ML-система управления карбонизацией

Практическая часть НИР-2 магистерской диссертации — применение машинного обучения в производстве кальцинированной соды (метод Сольве)

Python 3.10 XGBoost 3.2 LightGBM 4.6 sklearn 1.3 8 экспериментов V8/K5 · СКАДА-диагностика

📊 Ключевые метрики — V8 / K5

0.689
Сбалансированная точность (тест, XGBoost)
0.844
ROC-AUC (тест, LightGBM)
5 / 5
Сценарный тест V8.5
4 503
Строк данных · шаг 6 мин
26
Признаков в рабочем наборе
2 ч
Оптимальный горизонт прогноза

🏭 Задача и мотивация

Проблема

Карбонизация аммонизированного рассола — центральная стадия метода Сольве. Лабораторный контроль выполняется раз в смену: если режим нарушился, оператор узнаёт с задержкой 4–8 часов.

Решение

ML-система обеспечивает непрерывный мониторинг по потоку 6-минутных данных СКАДА без ожидания лаборатории. Два контура: программный датчик (v1–v7) и диагностика режима (V8/K5).

⚙️ Схема диагностического пайплайна V8/K5

СКАДА K5
6-мин данные
19.02 – 10.03.2026
Детектор отказов
датчиков
V8.2 · 10 правил
флаги достоверности
ML-модель
XGBoost / LightGBM
26 признаков
Правиловый слой
V8.35 · RC-01..RC-06
оценка риска 0–1
Рекомендация
оператору
V8.4 · срочность
корневая причина

📋 Детальные метрики V8

Показатель Значение
Набор данных4 503 строки · 19.02–10.03.2026 · шаг 6 мин
Лучшая модельXGBoost
Сбалансированная точность (тест)0,689
ROC-AUC (тест, LightGBM)0,844
Рабочий набор признаков26 (базовые + флаги достоверности + высокочастотные)
Оптимальный горизонт прогноза2 часа · сбал. точность = 0,666
Индекс качества состояния — аварийный0,03
Индекс качества состояния — нормальный0,94
Ручная проверка (низкая уверенность)32,9% наблюдений
Сценарный тест V8.55 / 5 ✅

🎯 Сценарный тест — что умеет система

СценарийДиагнозСрочностьРезультат
Закрыли охлаждающую воду RC-02: Потеря охлаждения КРИТИЧНО
Нет газа II входа RC-03: Потеря газа СРОЧНО
Замёрз датчик FIC12078 RC-01: Отказ датчика НЕМЕДЛЕННО
Перегрев суспензии RC-05: Режимное отклонение НАБЛЮДЕНИЕ
Критическое падение уровня RC-04: Отклонение уровня ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

🧪 Все эксперименты

#НазваниеСутьСтатус
1 V8/K5 — диагностический конвейер Классификация режима + V8.2–V8.5 · СКАДА-диагностика основной контур
2 v7 — программный датчик RF + LightGBM · три сменных показателя рабочий
3 v6 — базовый контур с контролем утечки Строгое временное разбиение опорная версия
4 v5 — настройка случайного леса RF + XGBoost для колонны K1 завершён
5 v4 — лаги без сигнала отходящего газа Стресс-тест устойчивости модели архив
6 v3 — лаги и скользящие окна Учёт инерционности процесса архив
7 v2 — абляция доминирующего признака Сравнение с сигналом / без архив
8 v1 — исходный базовый контур Первый прогноз по данным СКАДА архив

🔧 Модули эксперимента V8

build_v8_first_classification_v2.py

Базовый контур: RF + XGBoost + LightGBM

build_v8_ablation_study.py

Исследование влияния групп признаков

build_v8_shap.py

SHAP-интерпретация: лидер TIC12046

build_v8_forecast_2_4h.py

Прогноз на горизонтах 30 мин / 1 ч / 2 ч / 4 ч

build_v8_fault_detector.py

V8.2: детектор отказов датчиков

build_v8_rule_layer.py

V8.2: правиловый слой диагностики · 10 правил

build_v8_root_cause.py

V8.35: классификация корневой причины + оценка риска 0–1

build_v8_operator_advisor.py

V8.4: рекомендательный слой для оператора

build_v8_virtual_analyzer.py

Виртуальный анализатор: индекс качества состояния (0,03 / 0,94)

build_v8_scenario_test.py

V8.5: сценарный тест · 5/5 ✅

🎮 Выбери тетрис

🎮
Tetris Classic
AI набирает 13M+ · SRS-кики · Hold · Ghost
Матричный дождь · Мобильный режим 📱/🖥️
⚡ ТУРБО: Tetris (4 линии) → 10с скорость ×4 + счёт ×3, экран трясётся
Canvas 2D AI ×0.25–×5 574 строки
Tetris Neon + Matter.js
AI ×0.25–×5 · Hold · Ghost · Мобильный режим
Game Over: кубики разлетаются с физикой Matter.js
🧲 МАГНИТ: каждые 30с блоки сжимаются к центру, края освобождаются
Matter.js AI ×0.25–×5 670+ строк
🌀
Tetris PixiJS v8 Pure
PixiJS v8 · BloomFilter неоновое свечение
Частицы при очистке · Матричный дождь (катакана)
👻 ПРИЗРАК: каждая 5-я фигура невидима — только контур
PixiJS v8 BloomFilter 800+ строк
🔥
Tetris PixiJS v8 Full
PixiJS v8 · BloomFilter · 3D-блоки с фаской
Частицы при очистке · Matter.js физика Game Over
☄️ МЕТЕОРИТ: раз в 60с сносит 2 колонки насквозь +5000 очков
PixiJS v8 Matter.js 1000+ строк
🧠
Tetris 3D + Советник
Three.js · объёмный стакан · top-3 подсказки
Игрок / Советник / Автопилот · звук через Web Audio
🚀 Новый режим: связка игра + ML для GitHub Pages без сервера
Three.js Advisor Autopilot

Четыре 2D-версии + новый отдельный 3D-режим для советника