот бо пайдарпайии идоракунии амалиётҳои истеҳсолӣ мебошад.

Вурудҳо ва баромадҳои FIS

Модел чор тағйирёбандаи асосии вурудро истифода мебарад:

• x₁: ҳолати сохтории ҷузъи корӣ — геометрия ва нуқсонҳо,
• x₂: ҳолати энергетикӣ — устувории манбаи неру,
• x₃: ҳолати иттилоот/ченкунӣ — дақиқии додаҳои ченкунӣ,
• x₄: ҳолати идоракунӣ — ҷадвалбандӣ ва боргузорӣ.

Ду баромади асосӣ мавҷуд аст: y₁ қарори коркард/танзим/аз нав коркард/қатъ кардани системаро ва y₂ хатари паст/миёна/баланди хаторо дар марҳилаи ҷорӣ нишон медиҳад.

Функсияи узвияти трапетсияшакл

Муодила (7):

\[ \mu_A(x_i)= \begin{cases} 0, & x_i\le a\\ \dfrac{x_i-a}{b-a}, & a\le x_i\le b\\ 1, & b\le x_i\le c\\ \dfrac{d-x_i}{d-c}, & c\le x_i\le d\\ 0, & x_i\ge d \end{cases} \]

\(a,b,c,d\) ҳадҳои узвияти трапетсияшакли ҳар як истилоҳи ҳолати номуайянро муайян мекунанд. Дар манбаъ шарҳ дода мешавад, ки ин ҳадҳо бо дониши коршиносӣ, хусусиятҳои истифодабарии таҷҳизот, диапазонҳои қабулшудаи корӣ ва мушоҳидаҳои бар асоси симулятсия муайян шудаанд.

Қоидаҳои номуайяне, ки дар манбаъ истифода шудаанд

Қоидаи якум ҳангоми якҷоя мавҷуд будани нуқсони пасти сохторӣ, энергияи устувор, сифати баланди ченкунӣ ва ҳолати оптималии идоракунӣ ба натиҷаи “process / хатари паст” мебарад. Қоидаи дуюм дар ҳолати нуқсони миёна ё тағйирёбии энергия “adjust / хатари миёна” ҳосил мекунад. Қоидаи сеюм ҳангоми пайдо шудани яке аз ҳолатҳои нуқсони баланд, вайроншавии энергия, сифати пасти ченкунӣ ё ихтилофи идоракунӣ ба самти “stop / хатари баланд” қарор қабул мекунад. Қоидаи чорум нуқсони миёна, энергияи устувор ва сифати миёнаи ченкуниро бо “reprocess / хатари миёна” мувофиқ мекунад.

Фаъолшавии қоида

Муодила (8):

\[ \alpha_i= \min\{ \mu_{x_1}(x_1), \mu_{x_2}(x_2), \mu_{x_3}(x_3), \mu_{x_4}(x_4) \} \]

Дар шартҳои бо AND пайвастшуда пасттарин дараҷаи узвият дараҷаи фаъолшавии қоидаро маҳдуд мекунад. Дар қоидаҳои манбаъ, ки OR доранд, амали максимум байни қиматҳои узвияти дахлдор истифода мешавад.

Муттаҳид кардани қоидаҳо

Муодила (9):

\[ \mu_{y_1}(y)=\max_i\{\alpha_i\cdot\mu_{y_i}(y)\} \]

Ин марҳила минтақаҳои баромадеро, ки қоидаҳои гуногун пешниҳод мекунанд, ба як функсияи умумии баромади номуайян табдил медиҳад.

Defuzzification

Муодила (10):

\[ y^*= \frac{\int y\,\mu(y)\,dy} {\int \mu(y)\,dy} \]

Таҳқиқот барои аз баромади муттаҳидшудаи номуайян ҳосил кардани як қарори ягонаи ададӣ усули маркази вазнро истифода мебарад. Муаллифон ин усулро аз сабаби устуворӣ ва тафсирпазирии он дар татбиқҳои идоракунии пайваста интихоб кардаанд.

Намунаи ададии FIS

Дар намунаи манбаъ α₁ = 0,8; α₂ = 0,45; α₃ = 0,2 ва α₄ = 0,45 ба даст меоянд. Вақте қоидаҳо муттаҳид шуда, Муодила (10) татбиқ мешавад, y* ≈ 0,405 ҳосил мегардад. Дар Figure 5 ин centroid ба минтақаи миёнаи қарор меафтад ва модел танзим/аз нав коркардро пешниҳод мекунад.

Аз нав тақсим кардани захираҳо аз рӯи сарборӣ ва вақт

Манбаъ пешниҳод мекунад, ки ҳангоми аз ҳадди критикӣ гузаштани S_i баъзе вазифаҳо ба модулҳои камтар боршуда равона карда шаванд.

Муодила (11):

\[ \min\sum_{i=1}^{n} \left( T_i^{avg}+\alpha\rho_i \right) \]

\(\alpha\) коэффициентест, ки тавозуни афзалиятро байни кам кардани вақти коркард ва кам кардани сарбории модул муайян мекунад. Ҳадаф танҳо интихоби модули босуръаттарин нест, балки анҷом додани оптимизатсияи муштарак байни вақти коркард ва изофаборӣ мебошад.

Оё Системаи Номуайяни Ин Таҳқиқот Модели Зеҳни Сунъиест, ки Бо Додаҳо Омӯзонида Шудааст?

Не; FIS-и таҳқиқоти ҷорӣ модели омӯзиши мошинӣ нест, ки бо маҷмуаҳои омӯзиш/тасдиқи додаҳо/санҷиш оптимизатсия шуда бошад. Ҳадҳои функсияи узвият ва пойгоҳи қоидаҳо бо дониши коршиносӣ, хусусиятҳои таҷҳизот ва мушоҳидаҳои симулятсионӣ калибр шудаанд; омӯзиши neuro-fuzzy, reinforcement learning, data mining ва танзими худкори функсияи узвият ҳамчун самтҳои таҳқиқоти оянда пешниҳод мешаванд.

Давраи ҳаёти маҳсулоти startup

Таҳқиқот баромади асосии технопаркро дар заминаи лоиҳаи startup дар панҷ марҳила консептуалӣ мекунад: консептуализатсияи идея/seed, татбиқи seed, таҳия ва такмил, рушд ва миқёспазиркунӣ, ва дар ниҳоят назорати ҳамгирошудаи сифат ва тасдиқ.

Марҳилаи охирин нуқтаи гузариш аз тасдиқи лабораторӣ ба истеҳсоли саноатӣ мебошад. Яке аз вазифаҳои асосии меъмории пешниҳодшудаи автоматикунонӣ ин аст, ки дар ин гузариш ченкуниҳои лабораториро бо сифат ва ташхиси таҷҳизот дар хатти истеҳсолӣ дар як занҷири ягонаи назорат пайваст намояд.

Сохтори назорати думарҳилавӣ

Марҳилаи I — Тасдиқи функсионалӣ дар сатҳи лаборатория: қобилияти кори зерсистемаҳои механикӣ, интиқолдиҳандаҳои ченкунӣ барои мавқеъ/суръат/ҳарорат, актуаторҳои мотор/клапан/пневматикӣ ё электрикӣ, PLC ва микроконтроллерҳо, манбаъҳои неру ва интерфейсҳои иртиботӣ ба монанди CAN/UART/I2C/Ethernet арзёбӣ мешавад.

Марҳилаи II — Назорати сифат ва ташхис дар сатҳи истеҳсол: сифати маҳсулот, роботҳои саноатӣ, манипуляторҳо, унсурҳои нақлиёти автоматӣ ва дастгоҳҳои электромеханикӣ назорат карда мешаванд; ҳадаф иҷро кардани арзёбии пешгӯишаванда барои таназзули таҷҳизот ва аномалияҳои амалиётӣ мебошад.

Модели сенсор

Муодила (12):

\[ S(t)=G_sx(t)+\varepsilon_s(t) \]

\(S(t)\) сигнали ченшудаи сенсор, \(x(t)\) тағйирёбандаи воқеии физикӣ, \(G_s\) коэффисиенти тақвияти сенсор ва \(\varepsilon_s(t)\) хатои стохастикии ченкуниро ифода мекунад. Манбаъ мегӯяд, ки дар шароити муқаррарӣ узви хаторо метавон дорои миёнаи сифр ва тақрибан Gaussian қабул кард, аммо сохтори қароргирии FIS ба халалҳои сатҳи миёнаи ғайри-Gaussian низ ба таври қатъӣ вобаста нест.

Динамикаи актуатор

Муодила (13):

\[ M\ddot{y}(t)+B\dot{y}(t)+Ky(t)=F(t) \]

\(y(t)\) ҷойивазкунии актуатор, \(M\) массаи муассир, \(B\) коэффисиенти хомӯшшавӣ, \(K\) сахтӣ ва \(F(t)\) қувваи идоракунии татбиқшударо ифода мекунад. Муодила посухи механикии унсури мехатрониро ба фармони идоракунӣ ҳамчун системаи динамикии дараҷаи дуюм нишон медиҳад.

Назорати бозхӯрди PID

Муодила (14):

\[ e(t)=x_r(t)-x(t) \]

Муодила (15):

\[ u(t)= K_pe(t) + K_i\int_0^t e(\tau)d\tau + K_d\frac{de(t)}{dt} \]

\(x_r(t)\) траекторияи истинод; \(e(t)\) хатои пайгирӣ; \(K_p\), \(K_i\) ва \(K_d\) мутаносибан коэффисиентҳои тақвияти мутаносибӣ, интегралӣ ва ҳосилавиро ифода мекунанд. Манбаъ мегӯяд, ки ин коэффисиентҳо дар татбиқи ҷорӣ мувофиқи посухи динамикии системаи мехатронӣ ба таври таҷрибавӣ танзим шудаанд ва дар оянда истифодаи PID-и адаптивӣ/self-tuning бо fuzzy supervisor имконпазир аст.

Вектори сифати маҳсулот

Муодила (16):

\[ \mathbf{q}= [q_1,q_2,\ldots,q_m]^T \]

Вектори сифат хусусиятҳои маҳсулотро ба монанди таҳаммулҳои андозавӣ, якпорчагии сохторӣ, иҷрои функсионалӣ, хусусиятҳои масса ва қобилияти зеҳни дарунсохт ифода мекунад.

Муодила (17):

\[ \mathbf{q}_{min} \le \mathbf{q} \le \mathbf{q}_{max} \]

Барои он ки маҳсулоти startup ба талаботи техникӣ мувофиқ қабул шавад, нишондиҳандаҳои сифат бояд дар ҳудуди поёнӣ ва болоии муайяншуда боқӣ монанд.

Матритсаи таҷҳизоти фаъол

Муодила (18):

\[ M_{AE_{ij}}= \begin{bmatrix} AE_{11}&AE_{12}&AE_{13}\\ AE_{21}&AE_{22}&AE_{23}\\ AE_{31}&AE_{32}&AE_{33} \end{bmatrix} \]

Дар манбаъ AE₁₁ кран-манипулятор, AE₁₂ дастгоҳи рақамии токарӣ, AE₁₃ дастгоҳи рақамии фрезерӣ, AE₂₁ дастгоҳи рақамии пармакунии радиалӣ ва ҳуҷайраҳои дигар таҷҳизоти буридан/хамкунӣ/пресс ва 3D принтер барои қисмҳои металлиро ифода мекунанд.

Матритсаи режимҳои кор

Муодила (19) режимҳои кори ON_ij-ро, ки ба кран-манипулятори AE₁₁ ва дастгоҳи рақамии токарии AE₁₂ тааллуқ доранд, дар матритсаи чаҳорсатра ҷойгир мекунад. Пас аз матритса манбаъ режимҳои корро тавассути мутобиқати мантиқии ошкор бо тағйирёбандаҳои идоракунии x₁–x₇ мепайвандад. Ин робитаҳо марҳилаҳои мавқеъгузорӣ, наздик шудан ба ҷузъ, кушода/пӯшида шудани дастгир, ҳаракат ба боло, пешравӣ ба дастгоҳи токарӣ ва маҳкам кардани ҷузъро фаро мегиранд.

Азбаски ҷойгиршавии визуалии матритсаи парокандаи идоракунии Муодила (20) дар PDF-и манбаъ ҳангоми истихроҷи матн мавқеи рамзҳоро боэътимод нигоҳ намедорад, он дар ин ҷо аз нав тартиб дода нашудааст, то дақиқии сохта эҷод нашавад. Мазмуни илмӣ тавассути тағйирёбандаҳои x₁–x₇, вектори баромади y, 13 параметри идоракунӣ ва қиматҳои амалиётие, ки дар Algorithm 1 дода шудаанд, нигоҳ дошта мешавад.

Algorithm 1 барои кран-манипулятор

Ин қиматҳо қиматҳои алгоритми манбаъ мебошанд; онҳо аз ҷониби Verianla аз ҷиҳати мутобиқати физикӣ тағйир дода ё аз нав миқёсбандӣ нашудаанд.

Шумораи параметрҳои идоракунӣ

Муодила (21):

\[ N_{KMO}=\sum_{i,j}a_{ij}=13 \]

Манбаъ мегӯяд, ки барои пайдарпайии амалиёти кран-манипулятор дар маҷмӯъ 13 параметри идоракунӣ мавҷуд аст.

Мутобиқсозии дастгоҳҳои идоракунӣ

Муодила (22):

\[ T:x_i\mapsto Device(x_i), \qquad i=1,\ldots,7 \]

Дар манбаъ барои x₁ интиқолдиҳандаи бетаоси 5010SUG; барои x₂, x₅, x₆ ва x₇ сенсори ҷойивазкунии хаттии optoNCDT 1420; барои x₃ ва x₄ идоракунии дастгири силсилаи SS-G; ва барои x₆ инчунин ҷузъи ҳаракати хаттии пеш/ақиби SC-G мутобиқ карда шудааст.

Модели фазои ҳолат дар вақти дискретӣ

Муодила (23):

\[ x(i+1)=Ax(i)+Bu(i) \]

Муодила (24):

\[ y(i)=Cx(i)+Du(i) \]

\(x(i)\) вектори ҳолати режимҳои амалиёт, \(u(i)\) вурудҳои идоракунӣ ба монанди сигналҳои оғоз/қатъ ва суръат, ва \(y(i)\) баромадҳои ченшуда ба монанди ҷойивазкунӣ, бардоштани бор ва мавқеъгузорӣ мебошанд. Матритсаҳои A, B, C ва D динамикаи системаро дар вақти дискретӣ муайян мекунанд.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Навъи таҳқиқот

Таҳқиқот пешниҳоди меъмории назариявиро бо моделсозии таҳлилӣ ва озмоишҳои симулятсионии компютерӣ муттаҳид мекунад. Озмоиши тасодуфӣ дар фабрикаи физикӣ, санҷиши дарозмуддати саҳроӣ ё тасдиқи пешбинишудаи самаранокӣ бар асоси додаҳои воқеии истифодабарӣ гузориш нашудааст.

Системаи физикии истеҳсолие, ки симулятсия ифода мекунад

Ҳуҷайраи васлкунии механикӣ дар маркази симулятсия як ҳуҷайраи истеҳсолоти чандир мебошад, ки кран-манипулятор, се мошини коркард, хатти даврии нақлиётӣ ва blanking station-ро дар бар мегирад. Истеҳсол бо интиқоли ҷузъҳои силиндрӣ байни мошинҳои гуногун ва коркарди пайдарпайи онҳо моделсозӣ мешавад.

Халалҳои симулятсияшуда

Дар манбаъ рӯйдодҳои ғайричашмдошт ҳамчун stochastic disturbance event моделсозӣ шудаанд. Онҳо хатогиҳои муваққатии сенсор, тағйирёбии манбаи энергия, таъхирҳои иртиботӣ, инҳирофи актуатор ва нуқсонҳои коркарди сохториро дар бар мегиранд.

Сатҳи номуайянӣ бо тағйир додани эҳтимоли фаъолшавӣ, давомнокӣ ва амплитудаи рӯйдодҳои вайроншавӣ сохта шудааст. Таҳқиқот шароити номиналӣ ва сенарияҳои дорои вайроншавиҳои сохторӣ, энергетикӣ, иртиботӣ, ченкунӣ ва идоракуниро муқоиса кардааст.

Равиши симулятсия ва тасдиқ

Меъмории fuzzy inference ва monitoring дар муҳити симулятсионии компютерӣ иҷро шудааст, ки метавонад сенсорҳои саноатӣ, зерсистемаҳои идоракунӣ, модулҳои нақлиётӣ ва амалиётҳои истеҳсолоти чандирро ифода кунад.

Модел бо шиддатҳои гуногуни ҷараёни вазифа, сарбории таҷҳизот ва сатҳҳои номуайянӣ ба таври такрорӣ иҷро шудааст. Дар ҳар давр FIS ҳолати ҷории кориро арзёбӣ карда, қарори идоракунии адаптивӣ ҳосил намуда ва амалҳои supervisory control-ро нав кардааст.

Тасдиқ тавассути муқоисаи вақти коркард, мувозинати сарборӣ, рафтори вокуниш ба вайроншавӣ ва дақиқии арзёбии ҳолати истеҳсол байни шароити муқаррарӣ ва халалдоршуда анҷом дода шудааст.

Манбаъ версияи мушаххаси MATLAB/Simulink/Python, таҷҳизоти CPU/GPU, тухми рақами тасодуфӣ ё ҷадвали пурраи тақсимоти параметриро барои ҳамаи сенарияҳои стохастикӣ пешниҳод намекунад. Аз ин рӯ, барои такрори мустақили айнан якхела баъзе ҷузъиёти татбиқ намерасанд.

Ҳамгироии қабатҳои лаборатория ва истеҳсол

Дар меъмории пешниҳодшуда тасдиқи функсионалӣ дар марҳилаи лаборатория ва назорати сифат/ташхис дар марҳилаи истеҳсол дар зери як supervisory layer муттаҳид карда мешаванд. Ин сохтор ҳадаф дорад, ки ҳангоми гузаштани прототипи startup аз лабораторияи таҳқиқотӣ ба хатти истеҳсолӣ робитаи байни додаҳои сенсор, ҳадҳои сифат ва ҳолати таҷҳизот канда нашавад.

Равиши Human-in-the-loop

Таҳқиқот системаи истеҳсолии комилан автономӣ ва бидуни инсонро пешниҳод намекунад. Дар заминаи Industry 5.0 он бар он аст, ки операторони инсонӣ ва коршиносони соҳа бояд барои тафсири ҳолатҳои ғайримуқаррарӣ, тасдиқи қарорҳои критикии идоракунӣ, тағйир додани стратегии ҳадафҳои истеҳсолӣ ва сенарияҳои номуайяне, ки бо пойгоҳи қоидаҳо пурра ифода намешаванд, дар система боқӣ монанд.

Натиҷаҳои Симулятсия Нисбат ба Назорати Анъанавии Детерминистӣ Чиро Нишон Доданд?

Мувофиқи симулятсияҳои компютерие, ки дар манбаъ гузориш шудаанд, меъмории идоракунии номуайян нисбат ба равишҳои анъанавии детерминистӣ/fixed-threshold supervisory вақти коркарди қарор, вайроншавии раванд, изофаборӣ ва вақти вокуниш ба ҳолати ғайримуқаррариро кам карда, дақиқии арзёбии ҳолати истеҳсол ва самаранокии умумии амалиётиро зиёд кардааст; аммо ин нишондиҳандаҳо на аз санҷиши саҳроии фабрикаи воқеӣ, балки аз муқоисаи симулятсионӣ ба даст омадаанд.

Ҳамаи фоизҳо дар манбаъ ҳамчун қиматҳои тақрибӣ гузориш шудаанд. Азбаски ҳамаи силсилаҳои хоми озмоиш/симулятсия дар мақола дар шакли ҷадвал пешниҳод нашудаанд, аз ин таносубҳо қиматҳои нави дақиқи ибтидоӣ ва ниҳоӣ ҳосил карда нашудаанд.

Паёми илмии Figure 9

Figure 9 се панели ҷудогона дорад. Panel (a) системаи анъанавиро бо модели fuzzy control аз рӯи нишондиҳандаҳои гуногуни самаранокӣ муқоиса мекунад. Panel (b) нишон медиҳад, ки коэффисиенти сарборӣ дар тӯли вақт/давраҳои истеҳсолӣ таҳти назорати анъанавӣ ва номуайян чӣ гуна тағйир меёбад. Panel (c) гузаришҳои хатари хаторо, ки ба минтақаҳои қарори process, adjust, reprocess ва stop дар тӯли параметрҳои системаи x₁–x₄ мувофиқанд, визуалӣ мекунад.

Матни Бахши 5.3-и манбаъ ба ин муқоисаи самаранокӣ ҳамчун “Figure 6” истинод мекунад; аммо Figure 6 меъмории идоракуниро нишон медиҳад. Графики самаранокӣ Figure 9 мебошад. Ин фарқи истинод дар дохили манбаъ аз ҷониби Verianla пинҳон карда нашудааст.

Нақши илмии Figure 4 ва Figure 5

Figure 4 функсияҳои fuzzy membership-ро барои вурудҳои x₁–x₄ ва тағйирёбандаҳои баромад нишон медиҳад. Figure 5 бошад қимати centroid-и функсияи муттаҳидшудаи баромадро тақрибан 0,405 нишон медиҳад. Ин ду шакл якҷоя гузаришро аз fuzzification ба як қарори ягонаи идоракунӣ шарҳ медиҳанд.

Нақши илмии Figure 6 ва Figure 7

Figure 6 муносибати иттилоот/назоратро байни лабораторияи таҳқиқотӣ, марҳилаи омодасозии startup, модели санҷишӣ, унсурҳои ченкунӣ ва ташхис, модулҳои истеҳсолоти чандир, воҳидҳои маҳаллии идоракунӣ ва системаи марказии автоматикунонӣ нишон медиҳад.

Figure 7 сохтори бозхӯрдро дар унсури мехатронии startup ба шакли интиқолдиҳандаи ченкунӣ → PID controller → актуатор → арзёбии ҳолати ҷорӣ → мониторинги ҳолати кор нишон медиҳад.

Нақши илмии Figure 8

Figure 8 истеҳсол ва гузаришҳоро байни кран-манипулятори AE₁₁ ва дастгоҳи рақамии токарии AE₁₂ бо тағйирёбандаҳои идоракунии x_i ва баромади сифати y мепайвандад. Дарҳол зери шакл Algorithm 1 параметрҳои асосии мавқеъ, суръат, дастгир ва сарбориро, ки дар ин гузаришҳо истифода мешаванд, ба таври ададӣ муайян мекунад.

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот

• Баррасӣ кардани лабораторияи таҳқиқотӣ ва хатти истеҳсолӣ дар як меъмории ягонаи автоматикунонӣ.
• Моделсозии номуайянӣ на танҳо бо ҳадҳои собит, балки бо fuzzy membership ва пойгоҳи қоидаҳо.
• Муттаҳид кардани сенсор, FIS, PID ва назорати сифати истеҳсол дар як занҷири ягонаи математикӣ.
• Арзёбӣ кардани вайроншавиҳои сохторӣ, энергетикӣ, ченкунӣ ва идоракунӣ ҳамчун вурудҳои ҷудогона.
• Тафсил додани сенарияи кран-манипулятор бо параметрҳои мушаххаси дастгоҳ ва ҳаракат.
• Ба ҷойи хориҷ кардани коршиноси инсонӣ аз система, нигоҳ доштани сохтори human-in-the-loop дар доираи Industry 5.0.
• Пешниҳод кардани арзёбии симулятсионӣ, ки шароити муқаррарӣ ва халалдоршударо муқоиса мекунад.

Маҳдудиятҳои таҳқиқот

• Натиҷаҳои самаранокӣ ба симулятсияи компютерӣ асос ёфтаанд; тасдиқи калонмиқёси саҳроӣ дар технопарки воқеӣ ҳанӯз пешниҳод нашудааст.
• Дақиқии модели fuzzy дар ибтидо ба сифати пойгоҳи қоидаҳо ва ҳадҳои узвияте вобаста аст, ки коршиносон муайян мекунанд.
• Ҳангоми хеле зиёд шудани шумораи тағйирёбандаҳо андозаи fuzzy rule base метавонад босуръат афзоиш ёбад ва арзиши ҳисоббарорӣ мушкил эҷод кунад.
• Манбаъ барномаи мушаххаси симулятсия/версия ва платформаи таҷҳизотиро шарҳ намедиҳад.
• Гарчанде мантиқи умумии эҷоди сенария барои вайроншавиҳои стохастикӣ шарҳ дода шудааст, ҳамаи параметрҳои тақсимот, қиматҳои seed ва танзимоти пурраи такрори ҳар шароити таҷрибавӣ нашр нашудаанд.
• Фоизҳои самаранокии гузоришшуда қиматҳои тақрибии симулятсия мебошанд; онҳо ченаки эътимоднокии дарозмуддат ё бозгашти иқтисодӣ дар хатти воқеии истеҳсолии саноатӣ нестанд.
• Омӯзиши худкори функсияҳои fuzzy membership дар системаи ҷорӣ татбиқ нашудааст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Меъмории пешниҳодшудаи бар асоси FIS метавонад дар симулятсия дар шароити номуайянӣ қарори марҳилавии идоракунӣ ҳосил кунад.
• Вайроншавиҳои сохторӣ, энергетикӣ, ченкунӣ ва идоракуниро метавон дар дохили модели умумии қарор арзёбӣ кард.
• Аз нав тақсим кардани динамикии захираҳо байни модулҳо натиҷаи симулятсионие додааст, ки изофабориро кам мекунад.
• Идоракунии номуайян дар симулятсияҳо нисбат ба муқоисаи анъанавии детерминистӣ дар як қатор метрикаҳои самаранокӣ натиҷаҳои беҳтар додааст.
• Тасдиқи лабораторӣ ва назорати истеҳсолро метавон дар зери як supervisory architecture ба таври математикӣ ҳамгиро кард.
• Кран-манипулятор, дастгоҳҳои коркард ва системаи нақлиётӣ дар муҳити симулятсия ба таври ҳамоҳанг идора карда шудаанд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад

• Нишон дода нашудааст, ки системаи пешниҳодшуда дар ҳамаи технопаркҳои воқеӣ бо ҳамон фоизҳо самаранокӣ медиҳад.
• Қиматҳои ≈ %19, ≈ %27, ≈ %23, ≈ %33 ва ≈ %17 ченкуниҳои саҳроии фабрикаи воқеӣ нестанд.
• Бозгашти иқтисодии сармоягузории система бо хароҷоти воқеии истифодабарӣ тасдиқ нашудааст.
• Омӯзиши Neuro-fuzzy, reinforcement learning, digital twin ва self-tuning PID ҷузъҳои татбиқшудаи озмоишҳои ҷорӣ нестанд; онҳо пешниҳодҳои таҳқиқоти оянда мебошанд.
• Модел ҳамчун системаи Industry 5.0-и комилан автономӣ ва мустақил аз коршиноси инсонӣ тасдиқ нашудааст.
• Қобилияти умумисозии мустақим ба кишвари дигар, технопарк ё шабакаи истеҳсолии мушаххас ба таври таҷрибавӣ нишон дода нашудааст.

Таҳқиқоти оянда

Муаллифон тавсеаи моделро бо омӯзиши мошинӣ ва data mining, омӯзиши функсияҳои узвияти neuro-fuzzy аз додаҳои вақти воқеии Industrial Internet of Things, сохтани дастгирии ғайримарказии қарор бо distributed artificial intelligence ва edge computing ва пайваст кардани моделҳои digital twin-и таҷҳизоти истеҳсолӣ ба система пешниҳод мекунанд.

Самтҳои дигари таҳқиқоти оянда reinforcement learning, adaptive self-tuning control, таҳлили пешгӯишавандаи таназзули таҷҳизот ва татбиқи ҷаҳони воқеӣ дар шабакаҳои хеле калонтари истеҳсолии Industry 5.0-ро дар бар мегиранд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Таҳқиқоти аслӣ: Automation of the Control Process of the Research and Flexible Production Areas of the Technopark.

Муаллифон: José Ramón Trillo; Javanshir Mammadov; Yusif Huseynov; Matanat Ahmadova; Aysel Eminova.

Муаллифи масъул: José Ramón Trillo.

Муассиса 1: Department of Computer Science and Systems Engineering, University of Zaragoza, Zaragoza, Spain.

Муассиса 2: Department of Process Automation, Faculty of Engineering, Sumgayit State University, Sumgayit, Azerbaijan.

Муассиса 3: Department of Automation and Mechanics, Azerbaijan University of Technology, Ganja, Azerbaijan.

Муассиса 4: Department of Management, Azerbaijan University of Technology, Ganja, Azerbaijan.

Маҷалла: AI.

Ношир: MDPI, Basel, Switzerland.

Ҷилд / шумора / мақола: 7(5), 173.

DOI: 10.3390/ai7050173.

Навъи мақола: Article; таҳқиқоти муҳандисӣ/идоракунӣ, ки моделсозии математикӣ ва озмоишҳои симулятсионии компютериро дар бар мегирад.

Санаҳо: Қабулшуда 15 марти 2026; бозбинӣ 07 майи 2026; пазируфташуда 14 майи 2026; нашршуда 19 майи 2026.

Литсензия: Creative Commons Attribution (CC BY).

Баррасии ҳамтоён: Мақолаи нашршудаи маҷаллаи MDPI мебошад; дар саҳифаи расмии нашр пайванди review reports мавҷуд аст.

Маблағгузорӣ: Муаллифон хабар додаанд, ки таҳқиқот маблағгузории беруна нагирифтааст.

Кумитаи ахлоқ: Татбиқшаванда нест.

Розигии огоҳона: Татбиқшаванда нест.

Дастрасии додаҳо: Муаллифон гуфтаанд, ки додаҳоро бинобар сабабҳои махфият/маҳдудият метавон аз муаллифи масъул бо дархост гирифт.

Ихтилофи манфиатҳо: Муаллифон изҳор кардаанд, ки ихтилофи манфиатҳо вуҷуд надорад.

Саҳми муаллифон: Консептуализатсия Yusif Huseynov ва Javanshir Mammadov; методология José Ramón Trillo, Yusif Huseynov ва Aysel Eminova; нармафзор José Ramón Trillo ва Yusif Huseynov; тасдиқ Javanshir Mammadov, Aysel Eminova, Yusif Huseynov ва Matanat Ahmadova; таҳлили формалӣ José Ramón Trillo ва Yusif Huseynov; таҳқиқот Yusif Huseynov, Javanshir Mammadov ва Matanat Ahmadova; захираҳо Javanshir Mammadov ва Aysel Eminova; куратсияи додаҳо Yusif Huseynov; тарҳи ибтидоӣ José Ramón Trillo ва Aysel Eminova; баррасӣ-таҳрир José Ramón Trillo, Javanshir Mammadov, Yusif Huseynov ва Matanat Ahmadova; визуализатсия José Ramón Trillo; назорат Javanshir Mammadov; идоракунии лоиҳа аз ҷониби Javanshir Mammadov ва Aysel Eminova анҷом дода шудааст.

Маҳдудияти асосии методологӣ: Натиҷаҳои миқдории самаранокии таҳқиқот ба симулятсия асос ёфтаанд. Манбаъ ҳанӯз татбиқи дарозмуддати саҳроии системаи пешниҳодшударо дар технопарки воқеии калонмиқёс нишон намедиҳад.

Ёддошти истиноди дохили манбаъ: Бахши 5.3 муқоисаи самаранокиро ба Figure 6 мепайвандад; ҳангоми баррасии мазмуни визуалӣ муқоисаи дахлдори самаранокӣ дар Figure 9 ҷойгир аст. Figure 6 меъмории автоматикунонии минтақаҳои таҳқиқот ва истеҳсолоти чандир мебошад.

Ёддошти ихтисорот: Манбаъ ибораи “GPS system”-ро дар заминаи системаи васлкунии механикӣ ва истеҳсолии технопарк истифода мебарад, аммо азбаски дар PDF шакли пурраи боэътимод муайян нашудааст, Verianla барои ин ихтисорот тавзеҳи нав эҷод намекунад.

Ёддошти такроршавандагӣ: Манбаъ тавсифи умумии симулятсияи компютерӣ ва fuzzy-model simulation environment-ро пешниҳод мекунад; барнома/версияи мушаххас, таҷҳизот, random seed ва таърифи пурраи параметрии ҳамаи disturbance сценарияҳоро гузориш намекунад.

Ёддошти бозбаёни Verianla: Ин матн тарҷумаи пурраи мақолаи аслӣ ё бознависии сатҳи ҷумла-параграф нест. Бо нигоҳ доштани таърифи масъала, меъмории модел, муодилаҳои математикӣ, робитаҳои алгоритмӣ, натиҷаҳои ададии симулятсия, вазифаҳои илмии шаклҳо ва маҳдудиятҳои манбаъ, як қабати мустақили илмии таълимӣ ба забони тоҷикӣ сохта шудааст. Нусхаҳои пикселии шаклҳои манбаъ истифода нашудаанд.