Inżynieria Wiedzy – PROJEKT – część 1 Rok akademicki 2012/2013
Zespół: Kulecka Aleksandra
Specjalność: EI, 5 rok

Charakterystyka procesu i zmiennych:

1. Charakterystyka procesu i argumentacja jego doboru:

Krótki opis procesu:

Na prasie tłoczącej góra-dół były zamontowane matryce. Na stronie wypukłej dokładano etykiety na płyty. Obok prasy na podręcznym urządzeniu nagrzewał się pojemnik z masą. Kiedy masa osiągnęła odpowiednią plastyczność wkładano ją do prasy i rozpoczynano proces tłoczenia. Technologicznie ustalony był czas grzania i studzenia.

Prasowanie masy polichlorku winylu z komponentami pomiędzy matrycami niklowymi (negatywami) odbywało się w temperaturze 160^OC oraz ciśnieniu od 120-200 atmosfer (w zależności od wielkości płyty). Masa do tłoczenia płyt była tworzywem termoplastycznym, które w trakcie prasowania nie ulegała żadnym znaczniejszym przemianom chemicznym. Długotrwałe ogrzewanie masy mogło jednak powodować nieodwracalne procesy chemiczne (częściowy rozkład polichlorku winylu), dlatego też czas ogrzewania i temperatura były ściśle określone w instrukcjach pracy dla każdego rodzaju prasy. Wydajność procesu wynosiła od 75%-90% w stosunku do masy. Powstałe straty składały się na: odpady (część masy, która podczas prasowania wypływała z formy przez szczelinę – 12%), braki (płyty posiadające skazy dyskwalifikujące je do sprzedaży-pozostały procent).

Tłoczenie samej płyty winylowej odbywa się w czterech etapach:

• Wykonanie czystej płyty,

• Nagranie "matki",

• Odciśnięcie matryc,

• Wytwarzanie płyty winylowej.

Wybrany przeze mnie proces jest ostatnim etapem na tej liście.

Argumentacja:

Jako studentka na specjalności edukacja informatyczna, jestem zainteresowana danymi, ich reprezentacją i przechowywaniem. Płyta winylowa jest jednym z najstarszych nośników, jakie wymyślił człowiek. W tym wypadku służy do przechowywania muzyki w postaci rowków. Również mój sentyment do czarnych płyt, których słuchałam w dzieciństwie wpłynął ostatecznie na wybór właśnie tego procesu. Naukowa ciekawość pociągnęła mnie do zgłębienia tego tematu i poszerzenie mojej wiedzy z tego zakresu.

1. Zmienne:

Temperatura matryc - temperatura

Pierwszą zmienną, którą wybrałam jest temperatura matryc tłoczących odciski płyt. Jest to zmienna sterowalna przez człowieka, a ich temperatura na tym etapie ma wpływ na to, z jaką siłą oraz jak długo należy prasować masę "Mikro", aby otrzymać płytę o właściwym kształcie i dokładności odcisku. Właściwą temperaturą dla matryc jest 380 F. Temperatura ta jest wyrażana
w Fahrenheit'ach, ponieważ takie specyfikacje udało mi się odnaleźć w dokumentacjach.

Nacisk matryc - ciśnienie

Siła, z jaką matryce oddziałują na masę "Mikro" jest tutaj kluczowa. Zbyt niska wartość nacisku może spowodować, że płyta będzie zbyt gruba, lub nie odciśnie się w całości. Zbyt duża siła z kolei przy właściwej temperaturze powodować może uszkodzenie nagrania, lub przygotowania zbyt cienkiej, a tym samym łamliwej płyty. Właściwy nacisk matryc przy temperaturze 380 F, to 100 T.

Czas prasowania - czas

Czas, w jakim dokonywane jest odciskanie nagrania w masie "Mikro" ma wpływ, na jakość końcowego nagrania oraz na grubość. Przy właściwej temperaturze matryc i sile nacisku, zbyt krótki czas może spowodować stworzenie zbyt grubej płyty, z kolei zbyt długi czas, może spowodować utworzenie zbyt cienkiej płyty. Właściwy czas nacisku matryc do pełnego odbicia, przy właściwych parametrach temperatury i nacisku to 28 sekund.

Grubość wyjściowa płyty - grubość

Powyższe trzy parametry wpływają znacząco na mierzalną grubość płyty oraz na jakość nagrania. Spośród tych dwóch parametrów, to grubość jest mierzalna, co zadecydowało o doborze właśnie tego parametru. Ważna jest też średnica płyty, jednakże ta jest regulowana przez ostrza w końcowej obróbce skrawaniem. Właściwa grubość płyty to 1,2 do 1,5 mm.

Etapy realizacji projektu

1. Zmienne lingwistyczne i operatory logiczne

Rysunek Edytor FIS

Na rysunku powyżej widzimy trzy zmienne wejściowe (żółte prostokąty) po lewej stronie obarczone odpowiednimi nazwami, oraz zmienną wyjściową. Metody wnioskowania to mamdani,
a poszczególne parametry widać na rysunku. Metoda defuzzyfikacji to bisector, ze względu na konieczność uśredniania wyników obliczeń. Zastosowano 5 reguł wnioskowania.

1. Reprezentacja wybranych zmiennych lingwistycznych w postaci zbiorów rozmytych

Rysunek Nacisk matryc

Małe ciśnienie jest z zakresu od 0 do 80 T. Są to zbyt niskie naciski, aby uzyskać odpowiednią grubość płyty. Małe naciski maleją liniowo. Jednakże przy odpowiednim dostosowaniu parametrów nacisk prasy może być już właściwy od 80 do 120 T. przy około 170 T może stać się już niemożliwe ustalenie pozostałych parametrów tak aby uzyskać dobrą grubość płyty. Wtedy ciśnienie prasy będzie duże.

Rysunek Czas nacisku matryc

Podobnie jak ciśnienie krótkie czasy maleją liniowo. Przy około 20 sekundach możliwe staje się już takie ustalenie ciśnienia i temperatury matryc, aby uzyskać właściwą grubość płyty. Od 20 do około 38 sekund płyta będzie miała właściwą grubość.

Rysunek Temperatura matryc

Temperatura matryc musi być o wiele dokładniej doprecyzowana niż pozostałe parametry, stąd dość rygorystyczne kształty krzywych, związane to jest właśnie z wpływem temperatury matryc na odkształcalność masy "Mikro". Tylko niewielkie zakresy tych zbiorów pokrywają się, natomiast osiągnięcie właściwej - średniej temperatury jest tutaj kluczowe. O ile czas może być dłuższy a nacisk matryc mniejszy, o tyle temperatura ma wpływ na to, czy nagranie w ogóle odbije się na płycie i czy płyta będzie miała odpowiednią grubość.

Rysunek Parametr wyjściowy - grubość płyty winylowej

W zależności od dostępnych odtwarzaczy grubość płyty może być zbyt mała lub właściwa. Zakresy te nakładają się na siebie w dość sporym zakresie. Najczęściej spotykanymi płytami są te o grubości 1,2 do 1,5 mm (mają one odpowiednio większą masę wraz ze wzrostem grubości, a zatem ich dokładność jest również odpowiednio lepsza). Po przekroczeniu pewnej grubości, nie opłacalne staje się już tłoczenie takich płyt, stąd kształt krzywej o nazwie "wlasciwa".

1. Reguły rozmyte

Rysunek Reguły rozmyte

Zastosowano pięć reguł rozmytych, które są oczywiste dla procesu. Na powyższym rysunku widać, że jedna z reguł ma mniejszą wagę, jest to spowodowane tym, że akurat takie zestawienie parametrów ma mniejsze znaczenie, ponieważ taki dobór parametrów procesu jest bardziej ryzykowny
i prawdopodobny niż pozostałe 4. Nie znaczy to, że nie jest stosowany w celu oszczędzania energii koniecznej do nagrzania matryc oraz oszczędzania samych matryc (czas króki).

1. Wnioskowanie rozmyte

Rysunek Wnioskowanie rozmyte

Przy zadanych właściwych parametrach, idealnych dla wytworzenia płyty o odpowiedniej grubości widzimy, że zadziałała jedna z pięciu reguł, a grubość płyty znajduje się we właściwym zakresie.

1. Wizualizacja zależności wybranych parametrów.

Rysunek Graficzna reprezentacja zależności ciśnienia i temperatury od grubości płyty

Na rysunku powyżej widać reprezentację graficzną zastosowanych reguł przy zestawieniu ciśnienia temperatury i wyjściowych danych, jako grubości. Wybrałam ciśnienie i temperaturę, ponieważ obydwa parametry są o wiele ważniejsze niż czas i nieco trudniejsze w sterowaniu niż parametr czasu.

Podsumowanie i wnioski

Czas, temperatura i nacisk matryc są niezwykle istotne w procesie tłoczenia płyty winylowej. Dwa
z trzech parametrów, przeze mnie prezentowanych, są sterowane maszynowo, w związku, z czym mogą one czasem zawieść. Ten system reguł pozwoli na właściwe ich ustawienie i zautomatyzowanie odpowiedniego czasu prasowania masy "Mikro" tak aby otrzymać właściwe wyniki końcowe.