تم افتتاح المختبر الدولي للتشخيص الذاتي الفني والمراقبة الذاتية للأجهزة والأنظمة في جامعة جنوب الأورال الحكومية في عام 2016م. يبحث العلماء عن تقنيات القياس الرقمي المتقدمة ويطبقونها عند تقاطع نظرية القياس والتحكم التلقائي، وتكنولوجيا الذكاء الاصطناعي والبيانات الكبيرة لتعلم الآلة.
رئيس المختبر هو البروفيسور مانوس هنري (جامعة أكسفورد، المملكة المتحدة). من جانب جامعة جنوب الأورال الحكومية، يرأس المختبر رئيس الجامعة، دكتور العلوم التقنية، البروفيسور ألكسندر شيستاكوف.
الصورة: البروفيسور مانوس هنري، رئيس مختبر التشخيص الذاتي الفني والمراقبة الذاتية للأجهزة والأنظمة
يواجه المختبر مهمة تطوير الخوارزميات والنماذج الأولية من أجهزة الجيل التالي التي تلبي متطلبات الصناعة 4.0.
حول عمل المختبر ، قال الأستاذ المساعد بقسم تكنولوجيا المعلومات والقياس في المدرسة العليا للإلكترونيات وعلوم الكمبيوتر، باحث أول في مختبر التشخيص الذاتي الفني والمراقبة الذاتية للأجهزة والأنظمة، مرشح العلوم التقنية أوليغ بوشويف.
- ما الجديد في العمل مؤخرًا؟
- في الوقت الحالي، ينصب التركيز الرئيسي للعمل على تطوير أجهزة استشعار درجة الحرارة والضغط والتدفق التي تؤدي وظائف معقدة من المراقبة الذاتية والتشخيص الذاتي. هذا ما يسمح لك بمعرفة ليس فقط القيمة الدقيقة لقيمة معينة ، ولكن أيضًا صحة المستشعر. في الآونة الأخيرة، بدأنا في استخدام الشبكات العصبية والأساليب الأخرى لنظرية الذكاء الاصطناعي على نطاق أوسع لحل مشكلات مراقبة حالة المعدات الصناعية والعمليات التكنولوجية والتنبؤ بها.
- هل تم تطوير هذه المستشعرات الذكية بالفعل؟
- تكمن المشكلة العلمية للبحث في تأخر الفهم النظري لتطوير أجهزة القياس والوسائل الجديدة للدعم المترولوجي من ممارسة التطبيق الشامل لأجهزة الاستشعار الرقمية الجديدة، بما في ذلك شبكات الاستشعار في إطار الإنترنت الصناعي للأشياء. يتم إجراء البحث على الفور في عدة مجالات.
- أي المشاريع الجارية هي الآن الأكثر واعدة؟
- يوجد مشروع في مجال قياس درجة الحرارة. يهدف المشروع إلى تطوير نظام تشخيصي بمستشعر درجة الحرارة لزيادة الكفاءة الاقتصادية وإنتاج المنتجات في صناعات المسابك والمعادن والكيميائية والطاقة. انحراف درجة حرارة العملية التكنولوجية عن أحد الأسباب الرئيسية للعيوب التكنولوجية المطلوبة. على سبيل المثال، مع حجم المسبك في 2018 ، بلغت 25 مليار دولار العيوب التكنولوجية الناجمة عن انتهاك نظام درجة الحرارة أكثر من 300 مليون دولار. علاوة على ذلك ، يؤدي انتهاك نظام درجة الحرارة إلى تسريع التآكل وتلف المعدات المبكر. على سبيل المثال ، يؤدي ارتفاع درجة حرارة خطوط الأنابيب البخارية لمعدات الغلاية بمقدار 5 ... 10Cأسباب انتهاك نظام درجة الحرارة هي الزيادة غير المنضبط في خطأ أجهزة استشعار درجة الحرارة أثناء التشغيل ، المرتبطة بتدهور المستشعر وانتهاك الاتصال الحراري بأداة القياس.
- ما هي الشركات الشريكة للمختبر عند العمل في مثل هذه المشاريع المعقدة؟
- شريكنا الصناعي الرئيسي على المدى الطويل هو شركة متران. من أجل مصلحة متران، نقوم بتنفيذ العمل البحثي وتنفيذ التعليم القائم على المشاريع. باعتبارنا شركاء محتملين لتنفيذ المشروع، فإننا نعتبر الشركة المصنعة لمحركات الطائرات للطيران المدني بيرمسكيه موتوري في (مدينة بيرم) و مطور لأنظمة التحكم الآلي لمحركات توربينات الغاز للطائرات ستار في (مدينة بيرم) و كوزنتسوف في (مدينة سامارا) و فارتوم في (مدينة تشليابنسك).سيتم استخدام موارد المختبر على نطاق واسع في المشروع: معدات لإعادة إنتاج درجة الحرارة فيالنطاق -50...1600 درجة مئوية (معايرات درجة الحرارة ، فرن ، ترموستات) ، معدات لقياس درجة الحرارة بدقة (أدوات قياس قياسية) ، معدات للنماذج الأولية للأجهزة الإلكترونية (أنظمة الحصول على البيانات ولوحات التصحيح ومعدات اللحام).
الصورة: باحث أول في مختبر التشخيص الذاتي الفني والمراقبة الذاتية للأجهزة والأنظمة، مرشح العلوم التقنية أوليغ بوشويف
- هل يتعاون معمل التشخيص الذاتي الفني والمراقبة الذاتية للأجهزة والأنظمة مع المختبرات العلمية الأخرى ومراكز البحث والتعليم؟
- جنبًا إلى جنب مع مختبر الميكانيكا التجريبية ، يجري العمل لإنشاء نموذج أولي لمقياس تدفق كوريوليس الرقمي ، والذي يمكن أن يصبح المقياس الرئيسي لمقياس التدفق متعدد الأطوار. في مجال قياس التدفق ، هناك حاليًا حاجة إلى إنشاء وسائل فنية لقياس عدم فصل معدل تدفق السوائل ثلاثية الطور ، ونحن نعمل على هذه المهمة.
- ما هي الإنجازات في المجالات الرئيسية للعمل المخبري في الوقت الراهن؟ ما التجارب التي أجريت؟
- بالتأكيد. على سبيل المثال، تم بناء نماذج مقياس التدفق نماذج كوريوليس الذي يعمل في وضع التحكم أحادي وثنائي الوضع، وتم تطوير طرق لتصحيح الأخطاء في قراءات مقياس التدفق عند قياس معدل تدفق مائع ثنائي الطور بناءً على الشبكات العصبية. في المختبر، تم إجراء اختبارات تجريبية لعينات من وحدات الضغط ذات الأعطال، وتم تحديد العلامات التشخيصية للحالة التقنية لأجهزة الاستشعار، وتم اقتراح طرق لتشخيص أجهزة استشعار الضغط.
تم تأكيد إمكانية تشخيص حالة المقاومة الحرارية باستخدام طريقة التعرض الحالي المتحكم فيه ؛ تم تطوير منصة مخبرية لدراسة طرق تشخيص المزدوجات الحرارية في درجات حرارة تتراوح من 50 ... 500 درجة مئوية ، 300 ... 1600 درجة مئوية؛ أجريت اختبارات المزدوجات الحرارية ، وتم تطوير طريقة لنمذجة الأعطال الحرارية باستخدام الصدمة الحرارية.
- ما هي المنشورات الهامة في المجلات العلمية حول البحوث التي أجريت في المختبر، والتي يمكنك تسميتها؟
- على مدار العامين الماضيين، لدينا 16 منشورًا في مجلات علمية عالية التصنيف مفهرسة في قاعدة بيانات SCOPUS العلمية (Q2 ، Q1). من بين المنشورات الحديثة، أود أن أذكر المقالات التالية: دراسة تجريبية لتوصيف الاعتماد على الحجم في الهياكل المجهرية عن طريق تقنية عدم الاستقرار الكهروستاتيكية في مجلة رسائل الفيزياء التطبيقية (SCOPUS ، %TOP 10) ، تطبيق مكبرات الصوت الدقيقة الكهربائية لإنتاج مسموعة الصوت الاتجاهي في المجلة الدولية للميكانيكا التطبيقية (SCOPUS ، Q2)، أخطاء كثافة متر نماذج كوريوليس الناجمة عن فروق درجة حرارة الهواء المحيط والسوائل في قياس التدفق والأجهزة (SCOPUS ، Q2).
المنشور: معالجة إشارة منطقة معلومات الطيران التكرارية لتطبيقات الأجهزة - المعاملات على الأجهزة والقياس (SCOPUS ، %TOP 10)
حاليا، يعمل ثلاثة علماء أجانب في المختبر. كما يوجد في المختبر باحثون شباب يدرسون في كلية الدراسات العليا. حول مواضيع البحث، يتم نشر المقالات في المجلات العلمية ذات التصنيف العالي في المختبر، ويتم تنفيذ التدريب القائم على المشاريع، ويعمل الطلاب في مجال هندسة الآلات بواسطة قسم المعلومات وتكنولوجيا القياس.
يخطط العلماء لتطوير التعاون الدولي، وتنفيذ المشاريع المشتركة مع الزملاء من جامعة أكسفورد (المملكة المتحدة)، وجذب الشركاء الصناعيين للعمل في المشاريع مع الطلاب وطلاب الدراسات العليا في جامعة جنوب الأورال الحكومية.