Разработка и исследование системы управления промышленным интернетом вещей с функцией прогнозирования отказов оборудования

1. МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»
Магистерская диссертация на тему:
«Разработка и исследование системы
управления промышленным интернетом
вещей с функцией прогнозирования отказов
оборудования»
Выполнил:
Магистрант гр. УТСм-31
Ермаков Александр Сергеевич
Руководитель:
д.т.н., профессор заведующий кафедрой УТС
Тарасов Вениамин Николаевич

2. Цель исследования:

Разработка интеллектуальной системы управления промышленным интернетом вещей, обеспечивающий
мониторинг состояния оборудования и прогнозирование возможных отказов
Основные задачи
1. Обосновать актуальность применения интернета вещей и алгоритмов прогнозирования отказов в
рамках промышленного предприятия.
2. Провести анализ существующих решений управления промышленным интернетом вещей и методов
прогнозирования отказов оборудования.
3. Разработать архитектуру системы промышленного интернета вещей угольной шахты.
4. Исследовать методы машинного обучения для прогнозирования отказов оборудования.
5. Разработать модель искусственного интеллекта для прогнозирования отказов оборудования с учетом
спецификаций выбранного предприятия.
6. Сравнить результаты прогнозирования и выявить наиболее эффективную архитектуру модели
машинного обучения.
7. Провести оценку эффективности прогнозирования предложенной системы.
2

3. Объект и предмет исследования:

Объект исследования – система управления промышленным интернетом вещей.
Предмет исследования – алгоритмы прогнозирования отказов оборудования промышленного
интернета вещей.
Научная новизна:
1. Повышение эффективности системы управления производственным процессом на основе
технологии интернета-вещей и предиктивной модели отказов оборудования.
2. Модифицированный алгоритм прогнозирования отказов, учитывающий специфику
оборудования.
3

4. Положения выносимые на защиту:

1. Архитектура системы промышленного интернета вещей угольной шахты.
2. Результаты
сравнительного
анализа
алгоритмов
машинного
обучения
предиктивной аналитики.
3. Система управления интернетом вещей на основе мониторинга и предиктивной
модели сбоев и отказов промышленного оборудования.
4

5. Актуальность темы исследования

1. Высокие риски аварийности, связанные с неожиданным отказом оборудования.
2. Экономические потери от незапланированных простоев.
3. Неэффективность традиционных методов диагностики.
4. Отсутствие адаптированных моделей прогнозирования отказов.
5

6. Схема интернета вещей. Управление шахтой

6

7. Схема интернета вещей. Защитный костюм

7

8. Схема интернета вещей. Геозоны

8

9. Схема интернета вещей. Автоматы

9

10. Прогнозирование дефектов. Точность

10

11. Прогнозирование дефектов. Время предсказаний

11

12. Прогнозирование дефектов. Матрица ошибок

12

13.

Научные публикации:
1.
Ермаков, А. С. Влияние алгоритмов выбора признаков на точность прогнозирования дефектов продукции [Текст] / А. C.
Ермаков // XXXII Российская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы информатики, радиотехники и связи»
(материалы конференции), г. Самара 2025 г., с. 273-275
2.
Ермаков, А. С. Сравнительный анализ машинного обучения для прогнозирования отказов оборудования [Текст] / А. C.
Ермаков // XXXII Российская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы информатики, радиотехники и связи»
(материалы конференции), г. Самара 2025 г., с. 275-277
13

14.

Результаты работы:
1. Обоснована актуальность внедрения интернета вещей для прогнозирования отказов.
2. Разработана архитектура интернета вещей для промышленного предприятия.
3. Описана модель искусственного интеллекта для прогнозирования отказов.
4. Изучены методы машинного обучения.
5. Разработан модель сравнительного анализа моделей искусственного интеллекта.
6. Создан прототип системы с функцией генерации предупреждений для операторов.
7. Проведено тестирование системы.
14