Browsing by Author "Микийчук, Микола Миколайович"

Now showing 1 - 7 of 7

Вдосконалення методології впровадження системи НАССР, як системи управління якістю, на молокопереробних підприємствах
(Національний університет "Львівська політехніка", 2018) Остапʼюк, Соломія Даріївна; Микийчук, Микола Миколайович; Національний університет «Львівська політехніка»; Тріщ, Роман Михайлович; Гонсьор, Оксана Йосипівна
Дисертація присвячена дослідженню вдосконалення методології впровадження системи НАССР, як системи управління якістю, на молокопереробних підприємствах. Для цього проведено аналіз стану та обгрунтовано перспективи виробництва молока, як сировини для молокопереробних підприємств за принципами системи НАССР. Показано щорічне світове виробництво молока збільшується приблизно на 2-4 %, тоді як в Україні зменшується. Так, у 1995 році Україна займала пʼяте місце, а в даний час - одинадцяте серед країн світу. Встановлено, що при виробництві молочної продукції найефективнішою системою, яка гарантує якість та безпеку їх є НАССР. Використання системи НАССР дозволяє ефективно виявляти і проводити аналіз ризиків на всіх етапах виробництва молочної продукції, здійснювати управління критичними контрольними точками з оцінкою результатів цього управління. Проведено дослідження можливості впровадження світлопроменевої діагностики для визначення кількості мікроорганізмів в молоці, внаслідок яких встановлена наявність кореляції коефіцієнта світлопропускання з кількістю мікроорганізмів. Порівняльною характеристикою ефективності очищення сирого молока встановлено, можливість значно більше знизити вміст соматичних клітин методом бактофугуванням, як холодним очищенням, а саме: 72,3-87,3 % проти 38,3-53,1%. На кожному етапі виробництва молока пастеризованого встановлено критичні точки контролю за допомогою «дерева рішень». Розроблено структуру системи контролю технологічного процесу виробництва пастеризованого молока за системою НАССР. Встановлено мікробіологічні ризики для мезофільних аеробних і факультативно-анаеробних мікроорганізмів, що визначають прийнятність процесів та встановлюють межу, вище якої харчові продукти мають розглядатися, як неприйнятно забруднені мікроорганізмами, для яких встановлені критерії. Диссертация посвящена исследованию совершенствования методологии внедрения системы НАССР, как системы управления качеством, на молокоперерабатывающих предприятиях. Для этого проведен анализ состояния и обоснованно перспективы производства молока, как сырья для молокоперерабатывающих предприятий на принципах системы НАССР. Показано ежегодное мировое производство молока увеличивается примерно на 2-4%, тогда как в Украине уменьшается. Так, в 1995 году Украина занимала пятое место, а в настоящее время - одиннадцатый среди стран мира. Установлено, что при производстве молочной продукции эффективной системой, которая гарантирует качество и безопасность их есть НАССР. Использование системы НАССР позволяет эффективно выявлять и проводить анализ рисков на всех этапах производства молочной продукции, осуществлять управление критическими контрольными точками оценке результатов этого управления. Проведено исследование возможности внедрения светолучевых диагностики для определения количества микроорганизмов в молоке, в результате которых установлено наличие корреляции коэффициента светопропускания с количеством микроорганизмов. Сравнительной характеристикой эффективности очистки сырого молока установлен, значительно больше снизить содержание соматических клеток методом Бактофугирование, как холодным очисткой, а именно: 72,3-87,3% против 38,3-53,1%. На каждом этапе производства молока пастеризованного установили критические точки контроля с помощью «дерева решений». Разработана структура системы контроля технологического процесса производства пастеризованного молока по системе НАССР. Установлено микробиологические риски для мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов, определяющих приемлемость процессов и устанавливают границу, выше которой пищевые продукты должны рассматриваться, как неприемлемо загрязненные микроорганизмами, для которых установлены критерии. The dissertation is devoted to the research of improvement of the methodology of implementation of the HACCP system, as a quality management system, at dairy processing enterprises. For this purpose, the analysis of the state and the prospects of milk production as raw materials for dairy processing enterprises according to the principles of the HACCP system was substantiated. The annual world production of milk is shown to increase by about 2-4%, while in Ukraine it is decreasing. Thus, in 1995 Ukraine occupied the fifth place, and now it is the eleventh among the countries of the world. The EU and Ukraine legislation on the implementation of the HACCP system in the dairy processing enterprise has been analyzed and it is shown that today in our country the HACCP system is implemented only in 77 enterprises, including 21 milk processing enterprises. It has been established that in the production of dairy products, the most effective system that guarantees the quality and safety of them is HACCP. The use of the HACCP system makes it possible to efficiently identify and carry out risk analysis at all stages of dairy production, to manage critical control points, and to evaluate the results of this management. Dangerous factors of various origin, such as physical, chemical and microbiological, are influenced by the quality and safety of dairy production in its technological process. Of the three main types of dangers, the microbiological - the most dangerous. Microbiological hazards include harmful bacteria, viruses, prions and parasites. The HACCP system is based on the management of these factors, by establishing control mechanisms at each critical point. The conceptual principles of the construction and functioning of the HACCP system at the dairy processing enterprise have been developed, on the basis of which all hazardous factors are identified, as well as critical points of control have been established that enable the production of high-quality and safe milk products. At each stage of the production of pasteurized milk, using the HACCP system methodology, three critical control points were established with the help of the "decision tree": CPC -1- "The adoption of milk", CPC-2 - "Primary pasteurization of milk", CTC-3 "Pasteurization of milk » As a result of the study of critical points, the limits of pasteurized milk have been determined. For each CPC, a system of monitoring and corrective action has been developed to conduct observations and measurements necessary to detect violations of critical boundaries. The scheme of monitoring the production of drinking milk has been developed in accordance with the principles of the HACCP system. Application of the combination of HACCP with traditional inspections and methods of quality control of milk leads to the establishment of a system of quality assurance with preventive action in dairy processing enterprises, which guarantees greater confidence in the safety and quality of products from consumers. The microbiological risks for mesophilic aerobic and optional anaerobic microorganisms, which determine the acceptability of processes, as well as the microbiological criteria of food safety, setting the threshold above which food products should be considered as unacceptably contaminated by micro-organisms for which criteria are established, are established. For the studied samples, the determination of the parameters of the incoming dairy raw material, which characterizes the quality of milk, namely: the content of fat and protein, acidity, density, bacterial contamination, the content of somatic cells, the presence of inhibitors. On their basis, a brand of milk is introduced, which enters the milk processing enterprise. The results of the study of methods for purifying milk from somatic cells have established the most effective method of bactofugation - here the efficiency was 72.3% - 87.3%, while the cold treatment method - 38, 3% - 53,1%. This gives the opportunity to improve the quality of dairy products and create the prerequisites for increasing the shelf life. It is suggested to carry out light-radiation diagnostics of laboratory milk samples, to increase the speed and quality of detection of mesophilic aerobic and optional anaerobic microorganisms at different stages of the technological process of production of drinking milk, which makes it possible to switch from a qualitative diagnostic method to a normative document to a quantitative method for determining the content of microorganisms and to accelerate in 1.5-3 times the process of their detection in milk. As a result of the conducted research, the method of research of light-radiation diagnostics of milk samples for light transmittance has been selected and it is suggested to use as a light source a light-emitting diode with a red spectrum of radiation. The research was to take away the characteristics of passing light from the LED through a sample of ten times milk breeding, seeded with a thin layer on a Petri dish. When the light is transmitted through the cup at different points, the difference in absorption spectra of light at the wavelength λ = 447nm is detected, which indicates that at this length the detection of microorganism growth was best observed. The time dependence of reproduction of microorganisms in milk for three dilutions was investigated. Based on the results of experimental data, it was found that the best breeding of milk to determine their number is second.
Методи і засоби підвищення точності вимірювання температури термоелектричними перетворювачами з неоднорідними термопарами
(Національний університет "Львівська політехніка", 2020) Кочан, Орест Володимирович; Микийчук, Микола Миколайович; Національний університет "Львівська політехніка"; Назаренко, Леонід Андрійович; Куц, Юрій Васильович; Вихор, Людмила Миколаївна
Дисертацію присвячено підвищенню точності вимірювання температури за допомогою термоелектричних перетворювачів, термопари (ТП) яких мають значну термоелектричну неоднорідність, набуту при тривалій експлуатації при високих температурах. Розвиток теорії дав змогу виявити явище заміщення похибкою від термоелектричної неоднорідності похибки від дрейфу функції перетворення ТП при зміні профілю температурного поля вздовж їх електродів. Це дало змогу запропонувати новий підхід до метрологічного забезпечення вимірювання температури – методи визначення похибки ТП та діагностування стану їх електродів у процесі експлуатації без використання робочих еталонів. Також теоретично оцінено похибки запропонованих методів. Для їх реалізації запропоновано методи і засоби, які зменшують похибку вимірювального каналу (його похибка надалі менша за невиключену похибку ТП після застосування запропонованих методів). Ці методи і засоби досліджено шляхом імітаційного моделювання та експериментально, для чого запропоновано конструкцію ТП, похибку якої можна довільно задавати. Також вдосконалено метод найменших квадратів, що дало змогу створити нейромережеву модель похибки ТП. The dissertation is devoted to increasing the accuracy of temperature measurements using thermocouples (TCs) with significant thermoelectric inhomogeneity acquired during long term operation under high temperatures. The analysis of its influence on temperature measurements has shown that acquired inhomogeneity is the main source of the measurement error, which is consistent with the known literature. The development of the theory of the thermoelectricity allows detecting the phenomenon of replacement of error due to drift of the TC conversion characteristics (CC) by error due to thermoelectric inhomogeneity when the temperature field changes along the TC legs. This allows proposing a new approach to the metrological service of temperature measurements such as the method for determining the error of TC and diagnostics of the state of their legs during operation without working standards, only by means of a purposeful change of the temperature field along their legs. The theoretical estimation of the error is carried out for these methods. To implement these methods, there were proposed methods and means that mitigate the error of the measuring channel and ensure the state when its error is less than the residual error of the TC after the use of the proposed methods for increasing its accuracy. The proposed methods and means are investigated using mathematical modeling. The method of conditional least squares was proposed (compulsory set the sum of residuals equal to zero for the polynomial regression without an intercept using the method of Lagrange multipliers to find the regression coefficients, which ensures the physical meaning of the regression of study of changes in the CC). The experimental studies of changes in the CC for TC operation under high temperatures were approximated using this method. This allows preparing enough data for both training and testing sets for a neural network to model the error of TC legs and to estimate the error of the proposed methods for determining the error of TCs and diagnostics of the state of TC legs during operation. The proposed methods were also studied experimentally, using the developed apparatus and the proposed TC, whose error can be arbitrarily set. The results of experimental studies confirmed the high accuracy of the proposed methods. Scientific novelty is: For the first time there is proposed 1) a concept of in situ calibration of the TC, for its implementation it is necessary and sufficient to determine the section of the TC that undergoes no degradation, which allows using the section by purposefully moving the temperature gradient towards the reference junction. 2) a method for in-situ determining error due to the drift using the reference section and a purposeful shift of the temperature gradient so that the gradient is applied only to the reference section. 3) a method of in situ diagnosing TC legs is proposed, that, due to purposeful changes of temperature along TC, allows determining, by solving a system of linear equations, Seebeck coefficients of sections and determine the degree of their degradation to make a justified decision about need for substituting the TC. 4) a stable method to control the temperature field using a neural network (NN), that reduces the duration of setting a preset temperature field to one iteration by implementing an open control system and training the NN on the object of control. 5) a structure of a two-contour measurement system, which, due to alternate changes of contour functions (measurement and control of object’s temperature or error correction and diagnostics of legs) provides measurement error of 1.3°C for type K TCs. 6) a method for setting the CC of the TC by adding two additional wires, which allows confirming experimentally the efficiency of the proposed methods. There is further developed: 7) a model describing changes of e.m.f. of inhomogeneous TC versus changes in temperature along its legs, that allows establishing the relationship between the current and maximum values of errors due to drift and due to inhomogeneity. 8) a model of TC error, that describes the dependence of TC error on temperature and duration of operation, and temperature difference between the current and operation temperatures, which allows predicting the future time of operation of the TC. Диссертация посвящена повышению точности измерения температуры при помощи термоэлектрических преобразователей, термопары (ТП) которых имеют значительную, приобретенную в процессе длительной эксплуатации при высоких температурах, термоэлектрическую неоднородность. Развитие теории позволило выявить явление замещения погрешностью из-за термоэлектрической неоднородности погрешности из-за дрейфа функции преобразования термопар при изменении профиля температурного поля вдоль ее электродов. Это позволило предложить новый подход к метрологическому обеспечению измерения температуры – методы определения погрешности ТП и диагностики состояния их электродов в процессе эксплуатации без использования рабочих эталонов. Для их реализации предложены методы и средства, снижающие погрешность измерительного канала (его погрешность и далее меньше неисключенной погрешности ТП после применения предложенных методов). Эти методы и средства исследованы путем имитационного моделирования и экспериментально, для чего предложена ТП, погрешность которой можно задавать произвольно. Также усовершенствован метод наименьших квадратов, что позволило создать нейросетевую модель погрешности ТП.
Метрологічне забезпечення якості продукції на стадії виготовлення
(Національний університет "Львівська політехніка", 2012) Микийчук, Микола Миколайович
Дисертація стосується проблем підвищення ефективності метрологічного забезпечення якості продукції на стадії виготовлення. В роботі на основі проведеного аналізу впливу метрологічного забезпечення на якість продукції було визначено основні задачі метрологічного забезпечення та показано, що їх вирішення зводиться до організації процесів: забезпечення якості вимірювань та забезпечення ефективності вимірювань. Виділено основні ознаки метрологічного забезпечення та визначено основні фактори його впливу на якість продукції. Проведено системний аналіз вимог до системи метрологічного забезпечення якості продукції, визначено принципи її інтегрування в систему управління якістю, розроблено концептуальну модель системи метрологічного забезпечення та алгоритм постійного вдосконалення на основі циклу метрологічного забезпечення. Розвинуто шляхи підвищення достовірності контролю якості продукції із застосуванням методу комбінованого оцінювання якості та використання властивості метрологічної автономності локальних систем вимірювання параметрів технологічних процесів. Розвинуто поняття метрологічного ризику, здійснено їх класифікацію та запропоновано його оцінювати за індексом метрологічного ризику, який об’єднує індекси втрати ефективності та результативності системи метрологічного забезпечення. Здійснено аналіз і класифікацію методів оперативного контролю метрологічних характеристик промислових засобів вимірювань та запропоновано ряд їх структурних реалізацій. Диссертация касается проблем повышения эффективности метрологического обеспечения качества продукции на стадии изготовления. В работе на основе проведенного анализа влияния метрологического обеспечения на качество продукции были определены основные задачи метрологического обеспечения и показано, что их решение сводится к организации процессов: обеспечение качества измерений и обеспечения эффективности измерений. Выделены основные признаки метрологического обеспечения и определенно основные факторы его влияния на качество продукции. Проведен системный анализ требований к системе метрологического обеспечения качества продукции, определенно принципы ее интегрирования в систему управления качеством, разработана концептуальная модель системы метрологического обеспечения и алгоритм постоянного совершенствования на основе цикла метрологического обеспечения. Предложен обобщенный показатель качества метрологического обеспечения, который объединяет нормирование допусков на разброс технологических параметров с реальными показателями вариативности технологических параметров и точностью их измерения, что создает условия управления метрологическими рисками качества продукции. Предложен метод структурирования функции качества метрологического обеспечения продукции на стадии изготовления, что через согласование требований потребителя и производителя, позволяет повысить степень соответствия системы метрологического обеспечения, ее эффективность и реализовать принцип постоянного совершенствования. Развиты пути повышения достоверности контроля качества продукции с применением метода комбинированного оценивания качества и использования свойства метрологической автономности локальных систем измерения параметров технологических процессов. Развито понятие метрологических рисков, осуществлена их классификация и предложено их оценивать за индексом метрологического риска, который объединяет индексы потери эффективности и результативности системы метрологического обеспечения. Предложена система ранжировки производственных процессов за уровнем метрологического риска, а также выработаны практические рекомендации для его минимизации. Разработан алгоритм определения максимально правдоподобных оценок результатов сверок средств измерений в условиях их эксплуатации и предложен критерий выявления метрологического отказа отдельных средств измерений, что создает дополнительные условия коррекции межкалибровочных интервалов и минимизации метрологической составляющей расходов на обеспечение качества продукции во время ее изготовления. Разработан метод оценивания метрологической надежности средств измерительной техники на основе коэффициента метрологического запаса, который создает дополнительные возможности оперативного выявления метрологических отказов и обеспечивает повышение обоснованности установления межкалибровочных интервалов. Осуществлен анализ и классификация методов оперативного контроля метрологических характеристик промышленных средств измерений и предложено ряд их структурных реализаций. Dissertation touches the problems of increase of efficiency of the metrology providing of quality of products on the stage of making. In-process on the basis of the conducted analysis of influence of the metrology providing on quality of products the basic tasks of the metrology providing were certain and it is rotined that their decision is taken to organization of processes: providing of quality of measurings and providing of efficiency of measurings. The basic signs of the metrology providing and certainly basic factors of his influence are selected on quality of products. The analysis of the systems of system requirements is conducted metrology providing of quality of products, certainly principles of its integration in control the system by quality, the conceptual model of the system of the metrology providing and algorithm of permanent perfection is developed on the basis of cycle of the metrology providing.
Оцінювання безпеки складних організаційно-технічних систем кваліметричними методами з урахуванням ризиків
(Національний університет "Львівська політехніка", 2021) Рудик, Юрій Іванович; Микийчук, Микола Миколайович; Львівський державний університет безпеки життєдіяльності; Середюк, Орест Євгенович; Яковлев, Максим Юрійович; Хімічева, Ганна Іванівна
Дисертація присвячена вирішенню науково-прикладної проблеми, яка полягає у створеннi процедури оцінювання безпеки складних організаційно-технічних систем кваліметричними методами з урахуванням ризиків. Представлено концепцію структурування безпекового показника якості на основі матриці за функцією втрат і ступенем ризику складних організаційнотехнічних систем та запропоновано оцінювати кількісні характеристики комплексного безпекового показника якості, які дозволять визначати миттєвий стан безпеки системи та її стан у певний період часу. Сформульовано методологічні засади отримання інтегрального безпекового показника якості з використанням математичних залежностей побудови матриць функції безпеки, що забезпечує отримання неупередженої та об’єктивної оцінки безпеки в системі технічного регулювання на основі зворотного зв’язку в інфраструктурі якості. На основі опрацювання закону розподілу ймовірності наслідків небезпечних ситуацій запропоновано визначення рівня точності оцінювання безпеки складних організаційно-технічних систем, сумісного з точністю використання даних і методів аналізування, що підвищує відтворюваність результатів визначення безпекового показника якості. Обґрунтoванo вдосконалення математичної багатокритеріальної моделі оцінювання безпеки складних організаційно-технічних систем у вигляді цільової функції, яка заснована на залежності комплексного безпекового показника якості від значень окремих характеристик стану безпеки об’єкта щодо ризику, та визначення її оптимізаційних умов за допомогою функції втрат якості. Розроблено і апробовано підхід до виявлення і коригування оперативного визначення безпеки складних організаційно-технічних систем, для яких методи кваліметрії є нетиповими, що підвищує ефективність функціонування інформаційної системи моніторингу безпеки в умовах швидких змін вимог. Диссертация посвящена решению научно-прикладной проблемы, которая заключается в создании процедуры оценки безопасности сложных организационнотехнических систем квалиметрическими методами с учетом рисков. Представлена концепция структурирования показателя безопасности на основе матрицы по функции потерь и степени риска сложных организационно-технических систем и предложено оценивать количественные характеристики комплексного показателя безопасности, которые позволят определять мгновенное состояние безопасности системы и ее состояние в определённый период времени. Сформулированы методологические основы получения интегрального безопасности показателя качества с использованием математических зависимостей построения матриц функций защиты, обеспечивает получение объективной и объективной оценки безопасности в системе технического регулирования на основе обратной связи в инфраструктуре качества. На основе обработки закона распределения вероятности последствий опасных ситуаций предложено определение уровня точности оценки безопасности сложных организационно-технических систем, совместимого с точностью использования данных и методов анализа, что повышает воспроизводимость результатов определения безопасности показателя качества. Обоснованo совершенствование математической многокритериальной модели оценки безопасности сложных организационно-технических систем в виде целевой функции, которая основана на зависимости комплексного безопасности показателя качества от значений отдельных характеристик состояния безопасности объекта относительно риска, и определение ее оптимизационных условий с помощью функции потерь качества. Разработан и апробирован подход к выявлению и коррекции оперативного определения безопасности сложных организационно-технических систем, для которых методы квалиметрии нетипичными, что повышает эффективность функционирования информационной системы мониторинга безопасности в условиях быстрых изменений требований. The dissertation is devoted to solving a scientific and applied problem which consists of creating a safety estimation procedure for complex organizational and technical system (COTS) by qualimetric methods that take risks into account. Conducting research on the development of theoretical, technical, organizational, methodological and regulatory frameworks for such an assessment is of significant scientific and practical importance. The concept of structuring the safety indicator based on the matrix by cost function and degree of risk for complex organizational and technical systems is presented and it is proposed to evaluate the quantitative characteristics of the complex safety indicator, which will determine the instantaneous safety status of the system and its state over time. Methodological bases of obtaining an integrated safety quality indicator using mathematical dependences of construction of safety function matrices are formulated, which provides an unbiased and objective safety assessment in the system of technical regulation based on feedback in the quality infrastructure. Based on the elaboration of the law of distribution of the dangerous situations consequences probability, it is proposed to determine the safety assessment accuracy level of complex organizational and technical systems, compatible with the accuracy of data and analysis methods, which increases the reproducibility of safety indicators. It is proposed to establish a scale for the integrated safety quality indicator according to the relative parameters of influence in the form of a mathematical relation, which gives a physical justification for the comparability of assessments. The methodology of obtaining a normative safety assessment of complex organizational and technical systems by further introduction of the coefficient of the regulatory function was further developed and the expediency of their probabilistic analysis by level of risk was proved, which increases the effectiveness of safety assessments. Substantiation of improvement of mathematical multicriterial model of safety assessment of complex organizational and technical systems in the form of objective function, which is based on dependence of complex safety quality indicator on values of separate characteristics of safety condition of object on risk, and definition of its optimization conditions by quality loss function. An approach to identifying and adjusting the operational security definition of complex organizational and technical systems for which qualimetry methods are atypical has been developed and tested, which increases the efficiency of the security monitoring information system in the face of rapid changes in requirements. The results of theoretical and experimental research can be used in the modernization of quality infrastructure in the system of technical regulation; at enterprises and institutions during the evaluation of their products, services and management systems, increasing the reliability of the results of the evaluation of safety quality indicators. In particular, the methodology of obtaining regulatory safety assessment of a complex organizational and technical system and justification of the analysis of assessed objects by risk level, which increases the effectiveness of safety assessment. According to the proposed method of establishing the level of accuracy of COTS security assessment, compatible with the accuracy of data use and analysis methods, the cost-effectiveness of choosing an assessment method or improving COTS security tools is determined. The proposed method of assessing the safety of qualimetry objects with the direct participation of the user based on geographic information tools ensures the effective functioning of the information system for monitoring the safety of COTS. The developed concept of security indicators express control of COTS (type "checklist") and the defined ways of their rationing will promote a functioning efficiency increase of safety monitoring information system. The proposed optimized quality infrastructure with the addition of elements that are influenced by government agencies and professional associations, forms an objective and reliable information on the safety of the COTS. This division contributes to the structuring of knowledge, allows to assess the effectiveness of different methods of safety assessment and the selection of the best design solutions, considering the specifics of the risk, conditions and scenarios of risk development in the COTS.
Розвиток метрологічного забезпечення якості харчової продукції тваринного походження
(Національний університет "Львівська політехніка", 2018) Любчик, Ольга Сергіївна; Микийчук, Микола Миколайович; Національний університет «Львівська політехніка»; Васілевський, Олександр Миколайович; Сусол, Наталія Ярославівна
Дисертація присвячена розвитку метрологічного забезпечення якості харчової продукції тваринного походження. М’ясо і м’ясні продукти повинні входити в щоденний раціон людини, тому важливо забезпечувати якість м’ясної продукції. Фальсифікація м’ясопродуктів не тільки впливає на зниження якості готових виробів, а також може бути фактором небезпеки для здоров’я споживачів. Методи контролю якості м’яса, які використовують на сьогодні, мають низку недоліків – вибірковість дії, дороге обладнання, велика тривалість визначення, необхідність застосування великої кількості реактивів, потреба у кваліфікованих кадрах і спеціалізованих лабораторіях. Здійснено розробку методу оперативного контролю якості м’яса якісної продукції споживачем в місцях його продажу на основі оптичних методів з використанням сучасних цифрових оптико-електронних перетворювачів, для реалізації якого досліджено умови його застосування. Здійснено дослідження на зразках курячого м’яса з метою формування еталонної бази для визначення його якості. Розроблено математичну модель оптичної ідентифікації м'яса та модель вирішального правила для прийняття рішення. Визначені основні фактори впливу під час реалізації методу, а саме: фон (контрастність зображення) та рівень освітленості досліджуваного зразка. За результатами експериментів встановлено оптимальний діапазон значень освітленості та фон об’єкту досліджень. Thesis is devoted to the development of metrological quality assurance of food products of animal origin. Meat and meat foods have to be included into human’s everyday ration. Therefore, it is important to provide high quality of meat foods. Counterfeiting of meat foods does not only decrease the quality of ready products but also might become a dangerous factor for consumers' health. Methods of controlling meat quality, that are used nowadays, have a row of shortcomings - selectivity of action, expensive equipment, big longevity of recognition, necessity of using a lot of chemical agents, need in qualified personnel and specialized laboratories. Optical method of efficient meat quality identification is proposed in the article. The conditions of implementing it were investigated in order to bring it into action. The investigation on chicken meat samples was conducted in order to compound the standard of comparison basis for defining its quality. The mathematical model of optical meat identification and model of the defining rule for decision making were developed. The main influential factors were defined. They are as follows: background (contrast of the image) and light level of the investigated sample. Based on the results of the experiments, the optimum range of illumination values and the background of the research object were established. Диссертация посвящена развитию метрологического обеспечения качества пищевой продукции животного происхождения. Мясо и мясные продукты должны входить в ежедневный рацион человека, поэтому важно обеспечивать качество мясной продукции. Фальсификация мясопродуктов не только влияет на снижение качества готовых изделий, а также может быть опасным фактором для здоровья потребителей. Методы контроля качества мяса, которые используют сегодня, имеют ряд недостатков – избирательность действия, дорогостоящее оборудование, большая продолжительность определения, необходимость применения большого количества реактивов, потребность в квалифицированных кадрах и специализированных лабораториях. Осуществлено разработка метода оперативного контроля качества мяса качественной продукции потребителем в местах его продажи на основе оптических методов с использованием современных цифровых оптико-электронных преобразователей, для реализации которого исследованы условия его применения. Проведено исследование на образцах куриного мяса с целью формирования эталонной базы для определения его качества. Разработана математическая модель оптической идентификации мяса и модель решающего правила для принятия решения. Определены основные факторы влияния при реализации метода, а именно: фон (контрастность изображения) и уровень освещенности исследуемого образца. По результатам экспериментов установлен оптимальный диапазон значений освещенности и фон объекта исследований. Проведено исследование влияния срока хранения образцов животного мяса на его оптические свойства для различных температурных режимов. Обнаружено, что абсолютные значения Rсеред, Gсеред, Bсеред уменьшаются со временем при одном и том же уровне освещенности и температуре хранения. Построено математической модели оптической идентификации мяса с учетом его условий хранения (температурный режим) и срока хранения. Разработан программный приложение для смартфона фирмы Apple модели iPhone 6s, который предназначен для оперативного контроля качества мяса в местах его продажи, позволяет минимизировать риск приобретения потребителем некачественной мясной продукции. Сформированы рекомендации для создания системы сбора информации для киберфизичних систем мониторинга производства и реализации продукции животного происхождения, а именно структурировано показатели и тип информации, необходимой для работы такой киберфизичнои системы на каждом этапе, на основе обработки которой должны приниматься соответствующие решения для повышения качества мягкие ясои продукции.
Теорія і методи комп’ютерного опрацювання біосигналів на основі машинного навчання
(Національний університет "Львівська політехніка", 2020) Хома, Юрій Володимирович; Микийчук, Микола Миколайович; Національний університет "Львівська політехніка"; Бабак, Віталій Павлович; Саченко, Анатолій Олексійович; Русин, Богдан Павлович
У дисертаційній роботі вирішено актуальну науково-прикладну проблему у галузі інструментального забезпечення біоінформатики – розвиток теоретичних засад і нових підходів до удосконалення комп’ютерних систем опрацювання біосигналів на основі широкого використання штучних нейромереж і технологій глибинного навчання. Представлено концепцію трьох системних рівнів комп’ютерного опрацювання біосигналів, що базується на чіткому розмежуванні функцій системних рівнів від методів і засобів, що їх реалізують. Таке розділення сприяє структуризації знань, уможливлює оцінювання ефективності різних методів і вибір кращих проектних рішень із урахуванням специфіки завдань, умов і сценаріїв. Автоматизовано пошук оптимальних значень гіперпараметрів багатошарового нейрокласифікатора шляхом використання простої прогностичної моделі машинного навчання. Це дає змогу на 4 порядки скоротити час пошуку порівняно із повним перебором в просторі можливих значень. Розроблено і апробовано підхід до виявлення і коригування залишкових аномалій в біосигналах, який базується на застосуванні нейромережевих автоенкодерів для нелінійної фільтрації завад, зосереджених в тій самій частині спектру, що й корисний сигнал. Застосування підходу у 5-7 разів зменшує похибку ідентифікації. Результати роботи можуть бути застосовані до різних прикладних задач, у таких сферах як кібербезпека та системи доступу (біометрична ідентифікація), робототехніка (нейромережеві інтерфейси управління) і афективна інформатика (аналіз психоемоційного стану), а також у медицині (діагностика, клінічні дослідження тощо). В диссертационной работе решена актуальная научно-прикладная проблема в области инструментального обеспечения биоинформатики - развитие теоретических основ и новых подходов к совершенствованию компьютерных систем обработки биосигналов на основе широкого использования искусственных нейронных сетей и технологий глубинного обучения. Представлена концепция трех системных уровней компьютерной обработки биосигналов, основанная на четком разграничении функций системных уровней от методов и средств, которые используются для их реализации. Такое разделение способствует структуризации знаний, позволяет оценить эффективность различных методов и выбрать лучшие проектные решения с учетом специфики задач, условий и сценариев. Автоматизирован поиск оптимальных значений гиперпараметров многослойного нейроклассификатора путем использования простой прогностической модели машинного обучения. Это позволяет на 4 порядка сократить время поиска по сравнению с полным перебором в пространстве всех возможных значений. Разработан и апробирован подход к выявлению и коррекции остаточных аномалий в биосигналах, основанный на применении нейросетевых автоэнкодеров для нелинейной фильтрации помех, сосредоточенных в той же части спектра, и полезный сигнал. Применение коррекции аномалий в 5-7 раз уменьшает погрешность идентификации. Результаты работы могут быть применены в различных направлениях, таких как компьютерная безопасность и системы доступа (биометрическая идентификация), робототехника (нейросетевые интерфейсы управления) и аффективная информатика (анализ психоэмоционального состояния), а также в медицине (диагностика, клинические исследования и т.п.). The thesis solves a scientific problem in the field of instrumental support of bioinformatics - the development of theoretical foundations, improvement of methodological, algorithmic, software, and technical basis of the computer systems for processing of biosignals and data based on the extensive use of artificial neural networks and deep learning technologies. Current state and future perspectives of machine learning usage in the computer bioinformatics systems are analyzed in the thesis. It is shown that the heterogeneousness of data and a wide range of bioinformatics tasks influenced the development of specialized solutions for each separate domain or application. This complicates the possibility to compare the effectiveness of certain methods as well as the usage of the best system design variants for the new tasks. A novel framework related to the development of principles for the design of the biosignals computer processing systems involving a combination of machine learning techniques and digital signal processing is presented in the thesis. The expediency of separation of the system levels within the process of biosignals processing is reasoned, and their functions are outlined. Innovativeness of the suggested approach lies in the separation of functions of the lower, middle, and upper levels from methods with the help of which they are realized, as well as from the implementation variants for these methods based on the hardware and software components. The middle system level is significantly invariable both in regards to the task to be solved and to the biosignal type. At the same time, the upper level is specific as to the final application, and the lower level is specific as to the type of biosignal. Distinct outlining of functions for each system level and the inter-level interfaces opens perspectives for information structuring during the analysis of the known decisions, which simplifies the analysis and comparison of the effectiveness of these solutions. The design process of the computer system for the specific tasks gets simplified and potentially quickens due to the possibility of transferring the best results among the related tasks. On the basis of the developed three system levels concept the range of tasks related to machine learning application and biosignals processing on all the system levels was studied and analyzed. A novel method of optimal hyperparameters selection for a multilayer neural network classifier based on the Monte Carlo method and predictive modeling was developed and introduced in the thesis, new algorithms for detection and correction of anomalies in ECG-signals were presented as well. This resulted in reduction of hyperparameters optimization time by 4 orders compared to a grid search approach in the entire hyperspace of possible values. A new approach to the detection and correction of residual anomalies in biosignals was developed and tested. This approach is based on the use of neural network autoencoders for nonlinear filtering of distortions that are located in the same spectral band as the useful signal and its application reduces identification error by 5-7 times. A method of software conditioning of biosignals was developed, which enabled parameters unification of digital records of biosignals from open databases by resampling, rescaling, time normalization, etc. and its application improves the issue of low data volume while deep neural networks training. A comprehensive study of the influence of the variability of ECG signal acquisition systems (different data sets, sampling frequency, recording duration, data volume) on the accuracy of biometric identification was performed. The obtained results proved sufficient stability and reliability of the electrocardiogram as a biometric marker and confirmed the possibility of its real-world application in biometric identification systems. Neural network equalizer was designed for dynamical error correction of bioimpedance sensors, which resulted in expanding the operating frequency band up to 100 times. Functionality was expanded, metrological characteristics were improved and the speed of the digital rheograph was doubled by improving the Howland current pump by compensating the basic bioimpedance with a coded potentiometer (trimmer) and using a direct digital synthesis of orthogonal probing signals. Intelligent processing of vibroarthrography signals based on a combination of machine learning algorithms and wavelet decomposition was developed, which allowed to achieve better accuracy in terms of knee joint disorders analysis. The results of the work can be used in various applications, such as cybersecurity and access systems (biometric identification), robotics (bio-machine control interfaces), and affective informatics (psycho-emotional state analysis), as well as a medical domain (diagnostics, clinical trials).
Удосконалення нормативного забезпечення якості підземних газопроводів
(Національний університет "Львівська політехніка", 2018) Юзевич, Лариса Володимирівна; Микийчук, Микола Миколайович; Національний університет «Львівська політехніка»; Тріщ, Роман Михайлович; Середюк, Денис Орестович
Дисертація присвячена дослідженню інформації, яка використана для формулювання рекомендацій і прийняття рішень щодо оцінювання довговічності та якості підземних металевих газопроводів в умовах корозійної втоми. Встановлено особливості раннього виявлення кризових (передаварійних) ситуацій. Уведено комплексний кваліметричний критерій для визначення рівня якості лінійної частини трубопроводу з урахуванням катодного захисту та інших аспектів технологічної специфіки. В основу моделі корозійної втоми металу покладено енергетичний критерій механіки руйнування, згідно з яким у довільному елементарному об’ємі матеріалу відбувається акт руйнування, якщо сумарна енергія пластичного деформування за всі цикли навантаження досягне критичного значення, яке рівне енергії руйнування. У зонах з нестаціонарними пластичними деформаціями використовуються критерії адгезійної міцності, біокорозійної агресивності ґрунтів, механічний критерій для коефіцієнта інтенсивності напружень, критерій корозійної стійкості дефекту, критеріальне співвідношення для оцінювання швидкості залишкової корозії металу в дефекті ізоляційного покриття, які доповнюють, уточнюють та удосконалюють систему корозійного моніторингу трубопроводів і є корисними для контролю корозійного процесу, а також для розроблення рекомендацій антикорозійного захисту металу. Розроблено проект стандарту “Електрохімічний захист від корозії лінійної частини підземних металевих газопроводів з урахуванням втомної довговічності”. Дисертація присвячена дослідженню інформації, яка використана для формулювання рекомендацій і прийняття рішень щодо оцінювання довговічності та якості підземних металевих газопроводів в умовах корозійної втоми. Встановлено особливості раннього виявлення кризових (передаварійних) ситуацій. Уведено комплексний кваліметричний критерій для визначення рівня якості лінійної частини трубопроводу з урахуванням катодного захисту та інших аспектів технологічної специфіки. В основу моделі корозійної втоми металу покладено енергетичний критерій механіки руйнування, згідно з яким у довільному елементарному об’ємі матеріалу відбувається акт руйнування, якщо сумарна енергія пластичного деформування за всі цикли навантаження досягне критичного значення, яке рівне енергії руйнування. У зонах з нестаціонарними пластичними деформаціями використовуються критерії адгезійної міцності, біокорозійної агресивності ґрунтів, механічний критерій для коефіцієнта інтенсивності напружень, критерій корозійної стійкості дефекту, критеріальне співвідношення для оцінювання швидкості залишкової корозії металу в дефекті ізоляційного покриття, які доповнюють, уточнюють та удосконалюють систему корозійного моніторингу трубопроводів і є корисними для контролю корозійного процесу, а також для розроблення рекомендацій антикорозійного захисту металу. Розроблено проект стандарту “Електрохімічний захист від корозії лінійної частини підземних металевих газопроводів з урахуванням втомної довговічності”. The thesis is devoted to research of information that is used for formulation of recommendations of making decision in relation to the evaluation of quality and longevity of underground metallic gas pipelines in the conditions of corrosive fatigue. The features of early exposure of crisis (pre-emergency) situations are set. A complex qualimetric criterion for determination of level of quality of pipeline taking into account cathode defence and other aspects of technological specific is presented. The energetic criterion of fracture mechanics according to that there is an act of fracture in the arbitrary elementary volume of material is fixed in basis of model of corrosive fatigues of metal, if plastic deformation total energy for all cycles of loading will attain a critical value, what equal to fracture energy. Criterion correlation in relation to determination of speed of remaining corrosion of metal in the defect of isolating coverage for control of corrosive process taking into account polarization potential used. This correlation is set forth for the top of crack that is an anodic area. In zones with non-stationary plastic deformations the criteria of adhesion strength, biologically corrosivity of soils, mechanical criterionfor the coefficient of intensity of tensions, criterion of inoxidizability of defect, are used, criterion correlation for the estimation of speed of remaining corrosion of metal in the defect of isolating coverage. These criteria complement the system of the corrosive monitoring of pipelines, specify and perfect. They are use ful to control and optimization of corrosive process, and also for development of recommendations of relatively anticorrosive defence of metal. The project of standard "Electrochemical corrosion protection linear part of underground metallic gas pipelines taking into account fatigue life" was developed.