Síntese de sistemas inteligentes. Problemas modernos da ciência e da educação

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Sitnikov Mikhail Sergeevich. Análise e síntese de sistemas de controle automático inteligentes com controladores fuzzy: dissertação... Candidato em Ciências Técnicas: 13.05.01 / Sitnikov Mikhail Sergeevich; [Local de proteção: Moscou. estado Instituto de Engenharia de Rádio, Eletrônica e Automação] - Moscou, 2008. - 227 p.: Il. RSL OD, 61 08-5/1454

Introdução

CAPÍTULO 1. Áreas de aplicação e métodos de pesquisa de sistemas de controle automático inteligentes com controladores fuzzy 14

1.1. Visão geral das áreas de aplicação do ISAU com HP 14

1.2. Problemas de pesquisar ISAU com HP 24

1.3. Estudo da influência dos principais parâmetros HP na natureza das transformações não lineares 28

1.3.1 A influência da forma e posicionamento relativo das funções de pertinência de termos individuais na natureza das transformações não lineares no modelo fuzzy Mamdani 35

1.3.2 Influência da ordem das relações entre os termos de entrada e saída na natureza das transformações não lineares no modelo fuzzy Mamdani 41

1.4. Capítulo 43 Conclusões

CAPÍTULO 2. Análise e síntese de sistemas de controle automático inteligentes baseados no método de equilíbrio harmônico 45

2.1. Estudo do ISAU usando o método de equilíbrio harmônico 46

2.2. Avaliação indireta da qualidade 73

2.3. A influência dos parâmetros do controlador fuzzy no EKKU 81

2.4. Métodos de pesquisa e síntese de ISAU com HP baseados no método

equilíbrio harmônico 90

2.5. Capítulo 98 Conclusões

CAPÍTULO 3. Estudo de sistemas de controle automático inteligentes baseados em critérios de estabilidade absoluta 99

3.1. Estudo de estabilidade absoluta do ISAU com HP 99

3.2. Estudo da estabilidade absoluta de um sistema de controle automático com diversas não linearidades, 100

3.3. Estudo da estabilidade absoluta da posição de equilíbrio de um sistema de controle automatizado com controlador fuzzy do primeiro tipo 105

3.4. Estudo da estabilidade absoluta de processos em um sistema de controle automatizado com controlador fuzzy do primeiro tipo; 119

3.5. Estudo da influência dos parâmetros do controlador fuzzy na estabilidade absoluta do sistema de controle automatizado”.

3.6. Avaliações indiretas da qualidade da regulação ISAU com base no critério de estabilidade absoluta dos processos 137

3.7. Capítulo 139 Conclusões

CAPÍTULO 4. Síntese automatizada de controladores fuzzy baseados em algoritmos genéticos 141

4.1. Revisão de métodos de síntese automatizados 141

4.2. Usando algoritmos genéticos para resolver problemas de automação de síntese e sintonia de controladores fuzzy 144

4.3. Algoritmos para síntese de sistemas de controle automatizados com HP 151

4.4. Metodologia para síntese e ajuste automatizado do HP 155

4.5. Capítulo 167 Conclusões

CAPÍTULO 5. Implementação de software e hardware de métodos para análise e síntese de sistemas de controle automático inteligentes com controladores fuzzy 169

5.1. Pacote de software para análise e síntese de ISAU com HP 170

5.2. Implementação de hardware de um sistema de controle de acionamento elétrico 177

5.3. Síntese de HP ISAU para motor DC 180

5.4. Estudos experimentais 190

5.5. Capítulo 199 Conclusões

Referências 203

Apêndice 211

Introdução ao trabalho

O uso de tecnologias inteligentes fornece soluções para uma ampla gama de problemas de controle adaptativo sob condições de incerteza. Ao mesmo tempo, o software e o hardware desses sistemas revelam-se simples e confiáveis, garantindo um controle de alta qualidade. A abertura de tais tecnologias permite a integração de mecanismos de previsão de eventos, generalização da experiência acumulada, algoritmos de autoaprendizagem e autodiagnóstico, ampliando significativamente o leque de capacidades funcionais dos sistemas inteligentes. A presença de uma interface homem-máquina clara confere aos sistemas inteligentes qualidades fundamentalmente novas que podem simplificar significativamente as etapas de aprendizagem e definição de tarefas.

Uma das tecnologias inteligentes comuns que se tornou amplamente utilizada e provou ser uma ferramenta matemática conveniente e poderosa é o aparelho de lógica fuzzy (FL). A teoria dos conjuntos difusos e a lógica nela baseada permitem descrever categorias, representações e conhecimentos imprecisos, operar com eles e tirar conclusões e conclusões adequadas. A presença de tais oportunidades de formação de modelos de diversos objetos, processos e fenômenos em nível qualitativo e conceitual determinou o interesse em organizar o controle inteligente a partir da utilização deste aparelho.

Os resultados de estudos teóricos e experimentais mostram que o uso da tecnologia NL permite criar reguladores de alta velocidade altamente eficientes para uma ampla classe de sistemas técnicos utilizados em eletrodomésticos industriais, militares e domésticos, com alto grau de adaptabilidade, confiabilidade e qualidade de operação sob condições de perturbações aleatórias e incerteza de carga externa.

Hoje, este aparelho é considerado uma das ferramentas mais promissoras para descrever casos especiais e não padronizados que surgem durante a operação do sistema. A peculiaridade da representação “fuzzy” do conhecimento, bem como o número ilimitado de variáveis ​​​​de entrada e saída e o número de regras incorporadas para o comportamento do sistema, permitem utilizar esta tecnologia para formar quase qualquer lei de controle, ou seja, construir um novo tipo de regulador não linear, que distingue a tecnologia NL das demais.

Chamaremos o controlador implementado usando esta tecnologia de fuzzy (HP). No caso geral, o HP é um conversor não linear e dependente de frequência, o que naturalmente levanta uma série de problemas associados ao estudo da estabilidade e qualidade do controle de sistemas de controle automático inteligentes (AICS) com tais controladores.

Os problemas mais urgentes que exigem soluções e garantem um uso mais amplo da HP na prática de engenharia são:

Estudo das características de transformação não linear em HP;

Desenvolvimento de métodos de engenharia para estudo de estabilidade e qualidade de controle de ISAU com HP;

Desenvolvimento de técnicas de sintonia e síntese de HP;

Criação de ferramentas para automatizar o procedimento de configuração HP.

O tema da pesquisa são transformações não lineares implementadas em HP, processos dinâmicos em sistemas de controle automatizados com HP, estabilidade e qualidade de controle de sistemas de controle automático inteligentes.

O objeto de estudo são sistemas de controle automático inteligentes com controladores fuzzy.

Objetivo do trabalho

Desenvolvimento de ferramentas algorítmicas, de software e hardware para pesquisa e síntese de sistemas de controle automatizados de alta qualidade com HP. Para atingir este objetivo, as seguintes tarefas devem ser resolvidas:

1. Investigar as características da influência dos parâmetros HP: número, tipo de funções de pertinência (MF) e base das regras de produção (BP) na natureza da transformação não linear por ele realizada.

2. Com base em métodos conhecidos no TAU, desenvolver modelos matemáticos e correspondentes técnicas de engenharia para estudo de processos periódicos, estabilidade absoluta e qualidade de sistemas de controle automatizados com HP.

3. Desenvolver métodos de síntese de parâmetros HP com base em determinados indicadores de qualidade do sistema de controlo automatizado.

4. Desenvolver um algoritmo para síntese automatizada e ajuste de parâmetros HP para garantir a estabilidade e os indicadores de qualidade exigidos do sistema de controle automatizado.

5. Desenvolva um complexo de software e hardware para projetar um sistema de controle automatizado com a HP.

Os métodos de pesquisa neste trabalho baseiam-se na teoria do controle automático, na teoria dos sistemas não lineares, nos métodos de modelagem matemática e de simulação, nos métodos gráfico-analíticos de resolução de problemas, na teoria da lógica fuzzy, na teoria da otimização e na teoria dos algoritmos genéticos. .

A validade e confiabilidade das declarações, conclusões e recomendações científicas são confirmadas por cálculos teóricos, bem como pelos resultados da modelagem numérica e pelos resultados de estudos experimentais. Os resultados da modelagem em ambiente Matlab, estudos experimentais do sistema de controle em ambiente Simulink e do complexo hardware-software para projeto de ISAU confirmam plenamente as disposições teóricas e recomendações do trabalho de dissertação e permitem sua utilização no projeto de verdadeiro ISAU. Principais disposições apresentadas para defesa

1. Resultados de um estudo das características da influência dos parâmetros HP (número, tipo de FP e BP) na natureza de suas transformações não lineares.

2. Modelo matemático para estudo de oscilações periódicas e controle de qualidade em sistemas de controle automatizados com HP baseado no método de equilíbrio harmônico.

3. Critérios para estabilidade absoluta dos processos e posição de equilíbrio do sistema de controle automatizado com HP.

4. Métodos de engenharia para estudo de oscilações periódicas, avaliação indireta da qualidade do controle e estabilidade absoluta de sistemas de controle automatizados com HP.

5. Método de síntese de sistemas de controle automatizado HP com uma determinada qualidade de controle.

6. Algoritmo para síntese e ajuste automatizado de parâmetros de HP utilizando algoritmos genéticos.

7. Complexo de hardware e software para projetar ISAU com HP. Novidade científica

1. A dependência das características da transformação não linear HP dos parâmetros dos cálculos difusos (tipo e localização das funções de pertinência, base das regras de produção) é comprovada.

2. Foram desenvolvidos modelos matemáticos que permitem utilizar o método do equilíbrio harmônico para estudar oscilações periódicas e a qualidade do controle do sistema de controle automático.

3. Foram desenvolvidos critérios para a estabilidade absoluta dos processos e a posição de equilíbrio em um sistema de controle automatizado com HP.

4. Com base em algoritmos genéticos, foi resolvido o problema de síntese automatizada e ajuste dos parâmetros HP, levando em consideração a qualidade exigida do controle ISAU.

Valor prático

1. Métodos de engenharia convenientes foram desenvolvidos para estudar oscilações periódicas e avaliar indiretamente a qualidade do controle de sistemas de controle automatizados com HP com base no método de equilíbrio harmônico.

2. Métodos de engenharia convenientes foram desenvolvidos para estudar a estabilidade absoluta dos processos e a posição de equilíbrio em sistemas de controle automatizados com HP.

3. Foi desenvolvida uma metodologia para síntese e ajuste automatizado de parâmetros HP, levando em consideração as áreas de estabilidade e qualidade do sistema de controle automatizado.

4. Um complexo de hardware e software foi criado para a pesquisa e design do ISAU com a HP.

5. Os resultados do trabalho de dissertação foram utilizados no projeto de pesquisa “Latilus-2”, realizado sob as instruções do SPP no Presidium da Academia Russa de Ciências, “Pesquisa exploratória e desenvolvimento de métodos inteligentes para controle de precisão de atuadores de armas e equipamentos militares promissores.” Em particular, foi demonstrado que o uso de HP, que implementa uma lei de controle não linear, pode melhorar significativamente a qualidade do controle de atuadores de novos modelos de equipamento militar (o desempenho aumenta em 2-3 vezes, o overshoot é reduzido em 20% ). O erro de controle causado pela carga pode ser reduzido várias vezes.

São propostos métodos analíticos gráficos convenientes para a análise e síntese de sistemas de controle automatizados com HP para atuadores e modelos promissores de equipamentos militares.

6. Os resultados do trabalho de dissertação foram utilizados para realizar trabalhos com bolsas da Fundação Russa para Pesquisa Básica:

2005-2006, projeto número 05-08-33554-a “Desenvolvimento de modelos matemáticos e métodos de equilíbrio harmônico para estudo de processos periódicos e qualidade de controle em sistemas fuzzy.”

2008-2010, projeto número 08-08-00343-a “Síntese automatizada de controladores fuzzy baseados em algoritmos genéticos”.

Aprovação do trabalho. As principais disposições do trabalho foram discutidas e apresentadas em conferência sobre robótica em memória do acadêmico E.P. Popov (MSTU em homenagem a N.E. Bauman 2008), nos XIV e XV seminários científicos e técnicos internacionais “Tecnologias modernas em problemas de controle, automação e processamento de informação” (Alushta 2006-2007), na XV International Student School -seminário "Novo Tecnologias da Informação" (Sudak 2006), na I Conferência Científica de Toda a Rússia de Estudantes e Estudantes de Pós-Graduação "Robótica, Mecatrônica e Sistemas Inteligentes" (Taganrog 2005), na Competição de Revisão de Toda a Rússia de Criatividade Científica e Técnica de Estudantes de Instituições de Ensino Superior " EUREKA-2005" (Novocherkassk 2005), na conferência científica e prática "Modernas tecnologias de informação" em gestão e educação. (Voskhod) Moscou 2006

Publicações

Os principais resultados do trabalho de dissertação foram publicados em 8 obras impressas, incluindo um artigo em revista da lista da Comissão Superior de Certificação e uma monografia.

No primeiro capítulo, com base em uma revisão das áreas de aplicação dos sistemas HP, é mostrada sua ampla utilização em diversos campos da ciência e tecnologia. Uma série de vantagens são mostradas, incluindo gerenciamento de alta qualidade, eficiência e funcionalidade.

Ao mesmo tempo, mostra-se que hoje não existem métodos e técnicas convenientes para a prática da engenharia que permitam um ciclo completo de análise e síntese de sistemas de controle automatizados com HP.

O capítulo examina as características da influência dos parâmetros HP (número, tipo de FP e BP) na natureza de sua transformação não linear entre os sinais de entrada e saída. A pesquisa realizada, por um lado, é uma base necessária para a aplicação adequada de métodos de estudo de sistemas não lineares ao estudo de sistemas automatizados de controle automatizado com HP e, em particular, o método de equilíbrio harmônico e critérios de estabilidade absoluta, e em por outro lado, resolver o problema de sintetizar sistemas de controle automatizados com determinadas propriedades só é possível com a compreensão da dependência da transformação não linear das configurações HP.

Com base na investigação realizada justificam-se os objetivos do trabalho de dissertação.

No segundo capítulo são desenvolvidos modelos matemáticos que permitem estudar oscilações periódicas em um sistema de controle automatizado com HP utilizando o método de equilíbrio harmônico. Também é fundamentada a possibilidade de avaliar indiretamente a qualidade dos sistemas de controle automatizados com HP com base no método de equilíbrio harmônico baseado no índice de oscilação, e é desenvolvida uma metodologia adequada.

O problema de sintetizar um sistema de controle automatizado com HP com indicadores de qualidade específicos baseados no método de equilíbrio harmônico foi resolvido.

O capítulo explora e mostra a influência da forma das funções de pertinência e da colocação relativa dos termos, bem como a influência das regras de produção na natureza do HP ECC.

Os resultados de estudos experimentais em modelos computacionais confirmaram a adequação dos métodos desenvolvidos para análise e síntese de sistemas de controle automatizados com HP baseados no método de equilíbrio harmônico.

No terceiro capítulo são desenvolvidos modelos matemáticos que permitem transformar a estrutura de um sistema de controle automatizado com HP do primeiro tipo na estrutura de um sistema de controle automático multicircuito não linear. Tendo em conta a natureza das transformações não lineares de HP, com base nos critérios de estabilidade absoluta dos processos e na posição de equilíbrio para sistemas com diversas não linearidades, foram desenvolvidos critérios correspondentes para sistemas de controle automatizados com HP do primeiro tipo.

Com base nos critérios propostos, foi desenvolvida uma técnica gráfico-analítica para estudo da estabilidade da posição de equilíbrio e dos processos em um sistema de controle automatizado com HP.

Para resolver os problemas de síntese do ISAU, foi realizado um estudo para estudar a dependência das áreas de estabilidade absoluta do ISAU dos parâmetros HP (tipo e número de PTs e PSUs).

Com base no critério de estabilidade absoluta do processo, foi desenvolvido um método para avaliar indiretamente a qualidade dos sistemas de controle automatizados com HP.

Foram realizados estudos em modelos computacionais, cujos resultados confirmaram a adequação dos métodos desenvolvidos para estudar a estabilidade absoluta da posição de equilíbrio e dos processos em um sistema de controle automatizado com HP.

O quarto capítulo é dedicado ao desenvolvimento de algoritmos e métodos para síntese automatizada de parâmetros HP em ISAU. A análise realizada na dissertação mostrou que os algoritmos genéticos (AG) são de longe a tecnologia mais promissora para resolver este problema. Ao desenvolver um algoritmo de síntese automatizado, foram resolvidos os seguintes problemas: síntese de um modelo de simulação ISAU; seleção de parâmetros iniciais de HP e parâmetros de pesquisa de GA; avaliar a qualidade da gestão do ISAU; codificação cromossômica. O exemplo mostra o desempenho do algoritmo de síntese automatizada.

O quinto capítulo testa os resultados teóricos obtidos nos capítulos 2-4. Está sendo desenvolvido um complexo de hardware e software que permite um ciclo completo de projeto de controladores fuzzy, começando com o desenvolvimento de modelos matemáticos e terminando com testes diretos em equipamentos reais. O capítulo desenvolve e apresenta um pacote de software para análise e síntese de modelos ISAU com HP. A estrutura de interação entre as partes de software e hardware (stand) do complexo foi implementada, permitindo experimentos em escala real no controle de um motor CC sob vários tipos de cargas e perturbações

O capítulo apresenta os resultados de estudos experimentais, incluindo síntese automatizada de parâmetros HP, com testes em bancada real, bem como uma avaliação comparativa dos resultados de ajuste para a qualidade do controle de um sistema de controle automatizado sintonizado automaticamente com HP e um sistema automático sistema de controle com controlador PID sintonizado pelo método de problemas de dinâmica inversa (IDP).

Em conclusão, são apresentados os principais resultados científicos e práticos do trabalho de dissertação.

Estudo da influência dos principais parâmetros HP na natureza das transformações não lineares

Apesar de seu amplo uso e popularidade, o uso do aparelho NL está associado a dificuldades significativas. Em primeiro lugar, isso se deve à falta de ferramentas de engenharia completas para analisar a qualidade de funcionamento dos sistemas fuzzy, bem como estudar sua estabilidade.

Tendo como pano de fundo a falta de métodos eficazes de análise de sistemas fuzzy, o problema da síntese de HP surge de forma ainda mais aguda, uma vez que a dependência da influência dos seus parâmetros na qualidade de funcionamento do sistema de controlo automatizado tem sido pouco estudada. Esses fatores dificultam significativamente a introdução mais ampla do HP na prática de criação de novas armas autopropulsadas.

O primeiro método de Lyapunov permite analisar a qualidade do controle por meio de equações ACS linearizadas e pode ser aplicado a sistemas de qualquer estrutura. Este método permite obter as condições necessárias à estabilidade do sistema em pequenas quantidades, mas para grandes desvios do sistema não garante estabilidade. Requer linearização de elementos não lineares incluídos no ACS, portanto é adequado apenas para análise de ACS com cálculos fuzzy primitivos.

O segundo método de Lyapunov permite obter condições de estabilidade suficientes. Supõe-se que um sistema de controle automatizado com controlador fuzzy é descrito por um sistema de equações diferenciais não lineares de primeira ordem e com base nisso, levando em consideração as especificidades da transformação não linear, uma função especial de Lyapunov é construída, as propriedades de que permitem analisar a estabilidade do sistema em estudo e determinar alguns indicadores de qualidade. Os problemas da utilização deste método incluem a dificuldade de escolha de uma função adequada ao sistema, o que inclui também a representação de cálculos fuzzy. Alguns dos primeiros trabalhos em relação a sistemas específicos com HP são.

Como observação, deve-se notar que os mais utilizados entre os algoritmos NV (Mamdani, Tsukamoto, Takagi-Sugeno (TS), Larsen) são Mamdani e Takagi-Sygeno. Para estudar ISAU com HP construído usando o algoritmo TS, foi desenvolvido um método analítico de mesmo nome para estudar a estabilidade de Takagi-Sygeno, baseado no segundo método de Lyapunov. Este método não se aplica a sistemas com NV construídos utilizando o algoritmo Mamdani.

O método de equilíbrio harmônico aproximado, baseado na hipótese do filtro, permite estudar auto-oscilações em um sistema fuzzy. Este método é gráfico-analítico e permite estudar o sistema de controle automatizado sem representar o HP de forma analítica, utilizando apenas a característica de sua transformação não linear. Foi utilizado pela primeira vez para analisar ISAU com HP e ampliado pelos autores. Via de regra, foi utilizado para analisar determinados sistemas de controle automatizados que incluíam um controlador P fuzzy, e em relação ao sistema de controle automatizado com controlador fuzzy dependente de frequência (PI-FID), os estudos tiveram uma avaliação muito aproximada de as propriedades dinâmicas do sistema. De referir ainda que a abordagem proposta nos trabalhos carece de um carácter metodológico que permita, a partir dela, desenvolver ferramentas de engenharia para a análise de tais sistemas de controlo automatizados.

No estudo da estabilidade de sistemas fuzzy, também foi utilizado um método baseado em critérios de estabilidade absoluta (critério circular e critério de V.M. Popov). Para utilizar este método, é necessário realizar estudos adicionais da dependência da característica não linear para satisfazer uma série de requisitos. Via de regra, foi utilizado para analisar um sistema de controle automatizado específico com controladores P fuzzy.

Também foram realizados trabalhos no estudo de sistemas fuzzy utilizando vários métodos aproximados.

Aparentemente, um número relativamente pequeno de trabalhos tem sido dedicado ao estudo da estabilidade de sistemas de controle automatizados automatizados com HP e, via de regra, todos são de natureza privada e não sistêmica. Isto fala essencialmente do estágio inicial de desenvolvimento nesta direção e envolve uma pesquisa mais aprofundada sobre as capacidades de cada um dos métodos listados. Uma das primeiras tentativas de uma abordagem sistemática para o estudo de sistemas fuzzy pertence aos autores de um trabalho publicado em 1999. Neste trabalho, os sistemas fuzzy são reduzidos a sistemas não lineares e, com base nisso, métodos projetados para estudar a estabilidade de sistemas não lineares são aplicados a eles. Como observam os próprios autores, o trabalho apresenta várias deficiências significativas, a primeira das quais é uma abordagem bastante superficial à análise de sistemas fuzzy, porque não são mostrados métodos de análise claros e sistemáticos utilizando os métodos apresentados. Além disso, a devida atenção não foi dada à análise da influência dos parâmetros NV nas transformações não lineares de HP. O trabalho não apresenta ferramentas para síntese e configuração de sistemas de controle automatizados fuzzy, o que é muito importante para sua aplicação prática. Trabalhos publicados recentemente dedicados à análise de sistemas de controle automatizados com HP baseiam-se principalmente nos métodos acima.

Estudo do ISAU utilizando o método de equilíbrio harmônico

Como foi mostrado no capítulo anterior, um controlador inteligente realiza algumas transformações não lineares, com as quais é possível melhorar a qualidade do controle em tais sistemas. Mas, ao mesmo tempo, a presença de elementos não lineares no circuito ACS, como se sabe, pode levar a diversos problemas associados à dinâmica do sistema. Em particular, as regiões de estabilidade no plano dos parâmetros do sistema mudam (em comparação com sistemas lineares), e é necessário estudar tanto as posições quanto os processos de equilíbrio. O estudo de regimes periódicos característicos de sistemas não lineares torna-se importante.

Para o estudo de oscilações periódicas em sistemas de controle automatizados, o método do equilíbrio harmônico parece promissor, que tem encontrado ampla aplicação na prática de engenharia de análise e síntese de sistemas de controle automático não linear.

Este método permite não apenas estudar oscilações periódicas em sistemas de controle automático, mas também avaliar indiretamente a qualidade do controle de sistemas não lineares. O último aspecto é extremamente importante do ponto de vista das perspectivas de resolução do ambíguo problema de ajuste de um controlador fuzzy para a qualidade de controle exigida.

Uma vez que os sistemas de controle automático inteligentes, como tem sido repetidamente observado, são projetados para fornecer algoritmos de controle alternativos para objetos dinâmicos complexos operando sob a influência de fatores de incerteza internos e externos, deve-se enfatizar que esses objetos, via de regra, têm bastante dimensão elevada e, portanto, satisfazem em grande medida os requisitos da hipótese do filtro. E, portanto, a precisão dos resultados que o método do equilíbrio harmônico fornecerá pode revelar-se bastante aceitável para uso prático.

Ao estudar sistemas inteligentes utilizando o método de equilíbrio harmônico, surge um problema metodológico devido ao fato de ele ter sido desenvolvido para um sistema de controle automático com um elemento não linear possuindo uma entrada e uma saída, e em um sistema de controle automático com HP existem vários desses elementos não lineares, por isso é necessário construir um modelo HP, permitindo aplicar o método de equilíbrio harmônico.

No caso geral, apresentamos o diagrama de blocos de um sistema de controle automático inteligente com um controlador fuzzy (HP) na forma de uma conexão serial de um computador fuzzy (FC) possuindo h - entradas com links dinâmicos lineares conectados a elas, e uma saída e um objeto de controle (OU) com uma função de transferência Woy(s) (Fig. 2.1), onde g(t) é o sinal de comando (para sistemas mecânicos é posição, velocidade, aceleração, etc.), u (t) é o sinal de controle, y(t) é o sinal de saída do atuador, e(t) é o sinal de erro de controle, s é o operador de Laplace.

Um controlador fuzzy pode ser construído com base em dois tipos de estruturas: o primeiro tipo - um controlador fuzzy com computadores fuzzy unidimensionais paralelos НВІ (na Fig. 2.2, por exemplo, o diagrama de blocos de um controlador PID fuzzy do primeiro tipo é mostrado) e o segundo tipo - com um computador fuzzy com entrada multidimensional (Fig. 2.3 mostra um diagrama de blocos de um controlador PID fuzzy do segundo tipo).

Levando em consideração a natureza não linear das transformações em HP, mostradas no primeiro capítulo, para estudar as oscilações periódicas no sistema de controle automatizado utilizaremos o método do equilíbrio harmônico.

Para aplicar o método de equilíbrio harmônico, consideraremos o controlador fuzzy como um elemento não linear dependente da frequência com uma entrada e uma saída. O estudo das auto-oscilações no ISAU apresentado na Fig. 2.1 será realizado em g(t) = 0. Suponhamos que um sinal senoidal e(t) = A sin a t opere na entrada HP. A representação espectral do sinal de saída HP é caracterizada por termos da série de Fourier com amplitudes U1, U1, U3... e frequências CO, 2b), bco, etc. Tendo em conta o cumprimento da hipótese do filtro para o objeto de controle ISAU, assumiremos que na decomposição espectral do sinal y(f), na saída do objeto de controle, as amplitudes dos harmônicos superiores são significativamente menores que as amplitude do primeiro harmônico. Isto nos permite, ao descrever o sinal y(t), negligenciar todos os harmônicos superiores (devido à sua pequenez) e assumir que y(t) s Ysm(cot + φ).

Estudo de estabilidade absoluta do ISAU com HP

No capítulo anterior, foi considerado o método de equilíbrio harmônico para resolução de problemas de análise e síntese de sistemas de controle automático inteligentes de pequena escala com controladores sequenciais. Apesar das limitações conhecidas deste método, os resultados do estudo de auto-oscilações no plano dos parâmetros do sistema de controle em muitos casos fornecem um resultado abrangente na fase de análise e abordagens bastante construtivas para a síntese dos parâmetros do controlador para um determinado indicador de oscilação.

Ao mesmo tempo, sabe-se que para muitos sistemas de controle não lineares, o estudo apenas dos movimentos periódicos é incompleto e não reflete adequadamente os processos dinâmicos do sistema. Portanto, é sem dúvida de interesse desenvolver métodos que possibilitem estudar a estabilidade absoluta tanto da posição de equilíbrio quanto dos processos em sistemas de controle inteligentes.

Levando em consideração as características das transformações não lineares realizadas em controladores inteligentes discutidas no Capítulo I, pode-se supor que hoje o desenvolvimento de métodos para estudar a estabilidade absoluta parece mais realista para sistemas de controle automatizados com controladores fuzzy do primeiro tipo, uma vez que tais sistemas pode ser reduzido a sistemas não lineares multi-loop, cujos estudos de métodos são descritos na literatura.

Como um sistema de controle automatizado com HP do primeiro tipo é, no caso geral, um sistema multi-loop não linear, é aconselhável considerar primeiro os critérios conhecidos para a estabilidade absoluta da posição de equilíbrio e processos para este tipo de sistemas não lineares .

Um diagrama de blocos generalizado de um sistema de controle automático não linear multicircuito é mostrado na Fig. 3.1, em que % e a são vetores escalares.

Vamos denotar por você(V a classe de blocos não lineares (3.3), que possuem as seguintes propriedades: para h \ entradas o-jit) e saídas %.(t) de blocos não lineares são conectados (para ov (/) 0) pelas relações: %) "" e = 1 m (3-9) onde cCj,fij são alguns números. Além disso, deve ser satisfeita a desigualdade matricial \j3 (t)(t)) 0. (3.10) O critério circular para a estabilidade absoluta de processos para sistemas com diversas não-linearidades (Fig. 3.1.) tem a seguinte formulação:

Deixe as equações da parte linear do sistema terem a forma (3.1) e as equações dos blocos não lineares (3.3). Sejam todos os pólos dos elementos da matriz Wm(s) localizados no semiplano esquerdo (partes lineares estáveis ​​em todos os contornos), a = diag(al,...,ah), f$ = diag(pl ,...,J3h) - matrizes diagonais com elementos diagonais especificados. Suponhamos que para alguma matriz diagonal hxh d com elementos diagonais positivos a condição de frequência te B(N »_N Fig. 3.2.b.

Deve-se levar em conta que a parte linear do sistema também mudará. Assim, levando em consideração as características acima do critério de estabilidade absoluta de uma posição de equilíbrio para sistemas não lineares multidimensionais, formulemo-lo para um sistema de controle automatizado com HP.

Conforme já observado no primeiro capítulo, NV realiza uma transformação não linear. Deve-se notar que as características não lineares %(&), implementadas por calculadoras fuzzy, possuem limitações de amplitude, portanto, quando Уj - o limite inferior do setor pode ser igualado a zero a = O, que segue (p (a) o ? -±L = juJ pj, j = \,...,h (3.14) se U F O I 3(0) = 0, ou (j3a(t)-cp(o;t))(p(cr, t ) 0. (3.15)

Se, no processo de configuração de um controlador fuzzy do primeiro tipo, descobrir-se que um dos computadores fuzzy implementa transformações não lineares (Pji j) (Fig. 3.3a) que não satisfazem as condições da classe G \ então é necessário realizar transformações estruturais de acordo com a Observação 3.4. Naturalmente, para preservar a condição de equivalência das estruturas original e transformada, é necessário fazer as devidas alterações na parte linear.

No caso da presença de uma parte linear neutra em um dos circuitos ISAU (Fig. 3.4), para aplicar o critério de estabilidade absoluta da posição de equilíbrio (3.7), é necessário cobrir com feedback negativo є 0 tanto a parte linear correspondente quanto HBj com a característica não linear Pj(crj ). Em -»0, o critério (3.7) será aplicável para todas as frequências, exceto co = 0. Levando em consideração o acima, será escrito o critério para a estabilidade absoluta da posição de equilíbrio para um sistema de controle automatizado com HP do primeiro tipo no seguinte formulário.

Deixe as equações da parte linear do ISAU terem a forma (3.1), as características não lineares do controlador fuzzy correspondem a (3.3), onde as funções (PjiGj) satisfazem as condições da classe G. Sejam todos os pólos dos elementos da matriz Wm (s) localizados no semiplano esquerdo ou tenham um pólo no eixo imaginário (partes lineares estáveis ​​​​ou neutras em todos os contornos). Vamos introduzir uma matriz diagonal /Jj = diag(jti[ ,..., juh) com elementos diagonais ju ,...,juh , e Mj = se Mj =, bem como matrizes diagonais rd = diag(Tx,. .., rh), 3d =diag(3l,...,3h), onde todo Td 0. Suponha que para algum m 0, 3= e todos - oo com +oo, exceto oo = 0, as seguintes relações são válidas :

Utilização de algoritmos genéticos para resolver problemas de automatização da síntese e sintonia de controladores fuzzy

A implementação do procedimento de síntese automatizada de parâmetros HP baseado em GA exige a solução de três tarefas principais: 1) determinação das características funcionais da operação do GA; 2) determinação do método de codificação dos parâmetros HP no cromossomo; 3) implementação da função alvo.

Algoritmos genéticos padrão, por definição, operam com um conjunto de elementos chamados cromossomos; neste trabalho, eles são cadeias de bits com uma descrição codificada de soluções potenciais para um determinado problema aplicado. De acordo com o diagrama de blocos generalizado para a construção de um algoritmo genético (Fig. 4.1), em seu próximo ciclo, cada um dos cromossomos do conjunto existente é submetido a alguma avaliação com base em um critério de “utilidade” especificado a priori. Os resultados obtidos permitem selecionar os “melhores” espécimes para gerar uma nova população de cromossomos. Neste caso, a reprodução dos descendentes é realizada devido a mudanças aleatórias e cruzamentos das cadeias de bits correspondentes dos indivíduos progenitores. O processo de evolução é interrompido quando uma solução satisfatória é encontrada (na fase de avaliação da utilidade dos cromossomos) ou após decorrido o tempo previsto.

Deve-se notar que a herança das características dos representantes da elite da população anterior na próxima geração de indivíduos proporciona um estudo aprofundado das áreas mais promissoras do espaço de busca de soluções. Ao mesmo tempo, a presença de mecanismos de mutação aleatória de cadeias de bits de elementos selecionados garante uma mudança nas direções de busca, evitando atingir um extremo local. Tal imitação dos processos evolutivos permite garantir a convergência do procedimento de busca para a solução ótima, mas sua eficácia é em grande parte determinada pelos parâmetros do algoritmo genético e pelo conjunto de dados iniciais especificados levando em consideração as especificidades do aplicado. problema. Estes incluem o tipo e dimensão do cromossomo, o tamanho da população, a função de avaliação da utilidade dos cromossomos e o tipo de operador de seleção, o critério para interromper o procedimento de busca, a probabilidade de realizar uma mutação, o tipo de operação de cruzamento, etc. . Codificação de parâmetros HP

Apesar da aparente simplicidade de construção e implementação de algoritmos genéticos, sua aplicação prática também está associada à complexidade de escolha de um método para codificar o espaço de busca para soluções para um problema específico aplicado na forma de um cromossomo com a posterior formação de uma função objetivo. , cujo cálculo do valor será utilizado para avaliar e posteriormente selecionar indivíduos individuais da geração atual para geração automática da próxima.

Assim, ao sintetizar controladores fuzzy de acordo com o esquema Mamdani, o conjunto de parâmetros de sintonia que permitem obter a qualidade de controle necessária inclui o número e as relações dos termos das variáveis ​​​​lingüísticas (LP) de entrada e saída, bem como a forma de adesão funções (MF) e sua colocação dentro da faixa de trabalho.

Em qualquer caso, a estrutura e a dimensão do cromossoma que codifica os parâmetros HP devem ser determinadas tendo em conta uma série de factores específicos, incluindo aqueles que caracterizam o método escolhido para representar funções de pertinência.

Stepanov, Andrey Mikhailovich

1

O artigo considera o problema de sintetizar um sistema de controle multifuncional inteligente. Dado um modelo matemático de um objeto de controle, uma meta de controle, um critério de qualidade e limitações, é necessário encontrar um controle que garanta o cumprimento de diversos objetivos e minimize o valor do critério de qualidade. Os objetivos de controle são especificados na forma de pontos no espaço de estados que devem ser alcançados durante o processo de controle. Uma característica especial do problema é que procuramos controle na forma de duas funções multidimensionais de diferentes tipos de coordenadas do espaço de estados. Uma função garante que o objeto atinja um objetivo privado, e a outra função, lógica, garante que os objetivos privados sejam trocados. Para resolver o problema de síntese de controle multiobjetivo, é utilizado o método do operador de rede. Ao resolver o problema de síntese principal, juntamente com as funções de síntese para cada subtarefa, definimos uma função de seleção que garante a mudança de controle da resolução de uma subtarefa para a resolução da próxima subtarefa.

Operador de rede.

controle inteligente

1. Diveev A.I., Sofronova E.A. Método do operador de rede e sua aplicação em problemas de controle. M.: Editora RUDN, 2012. 182 p.

2. Diveev A. I. Síntese de um sistema de controle adaptativo usando o método do operador de rede // Questões da teoria da segurança e estabilidade dos sistemas: Coll. artigos. M.: Centro de Informática RAS, 2010. Edição. 12. pp. 41-55.

3. Diveev A.I., Sofronova E.A. Identificação de um sistema de inferência lógica pelo método do operador de rede // Vestnik RUDN. Pesquisa de engenharia em série. 2010. Nº 4. S. 51-58.

4. Diveev A.I., Severtsev N.A. Método de operador de rede para sintetizar um sistema de controle de descida de nave espacial sob condições iniciais incertas // Problemas de engenharia mecânica e confiabilidade de máquinas. 2009. Nº 3. S. 85-91.

5. Diveev A.I., Severtsev N.A., Sofronova E.A. Síntese de um sistema de controle de foguetes meteorológicos usando o método de programação genética // Problemas de engenharia mecânica e confiabilidade de máquinas. 2008. Nº 5. P. 104 - 108.

6. Diveev A.I., Shmalko E.Yu. Síntese estrutural-paramétrica multicritério de um sistema de controle de descida de nave espacial baseado no método do operador de rede // Vestnik RUDN. Série de Pesquisa em Engenharia (Tecnologia e Gestão da Informação). 2008. Nº 4. P. 86 – 93.

7. Diveyev A. I., Sofronova E. A. Aplicação do método do operador de rede para síntese da estrutura e parâmetros ideais do sistema de controle automático // Anais do 17º Congresso Mundial da IFAC, Seul, 2008, 05/07/2008 – 12/07/2008. Pág. 6106 – 6113.

Consideremos o problema de sintetizar um sistema de controle com diversos objetivos de controle.

É especificado um sistema de equações diferenciais ordinárias que descreve o modelo do objeto de controle

onde , , é um conjunto fechado limitado, .

Estimamos o estado do objeto de controle com base nas coordenadas observadas

Para o sistema (1) as condições iniciais são dadas

Conjunto de estados-alvo

, (4)

Critério de qualidade de gestão foi definido

, (5)

onde está o tempo de controle, que pode ser limitado, mas não especificado.

É necessário encontrar o controle na forma

o que garante o alcance sucessivo de todos os pontos-alvo (4) e minimiza a funcionalidade (5).

O propósito da gestão (4) é multivalorado. Para passar à tarefa de sintetizar um sistema de controle inteligente, é necessário dotar o sistema da capacidade de escolha. Para este propósito, enfraquecemos os requisitos para que o objeto atinja cada ponto alvo e os substituímos pelo requisito para que ele atinja a vizinhança do ponto alvo.

Então, temos uma compensação entre precisão e velocidade para atingir os pontos-alvo. Para implementar o controle neste problema, precisamos resolver cada vez o problema de escolher entre atingir com precisão a meta atual e passar para outra meta. Obviamente, nesta condição, no sistema de controle, além do regulador de feedback que garante o alcance da meta, é necessário ter um bloco lógico que comute as metas.

Vamos esclarecer esta afirmação do problema.

Vamos representar o controle (6) como uma função dependendo da distância até o alvo

(8)

onde está o número do ponto alvo atual.

A qualquer momento, o número do ponto alvo atual é determinado usando uma função lógica

, , (9)

Onde , , - função predicado,

: . (10)

A função (10) também precisa ser encontrada junto com a função de síntese (6). A função (10) deve garantir a troca dos pontos alvo. Ambas as funções (6) e (10) devem fornecer um mínimo do funcional de qualidade (5) e do funcional de precisão

, (11)

O tempo de controle é determinado ao atingir o último ponto alvo

Se , (12)

onde é um pequeno valor positivo.

Substituímos o critério parcial (5) pelo critério de qualidade geral

(13)

Para construir uma função predicada, usamos a função de discretização e a função lógica.

, (14)

onde é uma função lógica,

: , (15)

Onde , , - função de amostragem.

A tarefa é encontrar controles na forma

onde é um vetor inteiro que define controles para resolver um problema específico. O controle (16) deve garantir que os mínimos dos funcionais (11) e (13) sejam alcançados.

No caso geral, como o problema contém dois critérios (11) e (13), sua solução será o conjunto de Pareto no espaço dos funcionais. O desenvolvedor seleciona uma solução específica para o conjunto de Pareto com base nos resultados da modelagem e pesquisa do sistema de controle sintetizado.

Chamamos tarefa (1) - (3), (7) - (16) de tarefa de sintetizar um sistema de controle inteligente. Para resolvê-lo, é necessário encontrar duas funções de síntese multidimensional e.

Para resolver o problema de síntese de um sistema de controle inteligente, utilizamos o método do operador de rede. Para encontrar uma função, usamos o operador de rede aritmético usual, no qual usamos um conjunto de funções aritméticas com um ou dois argumentos como funções construtivas. No método do operador de rede, essas funções são chamadas de operações unárias ou binárias. Para encontrar uma função lógica, usamos um operador de rede lógico, respectivamente, com operações lógicas unárias e binárias.

Como exemplo, considere o seguinte modelo matemático

onde , são coordenadas no plano.

Existem restrições à gestão

A trajetória do movimento é especificada por um conjunto de pontos.

É necessário encontrar um controle para minimizar duas funções objetivo do objeto. O primeiro funcional determina a precisão do movimento ao longo da trajetória e o segundo determina o tempo necessário para completar a trajetória.

S. Oreshkin, A. Spesivtsev, I. Daymand, V. Kozlovsky, V. Lazarev, Automação na indústria. 2013. Nº 7

É considerada uma nova solução para o problema de construção de um sistema inteligente de controle automatizado de processos (IASTP), combinando o uso de metodologias únicas: a construção de uma rede semântica sobre uma ontologia básica e a transformação polinomial de NÃO fatores, cuja essência é transformar o conhecimento qualitativo de um especialista em um modelo matemático na forma de uma função polinomial não linear.

A empresa Summa Technologies propõe uma nova solução para o problema de construção de um sistema inteligente de controle automatizado de processos (IASTP), combinando o uso de metodologias únicas: a construção de uma rede semântica sobre uma ontologia básica, que permite descrever um modelo multifatorial complexo na forma de uma rede semântica em um dicionário limitado específico e uma transformação polinomial de NÃO fatores, cuja essência é transformar o conhecimento qualitativo do especialista em um modelo matemático na forma de uma função polinomial não linear. A primeira das metodologias tem propriedade de universalidade independentemente da área temática, e a segunda transmite as especificidades desta área através da experiência e conhecimento de especialistas. São apresentados os resultados dos testes industriais do IAS desenvolvido em relação ao processo de fundição de matérias-primas sulfetadas de cobre-níquel na Planta de Cobre da Divisão Polar da OJSC MMC Norilsk Nickel (Norilsk), que possui as propriedades de um “sistema complexo ” e opera sob condições de “incerteza significativa”.

Introdução

Analisando as tarefas de controle automatizado da maioria dos processos tecnológicos em diversas indústrias (metalurgia química, ferrosa e não ferrosa, mineração, produção de petróleo e gás, engenharia termelétrica, agricultura, etc.), podemos destacar o problema que os une, que é a necessidade de construir um modelo matemático de processos tecnológicos que permita ter em conta todas as informações de entrada necessárias, tendo em conta a sua possível imprecisão, incerteza, incompletude, e ao mesmo tempo obter dados de saída (ação de controle, previsão) que é adequado à situação atual do processo tecnológico.

Sabe-se que a abordagem tradicional de modelagem (ou seja, modelagem baseada em métodos tradicionais sob o pressuposto de completude e precisão do conhecimento sobre o processo) é praticamente inaplicável quando se consideram processos multifatoriais complexos e geralmente difíceis de formalizar. A complexidade dos processos reais determina a busca por métodos não convencionais para a construção de seus modelos matemáticos e otimização de seu controle. Neste caso, não só o aspecto do controle ótimo é muito importante, mas também o aspecto da análise do estado atual do processo, pois é a conclusão sobre o estado atual do processo que permite escolher o controle ótimo em um dada situação. Tal análise pode ser realizada com base em um sistema de reconhecimento multinível de fluxo estrutural do estado técnico de um processo em tempo real.

O principal fator que desvaloriza as tentativas de construir modelos formais e descrever o estado técnico de processos tão complexos usando métodos tradicionais é a “incerteza significativa” das informações de entrada. Isto se manifesta na impossibilidade objetiva de estabilizar e/ou medir os valores de uma série de parâmetros-chave do estado técnico de tais processos. A consequência disso é a violação dos principais critérios de consistência tecnológica do processo, o que afeta tanto a qualidade dos produtos finais quanto a estabilidade do processo como um todo. Na linguagem da matemática, tais processos são classificados como “sistemas técnicos complexos” ou “sistemas fracamente estruturados”, para os quais não existe actualmente uma teoria geral de modelação.

Um sistema de controle de processo tradicional visa automatizar a manutenção de uma unidade ou unidade de processamento, e suas funções, por definição, não incluem questões de controle ideal de processo e análise de sua condição. Por exemplo, um sistema automatizado de controle de processo permite alterar a posição dos mecanismos de controle que atendem a unidade, monitora a operação conectada das unidades da unidade e permite alterar o desempenho da unidade e seu modo de operação. Mas o estado do processo, a qualidade dos produtos finais, a proporção dos produtos recebidos por composição elementar - essas questões muitas vezes estão fora da automação básica da unidade. Assim, se houver apenas um sistema básico de controle de processo, o operador é obrigado a realizar funções de manutenção não só da unidade, mas também do processo que nela ocorre. É precisamente isso que leva ao problema do “fator humano”, uma vez que o operador nem sempre consegue atingir plenamente todos os objetivos de controle, na maioria das vezes multidirecionais. Além disso, as características de design da unidade nem sempre permitem que todos os problemas sejam totalmente resolvidos no nível do sistema de controle de processos. Um exemplo disso é o problema de garantir na versão atual do sistema de controle de processo a necessária confiabilidade das informações de entrada na avaliação em tempo real da qualidade e quantidade dos materiais fornecidos à zona de reação.

Um sistema de controle automatizado inteligente (IACS) é um sistema que utiliza a automação básica de uma unidade como fonte de informações de entrada e permite, com base em tecnologias de inteligência artificial, construir um modelo do processo que ocorre na unidade, analisar o estado atual do processo utilizando o modelo e, com base na análise, resolver o problema de controle ótimo de uma determinada unidade.

As chamadas “soluções prontas para uso” existentes pressupõem a necessidade de automação completa de uma unidade ou unidade de processamento “do zero”. Neste caso, o cliente recebe tanto o componente de hardware de automação quanto o software. A funcionalidade de tal solução pode ser bastante ampla, inclusive contendo um componente intelectual, mas ao mesmo tempo completamente incompatível com os sistemas de controle de processo atualmente existentes do cliente. Isto muitas vezes leva a um aumento acentuado na complexidade e no custo da solução técnica. A opção proposta de construção de um sistema de controle automatizado inteligente baseado em conhecimento especializado, utilizando automação básica, visa monitorar e controlar o processo que ocorre na unidade. Tal sistema, sob condições de “incerteza significativa”, é capaz de avaliar parâmetros não medidos ou mal medidos, interpretando-os quantitativamente com bastante precisão, identificando o estado técnico atual do processo e recomendando a ação de controle ideal para eliminar o conflito que surgiu ( se houver conflitos na consistência tecnológica do processo).

O IASU nesta versão, utilizando tecnologias inteligentes, permite:

• realizar a integração com qualquer sistema básico de controle automatizado já existente na unidade ou unidade de processamento do cliente;
• implementar a criação de um espaço de informação comum para todas as unidades de processamento, a fim de implementar a gestão e monitorização geral;
• realizar uma avaliação quantitativa de parâmetros não medidos e/ou qualitativos em cada unidade no âmbito do sistema de controle automatizado básico da unidade;
• monitorar os critérios de consistência tecnológica do processo tanto para cada unidade individual quanto (se necessário) para a unidade de processamento como um todo;
• avaliar o estado atual dos processos tecnológicos tanto para cada unidade individual como para a unidade de processamento como um todo em tempo real;
• desenvolver decisões de controle - assessoria ao operador quanto ao restabelecimento do equilíbrio tecnológico tanto da unidade quanto da unidade de processamento como um todo.

A base do núcleo intelectual do IASU é o método de representação do conhecimento “Rede semântica em uma ontologia básica”, que permite descrever um modelo multifatorial complexo na forma de uma rede semântica em um dicionário limitado específico, e o método “ Transformação polinomial de NÃO fatores”, cuja essência é transformar o conhecimento qualitativo de um especialista em modelo matemático na forma de uma função polinomial não linear.

O objetivo deste artigo é familiarizar os leitores com uma nova abordagem para solucionar o problema de construção de um sistema de controle automatizado, baseado na utilização de metodologias exclusivas, e nos resultados da operação industrial do sistema de controle automatizado PV-3 do Cobre. Planta da Divisão Polar da OJSC MMC Norilsk Nickel. O IASTP foi desenvolvido pela empresa Summa Technologies em 2011–2012. baseado na plataforma G2 da Gensym (EUA) para controlar o processo Vanyukov para processamento de matérias-primas de sulfeto de cobre-níquel.

Processo tecnológico como objeto de modelagem

A maioria dos processos tecnológicos, incluindo o processo de Vanyukov, apresenta todos os sinais de “sistemas técnicos complexos” - multiparâmetros e “incerteza significativa” nas informações de entrada. Nessas condições, para resolver o problema de manutenção da consistência tecnológica do processo tecnológico, é aconselhável utilizar métodos de avaliação pericial da situação e de conclusão com base no conhecimento e experiência do perito.

A empresa Summa Technologies desenvolveu o Forno IASU Vanyukov (IASU PV-3) da Planta de Cobre da Divisão Polar da OJSC MMC Norilsk Nickel baseado na plataforma G2 da Gensym (EUA) para resolver os seguintes problemas de controle do processo Vanyukov:

• estabilização da qualidade dos produtos de fundição;
• avaliação quantitativa de parâmetros não medidos ou mal medidos (devido a uma série de razões objetivas e subjetivas) do processo tecnológico e estados de unidades usando métodos indiretos;
• redução da intensidade energética do processo de processamento de vários materiais de carga;
• estabilização do regime de temperatura do processo mantendo as atribuições e metas planejadas.

Na Fig. A Figura 1 mostra o layout dos principais elementos estruturais do PV. A unidade é um eixo retangular refrigerado a água em caixotões 2 localizado na parte inferior 1, em cujo teto existem duas calhas 3 para fornecimento de materiais de carga ao fundido, e para as quais sifões de mate 4 e escória 5 com furos de drenagem 9 e 10 são adjacentes, respectivamente, às paredes finais. Para evacuar os gases, é fornecida uma captação 6. Os materiais de carga através das calhas 3 entram no fundido, que é soprado com uma mistura de oxigênio-ar (OAC) através das ventaneiras 7, borbulhando intensamente a emulsão de escória fosca na zona acima da ventaneira. O oxigênio da mistura oxida o sulfeto de ferro, enriquecendo os “kinglets” (gotas) foscos, que segregam para o fundo devido à diferença nas densidades dos líquidos imiscíveis de fosco e escória. Neste caso, o movimento dos fluxos de massa fundida é direcionado para baixo devido à liberação contínua de fosco 4 e escória 5 dos sifões através das saídas 9 e 10, respectivamente. Graças às características de design mostradas na Fig. 1, o próprio processo de Vanyukov é implementado, cuja ideia principal fica clara na descrição acima.

Vale ressaltar as características do processo Vanyukov que o distinguem de outras tecnologias de pirometalurgia, inclusive estrangeiras: alta produtividade específica - até 120 toneladas por 1 m2 de superfície de banho por dia (derreter até 160 t/h); pequena remoção de poeira -< 1%; переработку шихты крупностью до 100 мм и влажностью > 16%.

O complexo de software e hardware, com base no qual é implementado o sistema automatizado de controle de processos PV-3, possui uma arquitetura de três níveis. O nível inferior inclui sensores, acionamentos elétricos, válvulas de controle, atuadores, o nível intermediário - PLC, o nível superior - computadores eletrônicos pessoais (PCs). Com base na estação de trabalho, são implementados uma interface gráfica para interação entre o operador e o sistema de controle, um sistema de alarme sonoro e armazenamento do histórico do processo (Fig. 2).

O processo de fundição é controlado a partir da estação de trabalho do operador (“painel remoto”). Neste caso, são utilizadas não apenas informações de sensores e atuadores, mas também informações organolépticas, quando o aparelho de fusão, observando os traços característicos do comportamento do banho de fusão (o tamanho e “peso” dos respingos, o estado geral do banho, etc.), transmite as avaliações resultantes para o console do operador. Todas estas fontes de informação, heterogéneas na sua natureza física, em conjunto permitem ao operador avaliar a situação actual com base em muitas variáveis, por exemplo, “Carga”, “Altura do banho”, “Temperatura de fusão”, etc., que determinam de forma mais geral conceitos: “Estado do banho de fusão”, “Estado do processo como um todo”.

As condições de produção objetivamente emergentes muitas vezes levam a requisitos mais rígidos para o processo Vanyukov; por exemplo, a necessidade de fundir uma grande quantidade de matérias-primas artificiais, o que complica significativamente a tarefa de manter a consistência tecnológica do processo, uma vez que os componentes artificiais são pouco previsíveis em composição e umidade. Com isso, o operador, por não ter informações suficientes sobre as propriedades dessas matérias-primas, nem sempre consegue tomar as decisões corretas e “perde” a temperatura ou a qualidade dos produtos finais.

A base do IASU PV-3 desenvolvido é o princípio de conduzir o processo em um “corredor” bastante estreito de acordo com os principais critérios de consistência tecnológica do processo para melhorar a qualidade do produto final e manter as propriedades operacionais da unidade . O IASU PV-3 foi projetado para prever antecipadamente e informar o operador sobre violações de consistência tecnológica nos estágios iniciais de sua ocorrência, analisando critérios especiais desenvolvidos com base em conhecimento especializado. Os critérios definem as metas para o controle do processo e informam o operador sobre o estado atual do processo. Neste caso, o desvio dos valores dos critérios além dos limites permitidos é interpretado pelo sistema como o início de um “conflito”, e para o operador é um sinal da necessidade de tomar as ações de controle recomendadas para retornar o processo para um estado de consistência tecnológica.

Breve descrição dos recursos do sistema

IASU PV-3, com base nas informações iniciais recebidas do ACS PV-3 e outros sistemas de informação, implementa o modelo de processo Vanyukov em tempo real, analisa o estado atual do processo quanto à presença de desequilíbrios tecnológicos e, em caso de conflitos, identifica eles, oferecendo cenários de resolução de conflitos ao operador. O sistema atua assim como um “conselheiro do operador”. O sistema de controle automatizado visualiza canais de informação que mostram ao usuário o estado atual dos critérios de gestão e previsões de qualidade dos produtos finais.

IASU PV-3 possui as seguintes características de consumo:

• interface de usuário intuitiva para pessoal de processo;
• compatibilidade de software e informações com ACS PV-3 e outros sistemas de informação;
• a capacidade de adaptar o sistema a outras unidades ao nível do preenchimento da base de conhecimento sem alterar o núcleo de software do sistema;
• localização de todos os elementos da interface do usuário em russo;
• confiabilidade, abertura, escalabilidade, ou seja, possibilidade de maior expansão e modernização.

O monitoramento e controle de todas as unidades e atuadores são realizados a partir dos postos de operação do ACS PV-3, localizados na sala de controle PV-3.

Além das estações de operação existentes, é utilizada uma estação de trabalho automatizada especializada, projetada para fornecer ao operador uma interface de usuário do sistema IASU PV-3. Arquitetonicamente e funcionalmente, o IASU PV-3 parece uma adição ao ACS PV-3 existente, ou seja, uma expansão das funções funcionais e de informação do sistema de controle existente.

IASU PV-3 fornece execução em tempo real das seguintes funções do aplicativo:

• avaliação da quantidade e qualidade da carga fornecida ao forno;
• previsão da qualidade dos produtos finais;
• exibir os resultados das decisões do operador com base nos critérios de equilíbrio tecnológico do processo;
• análise automática da qualidade do controle de processos;
• acumulação de uma base de conhecimento de gestão ao longo de todo o período de operação do sistema;
• modelagem da unidade PV-3 para utilização na modalidade “Simulador” para fins de treinamento de pessoal.

Arquitetura do IASU PV-3

IASU PV-3 é um sistema especialista que implementa monitoramento e controle inteligentes do processo de fusão no modo de aconselhamento ao operador. O controle é implementado como um conjunto de recomendações para que o operador e a fundição sênior mantenham o equilíbrio tecnológico do processo e atinjam as metas estabelecidas para a qualidade dos produtos finais de fundição, obtendo uma determinada quantidade de produtos acabados (conchas foscas) e derretendo de materiais feitos pelo homem.

Os principais elementos do IASU PV-3, como qualquer sistema especialista, são: base de conhecimento; bloco de tomada de decisão; bloco para reconhecer o fluxo de informações de entrada (obtenção de saída baseada em conhecimento). Na Fig. A Figura 3 mostra a arquitetura generalizada do sistema.

A singularidade da metodologia de extração e apresentação do conhecimento especializado na forma de um polinômio não linear permite sintetizar rapidamente um sistema suficiente de modelos lógico-linguísticos que representam sistematicamente as características dos processos tecnológicos. Ao mesmo tempo, a utilização de especialistas altamente qualificados como especialistas que operam esta unidade específica com as suas características garante que o processo nela ocorrido seja realizado de acordo com as instruções tecnológicas da empresa.

A representação do conhecimento para descrever o modelo de processo de Vanyukov é baseada na representação “Rede semântica em uma ontologia básica”. Esta representação envolve a seleção de um dicionário - uma ontologia básica baseada na análise da área temática. Utilizando a ontologia básica e um conjunto de características correspondentes aos elementos da ontologia básica, é possível construir uma rede semântica que permite estruturar um modelo multifatorial complexo. Graças a esta descrição, por um lado, consegue-se uma redução significativa na dimensão do número de fatores e, por outro lado, unificam-se as ligações pelas quais esses fatores estão interligados. Ao mesmo tempo, a semântica e a funcionalidade de cada um dos fatores considerados são totalmente preservadas.

Todo o conhecimento sobre o processo Vanyukov e sobre a unidade PV-3 na qual este processo é implementado é armazenado na base de conhecimento (KB). Este último é concebido como um armazenamento de dados relacional e contém um registro formal de conhecimento na forma de registros em tabelas.

O processador de conhecimento ou unidade de tomada de decisão como parte do sistema especialista é implementado com base na plataforma para o desenvolvimento de sistemas especialistas industriais G2 (Gensym, EUA). Os principais elementos do processador de conhecimento (Fig. 3) são os seguintes blocos: reconhecimento do fluxo de informações de entrada; cálculo do modelo para a situação atual; análise situacional; tomando uma decisão.

Vamos dar uma olhada mais de perto nesses elementos. No momento em que o sistema especialista é lançado, o processador de conhecimento lê todas as informações da base de conhecimento, que ficam registradas no armazenamento, e constrói um modelo da unidade PV-3 e do processo Vanyukov. Além disso, à medida que o processo e a unidade PV-3 operam, os dados do sistema de controle automático da unidade são recebidos no sistema do sistema de controle automatizado. Esses dados caracterizam tanto o estado do processo (consumo específico de oxigênio por tonelada de materiais contendo metal, etc.) quanto o estado da unidade PV-3 (a temperatura da água de exaustão dos caixões de cada linha, o estado de as ventaneiras para fornecer jateamento ao fundido, etc.). Os dados entram no bloco de reconhecimento, são identificados em termos de critérios de consistência tecnológica e, a seguir, com base nesses dados, é realizado um cálculo utilizando o modelo de processo de Vanyukov. Os resultados deste cálculo são analisados ​​no bloco de análise de situação e caso ocorra violação do equilíbrio tecnológico a situação é identificada pelo sistema como “conflito”. Em seguida, é tomada uma decisão quanto à restauração do equilíbrio tecnológico. As soluções resultantes, bem como informações sobre o estado atual do processo, juntamente com informações sobre conflitos, são exibidas no módulo cliente do IASU PV-3 (Fig. 4). O modelo é atualizado a cada minuto.

Implementação prática

Demonstraremos as capacidades preditivas do IASU PV-3 durante sua operação na Planta de Cobre da Divisão Polar da OJSC MMC Norilsk Nickel.

Na Fig. A Figura 4 mostra a interface do sistema de controle automatizado PV-3, cujas informações servem como complemento ao operador do sistema de controle automatizado principal (Fig. 2) na tomada de uma decisão de controle. O campo 1 (Fig. 4) visualiza os valores de cálculo utilizando o modelo “Consumo específico de oxigênio por tonelada de metal contendo”. O reflexo da capacidade preditiva do IASU PV-3 para a qualidade do produto final - teor de cobre no fosco - é mostrado pelo gráfico do campo 2, e para dióxido de silício - campo 3. Os seguintes indicadores são exibidos no painel: 4 - teor de cobre na escória (%); 5 - percentual de fluxos na carga que contém metal; 6 - qualidade de download (b/r); 7 - temperatura de fusão (°C). O campo 8 contém valores calculados por hora do consumo de materiais de carga pelos bunkers, e o campo 9 reflete os nomes dos conflitos que ocorrem no momento. O aumento da precisão dos cálculos por meio de modelos é facilitado pela mudança para o modo de controle adequado dos botões de rádio do campo 10. O fato de preencher a escória do conversor é levado em consideração através do botão do campo 11.

A análise dos valores minuto a minuto do gráfico do campo 1 mostra o funcionamento estável do processo dentro de limites aceitáveis ​​de acordo com o critério de consumo específico de oxigênio por tonelada de materiais contendo metal, além do qual ocorre perda de qualidade de os produtos finais são garantidos. Assim, ficar fora dos limites designados por mais de 10 minutos pode levar a estados críticos do processo: abaixo de 150 m3/t - suboxidação do fundido e, consequentemente, operação a frio do forno; acima de 250 m3/t - oxidação excessiva do fundido e, como resultado, operação a quente do forno.

O teor de cobre calculado em mate com base em dados reais (campo 2) correlaciona-se claramente com o comportamento dos valores do critério anterior (campo 1).

Assim, no intervalo de tempo 17h49–18h03, os picos em ambos os gráficos coincidem, o que reflete o fato da resposta do sistema às mudanças no estado físico-químico do PV: a operação rotineira dos dispositivos de lança (limpeza) para fornecer jateamento ao fundido levou a um aumento no consumo específico de oxigênio > 240 m3/t, provocou um aumento natural na temperatura do fundido e, com isso, provocou um aumento natural no teor de cobre no fosco.

Além disso, conduzir o processo com um consumo específico de oxigênio na região de 200 m3/t determina naturalmente o teor de cobre no fosco de 57...59% durante o intervalo observado de 2 horas.

A comparação do comportamento dos gráficos azul e verde (campo 1) indica que o operador segue quase todo o tempo as recomendações do sistema. Ao mesmo tempo, os valores reais do critério “Consumo específico” diferem dos recomendados devido a a) flutuações naturais nas leituras dos sensores da unidade PV-3 em termos de vazão de explosão; b) funcionamento tecnológico da ventaneira do forno (pico no gráfico); c) alterações químicas no estado da poça de fusão devido a flutuações na composição da matéria-prima. Observe que de acordo com o critério “% de fluxos contendo metais”, o operador trabalha com consumo excessivo (zona indicadora amarela 5) em relação às recomendações do sistema. Situação semelhante está associada à presença de matérias-primas tecnogênicas na carga. Como resultado, as flutuações no teor de dióxido de silício no fundido tornam-se difíceis de prever e o sistema avisa o operador que a operação prolongada neste modo de carga de fluxo pode levar a um desequilíbrio tecnológico. O facto da presença de matérias-primas artificiais na carga também é confirmado pelo parâmetro calculado “Qualidade da Carga” (indicador 6), que apresenta o valor na zona vermelha - “Matérias-primas de má qualidade”.

Assim, o sistema orienta o operador na condução do processo dentro de uma faixa “estreita” de valores dos principais parâmetros de consistência tecnológica, ao mesmo tempo que indica a qualidade do produto que será obtido a partir da fusão.

A condução do processo dentro dos limites especificados dos principais critérios tecnológicos também permite otimizar o modo de operação do alto-forno, em particular, para reduzir o consumo de gás natural na explosão.

A visualização das tendências de acordo com os critérios principais também tem um impacto psicológico positivo no operador do processo, pois “justifica” de forma quantitativa a implementação da decisão tomada na gestão do processo.8 9

Conclusão

Desenvolvido pela empresa Summa Technologies e testado na Planta de Cobre da Divisão Polar MMC Norilsk Nickel, o Sistema Automatizado Inteligente para Monitoramento e Controle do Processo Vanyukov IASU PV-3 como um “sistema técnico complexo” nos permite fazer algumas generalizações em em relação à utilização dos resultados obtidos em outras áreas do conhecimento e da indústria.

A síntese das tecnologias independentes acima torna possível criar um sistema de controle automatizado para quase qualquer “sistema técnico complexo” na presença da automação básica existente do cliente e de especialistas altamente qualificados que operam tais sistemas de forma bastante eficaz em condições de “incerteza significativa”. ”

A abordagem proposta para a construção de um IAS tem várias outras vantagens. Em primeiro lugar, proporciona uma economia significativa de tempo devido ao fato de que a primeira tecnologia (usando uma abordagem ontológica) já está implementada no produto de software e permite processar o conhecimento sobre quaisquer modelos da base de conhecimento, e a segunda (construir um sistema de equações matemáticas para um processo tecnológico complexo) em Devido ao método de aplicação desenvolvido pela receita, requer um mínimo de apelo a um especialista. Em segundo lugar, a utilização de conhecimentos especializados em relação à avaliação do estado técnico de um determinado objeto é realizada nas condições das regulamentações tecnológicas para o seu funcionamento, o que minimiza o risco de o sistema tomar uma decisão incorreta, e o monitoramento em tempo real contribui para a detecção precoce de estados de processo extremos (pré-emergência) que se aproximam. Em terceiro lugar, a abordagem mais geral para resolver o reconhecimento multinível do estado técnico de processos, objetos ou fenômenos tecnológicos complexos em qualquer indústria foi realmente implementada - metalurgia ferrosa e não ferrosa, mineração e produção de petróleo e gás, indústria química, térmica engenharia de energia, agricultura, etc.

Bibliografia

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Inteligência artificial(Inglês – inteligência artificial) são sistemas de software artificiais criados pelo homem em uma base computacional e simulando a solução de problemas criativos complexos pelo homem no processo de sua vida. De acordo com outra definição semelhante, “inteligência artificial” são programas de computador com a ajuda dos quais uma máquina adquire a capacidade de resolver problemas não triviais e fazer perguntas não triviais.”

Existem duas áreas de trabalho que compõem a inteligência artificial (IA). A primeira dessas direções, que pode ser convencionalmente chamada biônico, tem como objetivo simular a atividade do cérebro, suas propriedades psicofisiológicas, a fim de tentar reproduzir a inteligência artificial (inteligência) em um computador ou por meio de dispositivos técnicos especiais. A segunda (principal) direção de trabalho na área de IA, às vezes chamada pragmático, está associada à criação de sistemas para resolução automática de problemas complexos (criativos) em um computador, sem levar em conta a natureza dos processos que ocorrem na mente humana na resolução desses problemas. A comparação é feita com base na eficácia do resultado e na qualidade das soluções obtidas.

1) Existe alvo, ou seja o resultado final para o qual os processos de pensamento de uma pessoa são direcionados (“O objetivo faz a pessoa pensar”).

2) O cérebro humano armazena um grande número fatos E regras seu uso. Para atingir um determinado objetivo, basta recorrer aos fatos e regras necessários.

3) A tomada de decisão é sempre realizada com base em um especial mecanismo de simplificação, que permite descartar fatos e regras desnecessários (sem importância) que não estão relacionados ao problema que está sendo resolvido no momento e, inversamente, destacar os principais e mais significativos fatos e regras necessários para atingir o objetivo.

4) Ao atingir um objetivo, a pessoa não só chega a uma solução para a tarefa que lhe foi atribuída, mas ao mesmo tempo adquire novos conhecimentos.

Construir um sistema universal de IA que abranja todas as áreas temáticas é impossível, uma vez que exigiria um número infinito de factos e regras. Mais realista é a tarefa de criar sistemas de IA concebidos para resolver problemas numa área problemática específica e estritamente definida.

Arroz. 5.1. Componentes do sistema de IA

Tais sistemas, utilizando a experiência e o conhecimento prático de especialistas especializados em uma determinada área temática, são chamados sistemas especializados(sistemas especializados).

A utilização de sistemas especialistas revela-se extremamente eficaz nas mais diversas áreas da atividade humana (medicina, geologia, eletrónica, petroquímica, investigação espacial, etc.). Isso se explica por uma série de razões: em primeiro lugar, torna-se possível resolver problemas antes inacessíveis e mal formalizados por meio de um novo aparato matemático especialmente desenvolvido para esses fins (redes semânticas, frames, lógica fuzzy, etc.); em segundo lugar, os sistemas especialistas em criação destinam-se ao seu funcionamento por um vasto leque de especialistas (utilizadores finais), cuja comunicação se realiza de forma interactiva, utilizando técnicas de raciocínio e terminologia de uma área temática específica que compreendem; em terceiro lugar, a utilização de um sistema especialista pode aumentar drasticamente a eficiência das decisões tomadas por utilizadores comuns devido à acumulação de conhecimento no sistema especialista, incluindo o conhecimento de especialistas altamente qualificados.

Um sistema especialista inclui uma base de conhecimento e subsistemas: comunicação, explicação, tomada de decisão, acumulação de conhecimento. Através do subsistema de comunicação estão conectados ao sistema especialista: o usuário final; especialista – um especialista altamente qualificado cuja experiência e conhecimento excedem em muito o conhecimento e a experiência de um usuário comum; um engenheiro do conhecimento que está familiarizado com os princípios de construção de um sistema especialista e sabe como trabalhar com especialistas nesta área, e é proficiente em linguagens especiais para descrever o conhecimento.

Os sistemas de controle construídos com base em reguladores especializados que simulam as ações de um operador humano sob condições de incerteza nas características do objeto e do ambiente externo são chamados intelectual sistemas de controle (sistemas de controle inteligentes).

De acordo com outra definição semelhante, intelectual Um sistema de controle (MCS) é aquele que tem a capacidade de compreender, raciocinar e estudar processos, distúrbios e condições operacionais. Os fatores em estudo incluem principalmente características do processo (comportamento estático e dinâmico, características de perturbação, práticas operacionais dos equipamentos). É desejável que o próprio sistema acumule esse conhecimento, utilizando-o propositalmente para melhorar suas características de qualidade.

Fontes de financiamento das atividades de investimento. Análise da estrutura e dinâmica da propriedade e das fontes da sua formação. As principais direções para aumentar a atratividade do investimento: aumentar o lucro da organização por meio da expansão do mercado de vendas.

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Ministério da Educação e Ciência da Federação Russa

Instituição Educacional Orçamentária do Estado Federal

ensino superior

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE TOMSK DE SISTEMAS DE CONTROLE E RÁDIO ELETRÔNICA (TUSUR)

Departamento de Economia

Avaliação da atratividade de investimento de uma organização (usando o exemplo da Synthesis of Intelligent Systems LLC)

Trabalho de bacharel

na direção 38.03.01 - Perfil Econômico “Finanças e Crédito”

Trabalho final de qualificação 73 páginas, 5 figuras, 16 tabelas, 23 fontes.

Objeto de estudo - Empresa de Responsabilidade Limitada “Síntese de Sistemas Inteligentes”.

O objetivo do trabalho é avaliar a atratividade de investimentos da organização SIS LLC e oferecer recomendações para seu aprimoramento.

Para atingir este objetivo, foram resolvidas as seguintes tarefas:

É analisada a teoria da atratividade do investimento, determinada a essência do conceito de investimento e sua classificação, determinado o conceito de atratividade do investimento;

São analisados ​​métodos de avaliação da atratividade de investimento de uma organização;

Foi realizada uma avaliação da atratividade de investimentos da organização SIS LLC com base em indicadores financeiros e econômicos;

São propostas as principais direções para aumentar a atratividade do investimento, a saber: aumentar o lucro da organização através da expansão do mercado de vendas.

A base de informações da pesquisa, no âmbito da execução deste trabalho de qualificação final, foi composta por: dados das demonstrações contábeis da empresa, informações divulgadas no site oficial da organização, materiais de pesquisa de cientistas publicados em revistas científicas, científicos artigos em periódicos, materiais didáticos, bem como recursos de informação da rede Internet.

Trabalho final de qualificação 73 páginas, 5 desenhos, 16 tabelas, 23 fontes.

O objeto da pesquisa é a empresa Limited Liability Company “Síntese de sistemas inteligentes”

O objetivo do trabalho é avaliar a atratividade de investimentos da organização SIS LLC e propor recomendações para melhorá-la.

Para atingir esse objetivo, foram realizadas as seguintes tarefas:

Analisa-se a teoria da atratividade do investimento, define-se a essência do conceito de investimento e sua classificação, define-se o conceito de atratividade do investimento;

São analisados ​​métodos de avaliação da atratividade de investimento da organização;

Avaliação da atratividade de investimento da organização “SIS” com base em indicadores financeiros e económicos;

São propostas as principais direções para aumentar a atratividade do investimento, a saber: aumentar o lucro da organização devido à expansão do mercado de vendas.

A base de informação da investigação, no âmbito deste trabalho de qualificação final, foi: dados dos relatórios contabilísticos da empresa, informações divulgadas no site oficial da organização, materiais de investigação de cientistas publicados em revistas científicas, artigos científicos em periódicos, materiais didáticos e recursos de informação da rede Internet.

INTRODUÇÃO

Nas condições modernas, as organizações de diversas formas de propriedade têm a tarefa de aumentar a sua produtividade, competitividade, rentabilidade e independência financeira a longo prazo, o que depende diretamente do nível existente de atividade de investimento da organização, do âmbito das suas atividades de investimento e do investimento atratividade.

A atratividade do investimento é um indicador pelo qual os investidores tomam decisões sobre como investir seus recursos em uma determinada organização.

A relevância do tema escolhido deve-se ao facto de os potenciais investidores, bem como os gestores, necessitarem de ter um modelo claro de avaliação da atratividade de investimento de uma organização para uma gestão ou tomada de decisão de investimento mais eficaz. Além disso, o nível de atratividade do investimento é importante para credores e clientes, os primeiros estão interessados ​​​​na qualidade de crédito da organização, e os segundos estão interessados ​​​​na confiabilidade das relações comerciais, na continuidade e estabilidade das atividades da organização, que dependem da liquidez e estado da estabilidade financeira da organização.

Conjunto de indicadores selecionados para avaliação

a atratividade do investimento depende dos objetivos específicos do investidor.

A importância de determinar a atratividade de investimento das organizações é indiscutível, pois sem isso não serão realizados investimentos em entidades empresariais e, consequentemente, o crescimento económico e a sua estabilização não serão possíveis. Em alguns casos, os investimentos garantem a viabilidade da organização como um todo.

A análise financeira como principal mecanismo que garante a estabilidade financeira de uma organização e avalia a sua atratividade para potenciais investidores é o elo central na metodologia de determinação da atratividade do investimento. Seu principal objetivo é estudar os problemas que surgem na avaliação da atratividade financeira de uma organização para um investidor. Neste sentido, são considerados aspectos da análise da situação financeira da organização, avaliados o nível de rentabilidade, solvabilidade, eficiência e estabilidade financeira.

O resultado da análise financeira é a identificação dos principais rumos para aumentar a atratividade de investimentos da organização analisada.

O objetivo da tese é estudar aspectos teóricos relacionados ao conceito de atratividade de investimentos e métodos para avaliá-la, avaliando diretamente a atratividade de investimentos a partir do exemplo da organização Synthesis of Intelligent Systems LLC, bem como desenvolver recomendações para melhorar a atratividade de investimentos de a organização.

Para atingir este objetivo, é necessário resolver as seguintes tarefas:

Determinar a essência e classificar os investimentos;

Métodos de estudo para avaliar a atratividade de investimento de uma organização;

Avaliar a atratividade de investimento da organização com base na metodologia escolhida;

O objeto do estudo é a organização Synthesis of Intelligent Systems LLC.

1. BASE TEÓRICA DAS ATIVIDADES DE INVESTIMENTO DE UMA ORGANIZAÇÃO

1.1 Natureza e classificação dos investimentos

Não existe um entendimento comum da essência do investimento como categoria económica entre cientistas e economistas. Existem diferentes interpretações que diferem em significado, algumas das quais não transmitem toda a essência deste termo.

De acordo com a lei federal de 25 de fevereiro de 1999 N 39-FZ “Sobre atividades de investimento na Federação Russa realizadas na forma de investimentos de capital” “... investimentos - dinheiro, títulos, outras propriedades, incluindo direitos de propriedade, outros direitos que tenham valor monetário, investidos em objetos de atividades empresariais e (ou) outras atividades com o objetivo de obter lucro e (ou) alcançar outro efeito útil.”

Com base na versatilidade de interpretações do termo, podemos distinguir a definição económica e financeira de investimento. A definição econômica caracteriza os investimentos como um conjunto de custos realizados na forma de investimentos de capital de longo prazo em diversos setores da economia nas esferas produtiva e não produtiva. Do ponto de vista financeiro, investimentos são todos os tipos de recursos investidos em atividades empresariais com o objetivo de gerar receitas ou benefícios no futuro.

Em geral, investimentos significam a aplicação de capital em todas as suas formas com o objetivo de gerar renda no futuro ou solucionar determinados problemas.

Uma organização pode ou não realizar atividades de investimento, mas a não realização de tais atividades leva à perda de posição competitiva no mercado. Conclui-se que os investimentos podem ser passivos e ativos:

passivo - investimentos que garantam, no mínimo, nenhuma deterioração na rentabilidade dos investimentos nas operações de uma determinada organização, através da substituição de equipamentos obsoletos, formação de novo pessoal para substituição de funcionários aposentados, etc.

ativo - investimentos que garantam o aumento da competitividade da empresa e da sua rentabilidade face a períodos anteriores através da introdução de novas tecnologias, do lançamento de bens que terão grande procura, da conquista de novos mercados ou da absorção de concorrentes empresas.

Os investimentos são divididos nos seguintes grupos:

Por objetos de investimento:

1) os investimentos reais são os investimentos em capital fixo sob diversas formas (compra de patentes, construção de edifícios, estruturas, investimentos em desenvolvimentos científicos, etc.);

2) os investimentos financeiros (de carteira) são os investimentos em ações, títulos e outros valores mobiliários que dão direito ao recebimento de rendimentos patrimoniais, bem como de depósitos bancários.

Pela natureza da participação no investimento:

1) investimentos diretos são os investimentos realizados por investidores diretos, ou seja, pessoas jurídicas e físicas proprietárias integrais da organização ou com controle acionário, o que dá direito de participar da gestão da organização;

2) investimentos indiretos são investimentos realizados por meio de intermediários financeiros (consultores de investimentos, corretores financeiros; corretoras; fundos mútuos; bancos comerciais; seguradoras).

Por período de investimento:

investimentos de curto prazo - investimentos de capital por um período de uma semana a um ano. Esses investimentos são geralmente de natureza especulativa. A principal tarefa de um investidor de curto prazo é calcular a direção do movimento de um título em uma escala de semanas e meses, para determinar o ponto de entrada com a maior relação entre renda potencial e risco;

investimentos de médio prazo - aplicação de recursos por um período de um a cinco anos;

investimentos de longo prazo - investimentos de 5 anos ou mais (investimentos de capital na reprodução de ativos fixos).

Por tipo de propriedade dos recursos de investimento:

investimentos públicos - realizados pelo poder público e pela gestão à custa de orçamentos e recursos extra-orçamentários;

investimentos privados - investimentos realizados por pessoas físicas ou jurídicas com objetivo de geração de renda no futuro;

investimentos combinados - aplicações de recursos realizadas por entidades de um determinado país e de países estrangeiros com o objetivo de obter determinado rendimento;

investimento estrangeiro - investimento de capital por investidores estrangeiros com o objetivo de obter lucro.

Cronologicamente:

investimentos iniciais - destinados à criação de um empreendimento ou construção de novas instalações;

investimentos atuais - visando manter o nível de equipamento técnico da instalação.

Por objetivos de investimento:

para reposição de capital fixo;

expandir a produção;

comprar títulos de outras organizações;

em tecnologias inovadoras.

Por nível de risco de investimento:

investimentos de baixo risco;

investimentos de médio risco;

investimentos de alto risco.

Por nível de atratividade de investimento:

pouco atraente;

moderadamente atraente;

altamente atraente.

As pessoas físicas ou jurídicas que colocam capital em seu próprio nome e às suas próprias custas com o objetivo de obter lucro são chamadas de investidores.

Os investidores podem investir seus próprios fundos emprestados e emprestados. Os investidores podem ser entidades autorizadas a administrar bens ou direitos de propriedade estaduais e municipais, pessoas jurídicas de todas as formas de propriedade, organizações internacionais e pessoas jurídicas estrangeiras, pessoas físicas.

As fontes de financiamento das atividades de investimento são:

Os recursos financeiros próprios e as reservas internas da organização (lucro, depreciação, poupanças e poupanças de cidadãos e pessoas colectivas, fundos pagos pelas autoridades seguradoras sob a forma de indemnização por perdas resultantes de acidentes, catástrofes naturais, etc.);

Recursos financeiros captados (recebidos com a venda de ações, cotas e outras contribuições de membros de coletivos de trabalho, cidadãos, pessoas jurídicas);

Recursos financeiros emprestados ou fundos transferidos (empréstimos bancários e orçamentários, emissões de títulos, etc.);

Fundos de fundos extra-orçamentários;

Fundos do orçamento federal fornecidos de forma não reembolsável, fundos dos orçamentos das entidades constituintes da Federação Russa;

Recursos de investidores estrangeiros.

Os investimentos podem ser recebidos de uma ou de várias fontes. Existem centralizados (orçamentários) - fundos do orçamento federal, fundos dos orçamentos das entidades constituintes da Federação Russa e orçamentos locais - e descentralizados (extra-orçamentários) - fundos próprios de empresas e organizações, investimentos estrangeiros, fundos emprestados, fundos de fundos extra-orçamentários - fontes de investimento.

1.2 Atratividade de investimento da organização e métodos para sua avaliação

Os trabalhos de muitos cientistas são dedicados ao estudo do conceito de atratividade de investimentos e métodos para sua avaliação, por exemplo, I.A. Branca, V. V. Bocharov, E.I. Krylov e outros.

Cada cientista interpreta o conceito de atratividade do investimento em função dos fatores incluídos na sua avaliação, ou seja, não há uma interpretação única. Existem muitos fatores que influenciam a atratividade do investimento, portanto, num sentido estrito, a atratividade do investimento é um sistema ou combinação de várias características ou fatores do ambiente interno e externo.

Os pontos de vista mais claramente diferentes sobre a compreensão da atratividade do investimento estão refletidos na Tabela 2.1.

Tabela 2.1 - Interpretação do conceito de “atratividade de investimentos”

	Interpretação do conceito
Blank I.A., Kreinina M.N.	Uma descrição geral das vantagens e desvantagens de investir em áreas e objetos individuais na posição de um investidor específico.
Roizman I.I., Shakhnazarov A.G., Grishina I.V.	Um sistema ou combinação de várias características objetivas, meios e oportunidades que, juntas, determinam a demanda efetiva de investimento em um país, região, indústria, empresa.
Sevryugin Yu.V.	Um sistema de fatores quantitativos e qualitativos que caracteriza a demanda efetiva de investimento de uma empresa.
Lyakh P.A., Novikova I.N.	Conjunto de características do investimento de capital mais rentável e menos arriscado em qualquer área da economia ou em qualquer tipo de atividade.
Tryasitsina N.Yu.	Um conjunto de indicadores de desempenho de uma empresa que determina os valores de comportamento de investimento mais preferíveis para um investidor.
Grupo do Ministério do Desenvolvimento Econômico	O volume de investimento que pode ser atraído com base no potencial de investimento do objeto, nos riscos e no estado do ambiente externo.
Putyatina L.M., Vanchugov M.Yu.	Categoria económica que caracteriza a eficiência na utilização do património da empresa, a sua solvência, a estabilidade financeira, a capacidade de desenvolvimento inovador baseado no aumento da rentabilidade do capital, o nível técnico e económico de produção, a qualidade e a competitividade dos produtos.
Igolnikov G.L., Patrusheva E.G.	Realização garantida, confiável e oportuna dos objetivos do investidor com base nos resultados econômicos da produção do investimento.
Guskova T.N., Ryabtsev V.M., Geniatulin V.N.	Um certo estado de desenvolvimento económico em que, com um elevado grau de probabilidade, dentro de um prazo aceitável para o investidor, os investimentos podem proporcionar um nível de lucro satisfatório ou um efeito positivo pode ser alcançado.
Krylov E.I.	Uma descrição generalizada do ponto de vista das perspectivas, rentabilidade, eficiência e minimização do risco de investir no desenvolvimento de um empreendimento à custa de fundos próprios e de outros investidores.
Modorskaya G.G.	Conjunto de indicadores económicos e psicológicos da atividade de uma empresa que determinam para um investidor a área de valores preferenciais de comportamento de investimento.
Bocharov V.V.	Disponibilidade de efeito econômico (renda) ao investir dinheiro com um nível mínimo de risco.
Sharp W., Markowitz H.	Obter lucro máximo em um determinado nível de risco.
Eriyazov R.A.	Uma categoria complexa que inclui a tomada em consideração de factores internos sob a forma de potencial de investimento, factores externos - o clima de investimento e a unidade contraditória de factores objectivos e subjectivos sob a forma de ter em conta o nível de risco e rentabilidade da actividade de investimento com o coordenação dos interesses do investidor e do destinatário.
Latsinnikov V.A.	Um indicador do seu valor total, que é um conjunto de características objetivas (condição financeira da empresa, nível de desenvolvimento, qualidade da gestão, peso da dívida) e subjetivas (rácio de rentabilidade e risco dos investimentos) necessárias para satisfazer os interesses de todos os participantes do processo de investimento, permitindo avaliar a viabilidade e as perspectivas dos investimentos e tendo em conta a influência combinada de factores macro e mesoambientais
Nikitina V.A.	A viabilidade económica de investir, baseada na coordenação dos interesses e capacidades do investidor e do destinatário dos investimentos, que garante o cumprimento dos objetivos de cada um deles a um nível aceitável de rentabilidade e risco
Ivanov A.P., Sakharova I.V., Khrustalev E.Yu.	Conjunto de indicadores económicos e financeiros de uma empresa que determinam a possibilidade de obtenção do máximo lucro através da aplicação de capital com mínimo risco de investimento.

Neste trabalho, a atratividade do investimento será apresentada como um conjunto de indicadores de desempenho de uma organização que refletem o desenvolvimento da organização ao longo do tempo, bem como o uso racional dos recursos disponíveis.

A atratividade do investimento é considerada em vários níveis: no nível macro - a atratividade do investimento do país, no nível meso - a atratividade do investimento da região e da indústria, no nível micro - a atratividade do investimento da organização.

Há um grande número de opções para avaliar a atratividade de investimentos, isso se deve ao fato de não haver uma definição específica do termo “atratividade de investimentos”. a metodologia de avaliação:

com base na relação entre rentabilidade e risco (W. Sharp, S.G. Shmatko, V.V. Bocharov) - estabelecendo o grupo de risco de investimento da empresa. Consequentemente, é realizada uma análise dos riscos decorrentes das atividades de investimento, é estabelecida a importância do risco e é calculado o risco global de investimento. Em seguida, é determinada a pertença da organização a uma determinada categoria de risco, com base na qual é determinada a atratividade do investimento. Principais riscos considerados: o risco de diminuição dos lucros, o risco de perda de liquidez, o risco de aumento da concorrência, o risco de alterações na política de preços dos fornecedores, etc.

com base exclusivamente em indicadores financeiros (M.N. Kreinina, V.M. Anshin, A.G. Gilyarovskaya, L.V. Minko) - uma análise da situação financeira é realizada calculando índices financeiros que refletem diferentes aspectos das atividades da organização: situação patrimonial, liquidez, solidez financeira, negócios atividade e rentabilidade. Para a avaliação são utilizados dados das demonstrações financeiras da organização.

com base em análises financeiras e econômicas, nas quais são calculados não apenas indicadores financeiros, mas também de produção (V.M. Vlasova, E.I. Krylov, M.G. Egorova, V.A. Moskvitin) - aparecem indicadores de produção que refletem a disponibilidade de ativos fixos, o grau de seu desgaste , o nível de utilização da capacidade, a disponibilidade de recursos, o número e estrutura de pessoal e outros indicadores.

com base em uma avaliação comparativa abrangente (G.L. Igolnikov, N.Yu. Milyaev, E.V. Belyaev) - é realizada uma análise de indicadores da condição financeira, posição de mercado da organização, dinâmica de desenvolvimento, qualificação de pessoal e nível de gestão. Ao usar este método, os grupos de fatores são primeiro determinados em diferentes níveis: país, região, organização e, em seguida, esses grupos são selecionados por significância com base em avaliações de especialistas. Os coeficientes de significância de cada fator individual no grupo de fatores também são determinados, então todos os fatores são resumidos levando em consideração a influência da significância de cada grupo e fator no grupo. Os dados obtidos são classificados e são determinadas as organizações mais atrativas para investimentos. Os factores que influenciam a atractividade do investimento de um país são: a taxa de desconto e a sua dinâmica, as taxas de inflação, o progresso tecnológico, o estado da economia do país, o nível de desenvolvimento do mercado de investimento. Os indicadores para avaliar a atratividade de investimento de uma região são: indicadores produtivos e econômicos (índice de preços, rentabilidade do produto, produtividade do capital, parcela de todos os custos materiais, número de organizações operacionais), indicadores financeiros (índices de liquidez, índices de autonomia, etc.), fatores de produção da indústria (o nível de utilização da capacidade de produção, o grau de depreciação dos ativos fixos de produção), indicadores da atividade de investimento da indústria (o número de investimentos por organização, o número de investimentos por funcionário, o índice do volume físico de investimentos em capital fixo, etc.).

com base na abordagem de custos, que se baseia na determinação do valor de mercado da empresa e na tendência para maximizá-lo (A.G. Babenko, S.V. Nekhaenko, N.N. Petukhova, N.V. Smirnova) - o coeficiente de subvalorização/sobrevalorização da organização é calculado pelo mercado de investimentos reais como a relação entre diversos valores (valor real e valor de mercado). O valor real é definido como a soma do valor do conjunto imobiliário e da receita descontada menos as contas a pagar. O valor de mercado é o preço mais possível para uma transação em um determinado período de tempo, com base nas condições de mercado.

Esses métodos são projetados para investidores estratégicos cujo objetivo é o investimento de fundos no longo prazo, o que envolve a gestão da organização e suas atividades operacionais para atingir objetivos específicos e, o mais importante, para aumentar o valor da organização. Os investidores que colocam seus investimentos por um curto período de tempo (especuladores) costumam utilizar a teoria dos investimentos em carteira (um método de formação de uma carteira de investimentos que visa a seleção ótima de ativos com base na relação retorno/risco exigida), fundamental (previsão de preços utilizando indicadores financeiros) para avaliar as atividades de atratividade de investimentos da empresa e cálculo do valor interno da empresa) e análises técnicas (previsão do valor futuro através de gráficos e indicadores).

A atratividade financeira é apontada como o principal componente da atratividade de investimentos, uma vez que as finanças da organização refletem os principais resultados de suas atividades. Com base nisso, a análise da atratividade de investimento da organização analisada será realizada de acordo com a metodologia de análise financeira e económica, nomeadamente com base em indicadores de avaliação da situação financeira, que inclui:

análise da estrutura e dinâmica patrimonial;

análise da estrutura e dinâmica do lucro;

análise de liquidez do balanço;

análise de solvência;

análise de crédito;

análise da atividade empresarial:

6.1) análise do faturamento;

6.2) análise do retorno sobre o capital.

análise de estabilidade financeira;

análise de probabilidade de falência.

Serão também considerados factores externos e internos de atractividade do investimento, tais como a atractividade do investimento da região e da indústria, a estrutura organizacional e de gestão da organização e a cobertura do mercado.

2. AVALIAÇÃO DA ATRATIVIDADE DE INVESTIMENTO DA "SÍNTESE DE SISTEMAS INTELIGENTES" LLC

2.1 Breve descrição da organização LLC "SIS"

A Empresa de Responsabilidade Limitada “Síntese de Sistemas Inteligentes” pertence a organizações de TI e é especializada no desenvolvimento de sites e aplicativos móveis. A organização foi criada em 2015 com base na ata da reunião de fundadores e atualmente está localizada em Tomsk.

O objetivo da criação da Synthesis of Intelligent Systems LLC era obter o máximo de lucros com custos mínimos, fornecendo serviços de desenvolvimento de software.

A gama de serviços prestados pela Synthesis of Intelligent Systems LLC:

desenvolvimento de sites do zero na plataforma 1C-Bitrix;

desenvolvimento de site utilizando template na plataforma 1C-Bitrix;

manutenção técnica de websites finalizados;

conclusão e melhoria de locais acabados;

desenvolvimento de aplicativos móveis;

venda de licenças para 1C-Bitrix LLC.

Os principais clientes são pessoas jurídicas e empreendedores individuais, há encomendas de órgãos governamentais.

De acordo com a classificação atual, a organização analisada pode ser classificada como uma pequena empresa, uma vez que o seu quadro médio no início de 2017 era de 17 pessoas e o capital autorizado é integralmente propriedade de particulares.

Devido ao fato de não exceder a receita no valor de 112,5 milhões de rublos nos nove meses do ano passado, não exceder o número médio de funcionários em 2015 no valor de 100 pessoas, o valor residual dos ativos fixos - 150 milhões de rublos, a organização aplica um sistema simplificado de tributação cujo objeto de tributação são as receitas menos despesas com taxa de juros de 7% prevista para organizações de TI. De acordo com a cláusula 85 do “Regulamento sobre relatórios contábeis e financeiros na Federação Russa”, aprovado por despacho do Ministério das Finanças da Federação Russa datado de 29 de julho de 1998 nº 34n, as pequenas empresas têm o direito de preparar demonstrações financeiras em volume reduzido (balanço e demonstração de desempenho financeiro). A SIS LLC aplica este direito na íntegra.

2.2 Avaliação da atratividade de investimento de uma organização

lucro de vendas no mercado de investimento

Análise da estrutura e dinâmica da propriedade e fontes de sua formação

A primeira etapa da avaliação consiste em realizar uma análise vertical (estrutural) e horizontal (temporal).

A análise horizontal visa estudar a taxa de crescimento dos indicadores, o que explica as razões das alterações na sua estrutura, representando assim a variação absoluta e relativa dos indicadores ao longo de um período. A análise vertical é uma análise da estrutura em comparação com o período anterior, ajuda a perceber quais os indicadores que tiveram maior impacto nos indicadores.

Uma análise da dinâmica e estrutura do patrimônio da organização e das fontes de sua formação é apresentada na Tabela 3.1.

Tabela 3.1 - Análise da dinâmica e estrutura do patrimônio da organização e das fontes de sua formação

O nome dos indicadores	Valores absolutos	Valores relativos	Mudanças
	2015, mil rublos	2016, mil rublos			Em termos absolutos, mil rublos.	Na estrutura,%	Taxa de aumento
Ativos tangíveis não circulantes
Ativos intangíveis, financeiros e outros não circulantes
Caixa e equivalentes de caixa
Ativos financeiros e outros ativos circulantes (incluindo contas a receber)
Capital e reservas
Fundos emprestados de longo prazo
Outros passivos de longo prazo
Fundos emprestados de curto prazo
Contas a pagar
Outros passivos circulantes

Conclusões obtidas da análise do ativo do balanço:

Os ativos do balanço são dominados pelos ativos financeiros e outros ativos circulantes da organização e, neste caso, constituídos integralmente por contas a receber, que representam 64% da moeda do balanço. As participações em outros ativos são insignificantes. A participação dos ativos tangíveis não correntes, nomeadamente ativos fixos, diminuiu 23%, provavelmente devido ao desgaste do equipamento de capital. Em termos absolutos, os ativos fixos diminuíram 78 mil rublos, o que provavelmente se deve à alienação de ativos fixos no período atual. A proporção de ativos intangíveis, financeiros e outros não correntes, nomeadamente licenças adquiridas, diminuiu 4%, o que indica o abandono de software menor. A participação do caixa e equivalentes de caixa aumentou 5%, em equivalentes de caixa 238 mil rublos, o que está associado a um aumento no volume de serviços prestados. Em conexão com o aumento dos volumes, a participação dos ativos financeiros e outros ativos circulantes, representados neste caso exclusivamente por contas a receber, aumentou 22%, que é a provisão de pagamentos diferidos aos clientes, bem como a solvência instável do grosso de clientes.

A taxa de crescimento da moeda do balanço foi de 131%, o que indica o desenvolvimento da organização, mas como o crescimento se deveu principalmente ao aumento do contas a receber, embora seja um indicador do aumento do volume de serviços prestados, em geral é um indicador negativo - uma retirada de fundos do volume de negócios da organização.

Conclusões obtidas a partir da análise das fontes de formação de propriedade:

A estrutura do passivo do balanço é dominada pelas contas a pagar, no valor de 74%, cuja taxa de crescimento foi de 1192%. Um aumento nas contas a pagar mostra a incapacidade da organização de pagar as obrigações atuais. No período do relatório, o valor das contas a pagar foi de 1.550 mil rublos. A participação de outros passivos de longo prazo, representando empréstimos dos fundadores, diminuiu significativamente em 36%, em termos monetários em 201 mil rublos, diretamente relacionados ao reembolso de empréstimos. Os fundos emprestados de curto prazo e outras obrigações de curto prazo que eram necessárias na abertura da organização foram integralmente reembolsados ​​em 10% e 2%, respectivamente, o que caracteriza positivamente a organização que é capaz de saldar obrigações de curto prazo. Os recursos emprestados a prazo diminuíram 12%, o que mostra que a organização Depois de saldar as obrigações de curto prazo, começou a liquidar dívidas de longo prazo. A parcela do capital social, que representa o capital autorizado, não mudou e em termos monetários é de 15 mil rublos. Na estrutura geral do balanço, a participação do capital próprio é inferior a 1%, o que sem dúvida caracteriza a situação financeira instável da organização.

A dinâmica da estrutura de ativos e passivos do balanço é claramente mostrada na Figura 3.1.

Figura 3.1 - Dinâmica dos ativos e passivos estruturais 2015-2016

Análise da estrutura e dinâmica dos resultados de desempenho

Na análise dos resultados de desempenho, também são realizadas análises verticais e horizontais. Os resultados da análise mostram a partir de quais indicadores se forma o lucro, a dinâmica dos indicadores e seu impacto no lucro líquido da organização. Uma análise da dinâmica e estrutura do lucro é apresentada na Tabela 3.2.

Tabela 3.2. - Análise da dinâmica e estrutura do lucro

Nome indicadores			Desvio	receita em Ano passado	em % da receita no relatório	Desvio
Despesas para atividades normais
Porcentagem a ser paga
Outros rendimentos
outras despesas
Impostos sobre lucros (renda)
Lucro líquido (perda)

Conclusão da análise: O impacto mais significativo no lucro é exercido pelas despesas com atividades normais, que aumentaram em 2016 em RUB 3.937 mil. Em 2016, surgiram outras despesas, cujo valor ascendeu a 73 mil rublos. e inclui o custo de manutenção de uma conta bancária. A receita em 2016 aumentou 4.731 mil rublos. e totalizou 7.535 mil rublos, o que caracteriza o desenvolvimento de negócios. Assim, o lucro líquido também aumentou em 2016 em 721 mil rublos. e totalizou 1.100 mil rublos.

A dinâmica dos indicadores de lucro é apresentada na Figura 3.2.

Figura 3.2 - Dinâmica dos indicadores de lucro

Análise de liquidez do balanço

A liquidez de uma organização é um termo econômico que se refere à capacidade dos ativos de serem vendidos rapidamente a um preço próximo ao de mercado.

Dependendo do grau de liquidez, os ativos da organização são divididos nos seguintes grupos:

A1 = ativos mais líquidos = caixa + aplicações financeiras de curto prazo

A2 = ativos de venda rápida = contas a receber

A3 = ativos de venda lenta = estoques + contas a receber de longo prazo + IVA + outros ativos circulantes

A4 = ativos difíceis de vender = ativos não circulantes

As responsabilidades do balanço são agrupadas de acordo com o grau de urgência do pagamento:

P1= obrigações mais urgentes = contas a pagar

P2= passivos de curto prazo = empréstimos e créditos de curto prazo + dívidas aos participantes para pagamento de rendimentos + outras obrigações de curto prazo

P3 = passivo de longo prazo = passivo de longo prazo + receitas diferidas + reservas para despesas futuras

P4 = passivos permanentes \ estáveis ​​= capital e reservas

O saldo é considerado absolutamente líquido se existirem os seguintes rácios:

A1>P1; A2>P2; A3 > P3; A4< П4.

Uma comparação destes grupos de ativos e passivos é apresentada na Tabela 3.3.

Tabela 3.3 - Análise comparativa dos ativos e passivos da organização

Com base na análise comparativa, podem ser tiradas as seguintes conclusões:

a organização não pode saldar suas obrigações mais urgentes com ativos absolutamente líquidos;

a organização não pode pagar empréstimos de longo prazo vendendo ativos lentamente;

a organização não possui um alto grau de solvência e não pode saldar diversos tipos de obrigações com os ativos correspondentes.

Como os índices não são atendidos, o saldo é considerado ilíquido, ou seja, a organização não consegue pagar suas obrigações.

Análise de solvência

A solvência de uma organização é a capacidade de uma entidade econômica reembolsar integralmente e dentro do prazo suas contas a pagar. A solvência é um dos principais sinais de uma posição financeira sustentável de uma organização.

A solvência de uma organização do ponto de vista da liquidez dos ativos é analisada por meio de índices financeiros especiais - índices de liquidez:

indicador geral de liquidez - mostra a capacidade da organização de saldar integralmente suas obrigações com todos os tipos de ativos;

índice de liquidez absoluta; reflete a capacidade da organização de saldar suas obrigações de curto prazo utilizando ativos de alta liquidez. (calculado como a razão entre caixa e aplicações financeiras de curto prazo e passivos de curto prazo);

índice de liquidez rápida - mostra a possibilidade de reembolso de passivos de curto prazo com a ajuda de ativos de liquidez rápida e de alta liquidez (calculado como o índice de ativos circulantes de alta liquidez sobre passivos de curto prazo);

índice de liquidez atual - reflete a capacidade da organização de saldar suas obrigações atuais usando ativos circulantes. (calculado como a razão entre o ativo circulante e o passivo de curto prazo);

coeficiente de manobrabilidade do capital operacional; O índice de agilidade mostra que parte do capital operacional está imobilizada em estoques e recebíveis de longo prazo;

a participação do capital de giro no ativo - caracteriza a presença de capital de giro no ativo da organização;

índice de patrimônio líquido - reflete o grau em que a organização utiliza seu próprio capital de giro; mostra a parcela do ativo circulante da empresa financiada com recursos próprios da organização.

O cálculo dos indicadores de solvência é apresentado na Tabela 3.4.

Tabela 3.4 - Análise da solvência da organização

Indicadores	Símbolo		Valor do indicador	Mudar
Rácio de liquidez geral		(A1+0,5A2+0,3A3)/(P1+0,5P2+0,3P3);
Índice de liquidez absoluta
Proporção rápida		(A1 + A2) / (P1 + P2)
Relação atual		(A1 + A2 + A3) / (P1 + P2)
Índice de manobrabilidade do capital operacional		A3 /((A1 + A2 + A3) - (P1 + P2))	diminuição no indicador
Participação do capital de giro nos ativos		(A1+A2+A3) / Saldo total
Rácio de fundos próprios		(P4 - A4) / (A1 + A2 + A3)

Conclusão da análise: O indicador geral de liquidez em 2016 diminuiu e atingiu 0,59, o que mostra um nível de liquidez não ideal da organização. O rácio de liquidez absoluta diminuiu 0,32 e ascendeu a 0,16, o que indica que o montante em dinheiro pode cobrir apenas 16% do passivo da empresa, o que não é suficiente para manter o nível normal de liquidez da organização. O rácio de liquidez rápida foi de 1,07, ligeiramente superior ao normal e indica a possibilidade de reembolso rápido das dívidas no médio prazo. Isso significa que a SIS LLC é capaz de retirar fundos de circulação a uma velocidade média e saldar obrigações de curto prazo. O rácio de liquidez corrente era de 1,07 em 2016, o que indica baixa solvabilidade. O coeficiente de agilidade funcional tem valor zero devido à falta de ativos de venda lenta da organização. A participação do capital de giro aumentou 0,27 e atingiu 0,8, o que é um fator positivo e mostra um aumento na liquidez do balanço. O índice de segurança tem valor negativo, mas é positivo na dinâmica; em 2016 era de -0,25, o que mostra que o ativo circulante é financiado por recursos emprestados da organização, já que o valor do coeficiente é inferior a 0,1 e o índice de liquidez corrente for menor que 2, então a organização está insolvente.

Análise de crédito

O conceito de solvência de uma organização está intimamente relacionado à sua qualidade de crédito. A qualidade de crédito reflete em maior medida o reembolso das obrigações utilizando os ativos de médio e curto prazo da organização, excluindo os ativos permanentes.

Os principais indicadores de solvência são:

a relação entre o volume de vendas e o ativo circulante líquido;

O ativo circulante líquido é o ativo circulante menos as dívidas de curto prazo da organização. A relação entre o volume de vendas e o ativo circulante líquido mostra a eficiência do uso do ativo circulante.

relação entre o volume de vendas e o capital social;

relação dívida/capital próprio de curto prazo;

relação entre contas a receber e receita de vendas.

O cálculo dos indicadores de solvabilidade é apresentado na tabela 3.5.

Tabela 3.5 - Análise dos indicadores de solvabilidade

Indicadores			Desvio absoluto
Ativo circulante, mil rublos.
Fundos emprestados de curto prazo, mil rublos.
Receita mil rublos
Capital próprio mil rublos.
Contas a receber mil rublos
Ativo circulante líquido mil rublos.
Indicadores:
Proporção entre o volume de vendas e o ativo circulante líquido
Relação entre volume de vendas e capital próprio
Rácio dívida/capital próprio de curto prazo
Proporção entre contas a receber e receita de vendas

Com base na análise, podem-se tirar as seguintes conclusões: O índice de eficiência na utilização do ativo circulante em 2016 em relação a 2015 aumentou 53,92, o que mostra a eficiência na utilização do ativo circulante. A relação entre o volume de vendas e o capital próprio foi de 502,33, o que resultou de um forte aumento das receitas. A relação entre dívida de curto prazo e capital próprio aumentou 88,53 e atingiu 103,33, o que mostra uma elevada proporção de dívida de curto prazo no capital próprio e a incapacidade da organização de pagar as suas obrigações. O índice de contas a receber em relação às vendas aumentou de 0,04 para 0,18, o que pode ser visto como um sinal de menor qualidade de crédito, uma vez que as dívidas dos clientes são convertidas em dinheiro mais lentamente.

Análise de indicadores de atividade empresarial

O próximo passo é analisar os indicadores de atividade empresarial.

A análise da atividade empresarial permite-nos tirar uma conclusão sobre a eficácia da organização. Os indicadores da atividade empresarial estão relacionados com a velocidade de rotação dos fundos: quanto mais rápida a rotação, menos despesas semifixas para cada rotação, o que significa maior é a eficiência financeira da organização.

A análise da atividade empresarial, em regra, é realizada em dois níveis: indicadores qualitativos (amplitude de mercados, reputação empresarial da organização e dos seus clientes, competitividade, etc.) e quantitativos. Neste caso, a análise dos indicadores quantitativos consiste em duas etapas: análise do giro (capital próprio, ativo circulante, contas a receber e a pagar) e rentabilidade.

Análise de rotatividade de ativos

Os principais indicadores de rotatividade incluem:

índice de retorno sobre capital próprio - mostra quantos rublos. a receita é responsável por 1 rub. valor médio do capital próprio investido;

produtividade de capital de ativos fixos - caracteriza o valor da receita das vendas por rublo de ativos fixos;

coeficiente de retorno dos ativos intangíveis - reflete a eficiência do uso dos ativos intangíveis. Mostra o valor da receita de vendas em rublos por 1 rublo do valor médio dos ativos intangíveis, bem como o número de giros do período;

índice de giro total de ativos - mostra quantas unidades monetárias de produtos vendidos cada unidade monetária de ativos trouxe;

índice de rotatividade do ativo circulante (ativo circulante) - reflete a eficiência do uso do ativo circulante. Mostra o valor da receita de vendas em rublos por 1 rublo do valor médio do ativo circulante, bem como o número de giros do período;

índice de giro de caixa - mostra o período de giro de caixa;

índice de giro de estoque - mostra quantas vezes durante o período em estudo a organização utilizou o saldo médio de estoque disponível;

índice de rotatividade de contas a receber - mostra a quantidade de pagamentos recebidos de clientes no período no valor do valor médio das contas a receber. Prazo de amortização de recebíveis - mostra quantos dias em média os recebíveis da organização são quitados;

Índice de rotatividade de contas a pagar - mostra quantas vezes a empresa reembolsou o valor médio de suas contas a pagar. Prazo de amortização de contas a pagar - mostra o prazo médio de amortização das dívidas da organização pelas obrigações circulantes;

o ciclo operacional reflete o período de tempo desde o momento em que os materiais são recebidos no armazém até o momento em que o pagamento dos produtos é recebido do comprador;

O ciclo financeiro mostra o período de tempo desde o momento do pagamento dos materiais aos fornecedores até o recebimento do dinheiro dos compradores pelos produtos entregues.

O cálculo dos indicadores de rotatividade é apresentado na Tabela 3.6.

Tabela 3.6 – Análise do volume de negócios

Indicadores	Condicional designação	Algoritmo de cálculo			Mudar
Continuação da Tabela 3.6
Número de dias no ano de referência
Custo médio do capital próprio, mil rublos.		(SKng+SKkg)/2
Custo médio dos ativos fixos, mil rublos.		(Osng+Oskg)/2
Custo médio dos ativos intangíveis, mil rublos.		(Nmang+Nmakg)/2
Credor médio dívida, mil rublos		(KZng+KZkg)/2
custo médio ativos, mil rublos		(Ang+Akg)/2
Custo médio de capital de giro ativos, mil rublos		(Aobng + Aobkg)/2
Incluindo:
Dinheiro, mil rublos		(DSng+DSkg)/2
Estoques, mil rublos		(Zng+Zkg)/2
Contas a receber, mil rublos.		(DZng+DZkg)/2
Probabilidades calculadas:
Índice de retorno sobre capital próprio
Retorno sobre ativos
Coeficiente de retorno de ativos intangíveis
Coeficiente giro de ativos
Coeficiente giro de ativos circulantes
Coeficiente giro de estoque
Coeficiente giro de contas a pagar
Duração do volume de negócios, dias:
Ativos correntes
Dinheiro
Contas a receber
Contas a pagar		D/kobcrédito
Duração ciclo operacional		Ext. Zap + Adicionar. Débora
Duração ciclo financeiro		D. pr.ts. + Adicionar.deb-Adicionar. Crédito

Com base nos dados, podem-se tirar as seguintes conclusões: O rácio de rotação total de ativos em 2016 face a 2015 diminuiu 1,18, o que mostra uma diminuição na eficiência da utilização de todos os recursos disponíveis, independentemente das fontes do seu financiamento (por cada rublo dos ativos são 5,04 rublos de produtos vendidos). O índice de rotatividade de capital de giro em 2016 diminuiu 4,75, o que indica uma diminuição na eficiência do uso de ativos circulantes na organização (para cada rublo de ativos circulantes há 7,04 rublos de produtos vendidos). O índice de retorno dos ativos intangíveis aumentou 0,64, o que mostra a eficiência do uso dos ativos intangíveis (para cada rublo de ativos circulantes existem 49,41 rublos de produtos vendidos). A produtividade do capital em 2016 aumentou 9,63, o que evidencia uma melhor utilização dos ativos fixos de produção (para cada rublo de ativos circulantes existem 27,60 rublos de produtos vendidos). O rácio de rentabilidade dos capitais próprios aumentou 128,47, o que foi conseguido através do aumento das receitas de vendas, também devido à grande parcela dos lucros obtidos através da utilização de fundos emprestados, o que no longo prazo pode afetar negativamente a estabilidade financeira. O índice de giro de estoque não é calculado devido à sua ausência. O índice de giro de caixa aumentou 4 dias, o que indica a organização racional do trabalho da empresa. O rácio de rotação de contas a receber diminuiu 6,07 e, consequentemente, o prazo de rotação aumentou 17 dias, o que indica um reembolso mais lento das contas a receber. O rácio de rotação de contas a pagar diminuiu 37,71 e, consequentemente, o prazo de rotação aumentou 33 dias, o que indica um abrandamento no reembolso de contas a pagar.

A duração do ciclo operacional aumentou 17 dias, o que está associado a um aumento no período de giro de contas a receber, ou seja, o número de dias necessários para transformar matéria-prima em dinheiro passou a ser de 41 dias.

A duração do ciclo financeiro diminuiu 16 dias, devido ao aumento da duração do período de rotação de contas a receber e a pagar, ou seja, o número de dias entre o reembolso das contas a pagar e as contas a receber é de 1 dia.

Análise de custo-benefício

No sentido mais amplo da palavra, o conceito de rentabilidade significa rentabilidade, rentabilidade. Uma organização é considerada lucrativa se os resultados da venda dos produtos cobrirem os custos de produção e, além disso, gerarem lucro suficiente para o normal funcionamento da organização.

A essência económica da rentabilidade só pode ser revelada através das características do sistema de indicadores. Seu significado geral é determinar o valor do lucro de um rublo de capital investido.

Os principais indicadores de rentabilidade são:

retorno sobre os ativos (rentabilidade econômica) - mostra o valor do lucro líquido por cada unidade monetária investida nos ativos da empresa, reflete a eficiência na utilização dos ativos da organização.

2) retorno sobre o patrimônio líquido - mostra o valor do lucro líquido para cada unidade de custo do capital de propriedade dos proprietários da empresa.

3) retorno sobre as vendas - mostra o valor do lucro líquido da organização por cada rublo de produtos vendidos.

4) lucratividade da produção - mostra o valor do lucro da organização por cada rublo gasto na produção e venda de produtos.

5) retorno sobre o capital investido - mostra a relação entre o lucro e os investimentos que visam a obtenção desse lucro. Os investimentos são considerados como a soma do capital próprio e da dívida de longo prazo.

O cálculo dos indicadores de rentabilidade do capital é apresentado na tabela 3.7.

Tabela 3.7 - Análise de rentabilidade do patrimônio líquido

Indicadores	Condicional designação	Algoritmo de cálculo			Mudança absoluta
Receita (líquida) da venda de bens, produtos, obras, serviços, mil rublos.
Custo das vendas de mercadorias, produtos, obras, serviços (incluindo despesas comerciais e administrativas), mil rublos.
Lucro das vendas, mil rublos.
Lucro líquido, mil rublos.
Valor patrimonial, mil rublos.		(Ang+Akg)/2
Capital próprio, mil rublos.		(Skng+SKkg)/2
Passivos de longo prazo, mil rublos.		(Dong+Dokg)/2
Indicadores de rentabilidade:
Retorno sobre ativos
Retorno sobre o patrimônio
Retorno sobre o capital investido		PE/ (sk+Do)
Resultados de vendas
Rentabilidade da produção

O retorno das vendas em 2016 foi de 0,15, ou seja, Cada rublo de receita recebida continha 15 copeques de lucro líquido, valor este aumentado em 0,01, o que indica um ligeiro aumento na procura pelos serviços prestados. A rentabilidade da produção em 2016 foi de 0,18, ou seja, Cada rublo gasto em serviços começou a gerar um lucro líquido de 18 copeques. A rentabilidade dos ativos em 2016 diminuiu 0,1 e ascendeu a 0,74, ou seja, Cada rublo de ativos começou a gerar um lucro de 74 copeques. A rentabilidade dos capitais próprios aumentou 23,47 e ascendeu a 74, o que está associado ao aumento dos lucros e ao aumento do capital emprestado. O retorno sobre o capital investido aumentou 0,7 e foi de 1,87, ou seja, Cada rublo de investimento começou a gerar um lucro de 1,87 rublos.

Análise de estabilidade financeira

A estabilidade financeira é a capacidade de uma organização manter a sua existência e funcionamento ininterrupto, graças à disponibilidade de determinados fundos disponíveis e fluxos financeiros equilibrados. A sustentabilidade financeira significa que uma organização será solvente a longo prazo.

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