配方管理的重要性

配方类混合物在精细化工产品中占有相当比例,它们多数是由多种成分按一定比例混合起来加工而成,因此配方配比问题是工业生产及科学试验中经常遇到的一类问题,在化工、医药、食

产品应用
 
      配方类混合物在精细化工产品中占有相当比例,它们多数是由多种成分按一定比例混合起来加工而成,因此配方配比问题是工业生产及科学试验中经常遇到的一类问题,在化工、医药、食品和饮料等领域均具有普遍性。

 
      开发配方性能预示与控制系统的目的是指导配方的设计和优化过程。在建立配方数据库信息管理系统之后,将采用数据挖掘技术,从数据库中有效地发现配方设计的有关规律和知识,特别是建立推进剂的性能参数(如力学性能和燃烧性能)与多个影响因素(如原材料各种组分的物理性质、各种组分的配比等)之间的非线性映射关系,利用计算机实现推进剂性能参数的精确预示。在此基础上,利用遗传算法等优化技术,进一步实现配方参数的快速寻优,即只要给定影响推进剂性能的部分参数,就可以快速得到其它待定配方参数的优化备选方案,使得推进剂的性能参数为最优。这样可大大减少配方设计次数、试验次数,提高配方设计效率,缩短配方试验周期,降低生产成本,提高产品质量。


      配方性能预示与控制系统是一个网络环境下的软件系统,包括配方数据库与信息管理系统、推进剂性能预示系统和配方优化控制系统三个主要的设计和开发内容。系统的运行平台包括一台数据库服务器和若干台客户机,它们之间通过整厂的局域网连接在一起。为了保证数据在网络环境下的完整性、一致性、安全性和快速实时更新,采用客户机/服务器模式进行开发。
      系统总体架构及各模块间关系如图 1。

图一 系统模块关系图

 
      在服务器端,创建配方数据库并承担对数据库的增、删、改等日常维护,本系统中使用Oracle开发配方数据库。Oracle是当今世界上最大的关系型数据库开发语言与环境,特别适合于企业级数据库的建立和开发,其功能和稳定性都极为出色。数据库建立以后,从数据库中按照一定的规则提取样本并进行选择和提炼,以形成学习样本,然后依据学习样本进行配方建模,生成神经网络模型,利用训练好的神经网络,在给定推进剂性能各影响参数的条件下,迅速计算出推进剂的性能参数(性能预示),利用遗传算法并结合己训练好的神经网络,在给定影响推进剂性能的某些参数和期望的推进剂性能的约束条件下,确定其他影响因素的优化备选值(配方优化)。
      对于整个系统的实现,简单来说,就是要建立配方数据库,开发出客户端软件,实现预示、优化算法,并完成接口,将各部分联成一个整体。

      客户端设计是本系统实现的重要任务。客户端的作用是为用户提供一个友好而功能全面的软件界面。用户通过界面访问数据库,以及进行配方性能预示或配方优化等操作。通过客户端软件,用户可以连接数据库,根据指定关键字查询数据库中数据,修改数据库中的指定的表,进行配方性能预示、配方参数优化以及更新神经网络等。客户端界面关系如图3所示,其中性能预示模块、配方优化模块和网络更新模块共享神经网络模块。




图二 客户端界面关系

结语

 
      采用Oracle建立配方数据库,提高了配方的信息管理水平,有效地从原有的配方数据信息中发掘出有用的知识规矩,已用以指导实际的配方设计,大大提高了配方设计效率,缩短试验周期,降低生产成本。

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摘要:采用Oracle建立配方数据库,提高了配方的信息管理水平,有效地从原有的配方数据信息中发掘出有用的知识规矩,已用以指导实际的配方设计,大大提高了配方设计效率,缩短试验周期