streamlit_app.py

# Информация о модели и метриках
MODEL_INFO = {
    'type': 'Регрессионная модель',
    'algorithm': 'LGBMRegressor',
    'features': [
        'Скорость_шпинделя',
        'Подача',
        'Глубина_резания',
        'Длина_обработки',
        'Операция',
        'Материал',
        'Тип_инструмента'
    ],
    'target': 'Время обработки (секунды)'
}

METRICS = {
    'MSE': 379.5,
    'RMSE': 19.4,
    'MAE': 10.6,
    'MAPE': 1.08,
    'R2': 0.85
}

import streamlit as st
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import pickle
import os
import seaborn as sns

from matplotlib import gridspec
from datetime import datetime


# Инициализация session_state для хранения результатов
if 'results' not in st.session_state:
    st.session_state.results = []

# Создаем структуру папок
if not os.path.exists('pages'):
    os.makedirs('pages')

# Функция загрузки модели
@st.cache_data
def load_model(model_path):
    if os.path.exists(model_path):
        with open(model_path, 'rb') as f:
            return pickle.load(f)
    else:
        st.error(f"Файл модели {model_path} не найден!")
        return None

# Функция загрузки скалера
@st.cache_data
def load_scaler(scaler_path):
    if os.path.exists(scaler_path):
        with open(scaler_path, 'rb') as f:
            return pickle.load(f)
    else:
        st.error(f"Файл скалера {scaler_path} не найден!")
        return None

# Функция сохранения результатов
def save_result(result):
    st.session_state.results.append(result)  # Добавляем результат без сброса истории

# Функция очистки истории
def clear_results():
    st.session_state.results = []

# Функция визуализации зависимостей
def plot_dependencies(df):
    fig = plt.figure(figsize=(15, 12))
    gs = gridspec.GridSpec(2, 2)

    # График зависимости от скорости шпинделя
    ax1 = fig.add_subplot(gs[0, 0])
    sns.scatterplot(data=df, x='Скорость_шпинделя', y='Время_обработки', ax=ax1, alpha=0.6)
    ax1.legend()
    ax1.set_title('Зависимость от скорости шпинделя')

    # График зависимости от подачи
    ax2 = fig.add_subplot(gs[0, 1])
    sns.scatterplot(data=df, x='Подача', y='Время_обработки', ax=ax2, alpha=0.6)
    ax2.set_title('Зависимость от подачи')

    # График зависимости от глубины резания
    ax3 = fig.add_subplot(gs[1, 0])
    sns.scatterplot(data=df, x='Глубина_резания', y='Время_обработки', ax=ax3, alpha=0.6)
    ax3.set_title('Зависимость от глубины резания')

    # График зависимости от длины обработки
    ax4 = fig.add_subplot(gs[1, 1])
    sns.scatterplot(data=df, x='Длина_обработки', y='Время_обработки', ax=ax4, alpha=0.6)
    ax4.set_title('Зависимость от длины обработки')

    plt.tight_layout()
    st.pyplot(fig)

df = pd.read_csv('df.csv')









# Общие настройки приложения
st.set_page_config(
    page_title='Прогноз времени обработки',
    layout='wide',
    initial_sidebar_state='auto',
    page_icon='⚙️'
)

# Создание навигационного меню
st.sidebar.title('Навигация')
page = st.sidebar.radio(
    "Выберите страницу",
    ('Главная', 'Расчет', 'История', 'О модели','Инструкция')
)

# Страница 1: Главная
if page == 'Главная':
    st.title('Добро пожаловать в приложение - "Прогноз времени обработки"')
    st.markdown('''
    Это веб-приложение поможет вам рассчитать время обработки деталей на станках при различных входных параметрах.
    ''')
    try:
        st.image('Main.jpg', width=1000)
    except Exception:
        st.warning("Изображение Main.jpg не найдено")

# Страница 2: Расчет
elif page == 'Расчет':
    st.title('Расчет времени обработки')

    # Загрузка модели и скалера
    model = load_model('model.pkl')
    scaler = load_scaler('scaler.pkl')

    if model is None or scaler is None:
        st.stop()

    # Словарь признаков
    features = dict(
        speed='Скорость_шпинделя',
        feed='Подача',
        depth='Глубина_резания',
        length='Длина_обработки',
        operation='Тип_операции',
        material='Тип_материала',
        tool='Тип_инструмента'
    )

    # Слайдеры и радиокнопки
    speed = st.sidebar.number_input(
        label=f"{features['speed']} (об/мин)",
        min_value=245,
        max_value=3270,
        value=245,
        step=1,
        format='%d'
    )

    feed = st.sidebar.number_input(
        label=f"{features['feed']} (мм/об)",
        min_value=0.007,
        max_value=0.538,
        value=0.007,
        step=0.001,
        format='%.3f'
    )

    depth = st.sidebar.number_input(
        label=f"{features['depth']} (мм)",
        min_value=0.001,
        max_value=3.217,
        value=0.001,
        step=0.001,
        format='%.3f'
    )

    length = st.sidebar.number_input(
        label=f"{features['length']} (мм)",
        min_value=1.0,
        max_value=324.0,
        value=1.0,
        step=1.0,
        format='%.0f'
    )

    operations = st.sidebar.radio(features['operation'], ['Фрезерование', 'Точение'], horizontal=True)
    materials = st.sidebar.radio(features['material'], ['Латунь', 'Чугун', 'Низкоуглеродистая_сталь'], horizontal=True)
    tools = st.sidebar.radio(features['tool'], ['Твердосплавный', 'Твердосплавный_с_покрытием', 'Быстрорежущий'], horizontal=True)

    # Подготовка данных
    operation_to_index = {'Фрезерование': 0, 'Точение': 1}
    material_to_index = {'Латунь': 0, 'Чугун': 1, 'Низкоуглеродистая_сталь': 2}
    tool_to_index = {'Твердосплавный': 0, 'Твердосплавный_с_покрытием': 1, 'Быстрорежущий': 2}

    if operations == 'Фрезерование':
        try:
            st.image('Frez.jpg', width=600)
        except Exception:
            st.warning("Изображение Frez.jpg не найдено")
    elif operations == 'Точение':
        try:
            st.image('Toch.jpg', width=600)
        except Exception:
            st.warning("Изображение Toch.jpg не найдено")

    data_df = pd.DataFrame([dict(
        Скорость_шпинделя=speed,
        Подача=feed,
        Глубина_резания=depth,
        Длина_обработки=length,
        Операция=operation_to_index[operations],
        Материал=material_to_index[materials],
        Тип_инструмента=tool_to_index[tools]
    )])

    # Вывод входных данных
    st.write("##### Ваши данные")
    st.write(data_df)

    # Расчет
    if st.button("Рассчитать"):
        try:
            s_data_df = scaler.transform(data_df)
            time_prob = model.predict(s_data_df)

            st.write("## Результаты расчета")
            st.write(f"Время обработки: {time_prob[0]:.2f} секунд")

            # Сохранение результата сразу после расчёта
            save_result({
                'timestamp': datetime.now(),
                'data': data_df.to_dict(),
                'time': time_prob[0]
            })
            st.success('Результат успешно сохранен!')

        except Exception as e:
            st.error(f"Ошибка при расчёте: {str(e)}")

# Страница 3: История
elif page == 'История':
    st.title('История расчетов')

    if not st.session_state.results:
        st.info('История расчетов пуста')
    else:
        # Создаем DataFrame из сохраненных результатов
        results_df = pd.DataFrame([
            {
                'Номер': idx + 1,
                'Дата': result['timestamp'].strftime('%d.%m.%Y %H:%M'),
                'Скорость шпинделя, (об/мин)': result['data']['Скорость_шпинделя'][0],
                'Подача, (мм/об)': result['data']['Подача'][0],
                'Глубина резания, (мм)': result['data']['Глубина_резания'][0],
                'Длина обработки, (мм)': result['data']['Длина_обработки'][0],
                'Тип операции': ['Фрезерование', 'Точение'][result['data']['Операция'][0]],
                'Материал': ['Латунь', 'Чугун', 'Низкоуглеродистая_сталь'][result['data']['Материал'][0]],
                'Инструмент': ['Твердосплавный', 'Твердосплавный_с_покрытием', 'Быстрорежущий'][result['data']['Тип_инструмента'][0]],
                'Время обработки, (сек)': result['time']
            }
            for idx,result in enumerate(st.session_state.results)
        ])

        # Отображаем таблицу
        st.dataframe(results_df)

        # Кнопка для построения графика
        if st.button('Построить график истории'):
            try:
                # Создаем график
                fig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 6))
                plt.plot(
                    results_df['Номер'],
                    results_df['Время обработки, (сек)'],
                    marker='o',
                    linestyle='-',
                    color='blue'
                )

                # Находим минимальное значение
                min_time = results_df['Время обработки, (сек)'].min()
                min_index = results_df[results_df['Время обработки, (сек)'] == min_time]['Номер'].values[0]

                # Отмечаем минимальное значение
                plt.plot(
                    min_index,
                    min_time,
                    marker='o',
                    color='red',
                    markersize=10
                )
                plt.text(
                    min_index,
                    min_time,
                    f'Минимум: {min_time:.2f} сек',
                    verticalalignment='bottom',
                    horizontalalignment='center'
                )

                # Форматируем оси
                plt.title('Динамика времени обработки по истории расчетов')
                plt.xlabel('Номер расчета')
                plt.ylabel('Время обработки (сек)')
                plt.grid(True)
                plt.xticks(results_df['Номер'])  # Показываем все номера
                plt.tight_layout()

                st.pyplot(fig)

            except Exception as e:
                st.error(f"Ошибка при построении графика: {str(e)}")

        # Добавляем кнопку очистки истории
        if st.button('Очистить историю'):
            clear_results()
            st.success('История успешно очищена')

# Страница 4: Информация о модели
elif page == 'О модели':
    st.title('О модели прогнозирования')

    st.subheader('Информация о модели')
    st.write(f"Тип модели: {MODEL_INFO['type']}")
    st.write(f"Используемый алгоритм: {MODEL_INFO['algorithm']}")

    st.subheader('Входные параметры')
    st.write(MODEL_INFO['features'])

    st.subheader('Целевая переменная')
    st.write(MODEL_INFO['target'])

    st.subheader('Метрики качества на тестовой выборке')
    metrics_df = pd.DataFrame(METRICS.items(), columns=['Метрика', 'Значение'])
    st.dataframe(metrics_df)

    st.subheader('Важные характеристики')
    st.markdown('''
    * Модель обучена на наборе данных с 47553 наблюдений
    * Данные прошли предварительную обработку (EDA)
    * Использовано масштабирование признаков
    * Модель показывает точность прогнозирования на тестовых данных ~85%
    
    # Далее представлены графики зависимости времени обработки от некоторых признаков, а также карта корреляций
    ''')

    plot_dependencies(df)

    st.subheader('Корреляция параметров')
    fig_corr = plt.figure(figsize=(5, 4))
    sns.heatmap(df.corr(), annot=True, cmap='coolwarm', fmt=".2f")
    st.pyplot(fig_corr)

# Страница 5: Инструкция
elif page == 'Инструкция':
    st.title('Инструкция по работе с приложением')
    st.markdown('''
    * Страница "Расчёт". На данной странице требуется ввести в ручном режиме:
        * Скорость шпинделя (об/мин)
        * Подача (мм/об)
        * Глубина резания (мм)
        * Длина обработки (мм)
        * Тип операции (категориальный)
        * Материал (категориальный)
        * Тип инструмента (категориальный)
        
        Далее требуется нажать кнопку "Рассчитать" -> Данный предикт модели будет рассчитан и автоматически сохранён (Его можно увидеть на странице "История").
    
    
    
    * Страница "История". На данной странице можно просматривать результаты расчётов модели.
    
    Также имеется возможность построить график с целью определения параметров обработки деталей с минимальным временем обработки.
    
    При необходимости нажав на кнопку "Очистить историю" можно удалить все результаты (на данный момент отсутствует возможность фильтрации и соответственно удалении только определенных результатов)
    
    
    * Страница "О модели". Данная страница хранит информацию об используемой в приложении модели, параметрах обучения, графиков и т.д.
    ''')