2014 год, №2

Содержание выпуска
АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ ПРОГРАММ НА ЯЗЫКЕ АСИНХРОННЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ СРЕДСТВАМИ ТЕМПОРАЛЬНОЙ ЛОГИКИ ЛИНЕЙНОГО ВРЕМЕНИ
КОРАБЛИН Ю.П., КОСАКЯН М.Л.
Стр. 5 — 10
В статье описывается формальный метод анализа свойств параллельных и распределенных программ. Предло-жен метод верификации технических систем на выполнимость различных временных свойств, в частности, свойства безопасности (типичный пример свойства безопасности – свобода от блокировок). Для представления моделей технических систем в работе используется язык асинхронных функциональных схем (АФС), в котором программе в качестве семантического значения сопоставляется множество вычислительных п о-следовательностей (путей) выполнения распределенной АФС-программы. Далее семантическое значение представ-ляется в виде системы рекурсивных уравнений. Полученная система является удобной формой представления се-мантических значений программ для анализа различных свойств программ. Для верификации выполнимости временных свойств семантическое значение АФС-программы, представленное в виде системы рекурсивных уравнений, и временное свойство, представленное как формула темпоральной логики линейного времени, преобразуются в автоматы Бюхи. Затем строится композиция этих автоматов, по которой прове-ряется выполнимость временного свойства на исходной АФС-программе. Предложенный в данной статье метод имеет значительное преимущество по сравнению с подобными методами, в которых существует промежуточный этап преобразования технической системы в систему Крипке с последующим представлением их в виде автомата Бюхи, тогда как в предложенном методе техническая система непосредственно представляется в виде автомата Бюхи. Описанный в данной работе метод легко поддается автоматизации, что позволяет существенно упростить трудо-емкий процесс анализа семантических значений программ. Теоретический материал статьи подкреплен рядом примеров, в частности примером применения изложенного метода верификации для анализа выполнимости свойства безопасности (отсутствие блокировок) распределенной системы
СИСТЕМА ТИПОВОГО КОНТРОЛЯ ПРОГРАММ НА ЯЗЫКЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ FPTL
КУТЕПОВ В.П., БОЧАРОВ И.А., ШАМАЛЬ П.Н.
Стр. 11 — 17
Описаны методы и алгоритм статического (до выполнения программы) контроля типов функциональных программ на созданном языке функционального параллельного программирования FPTL. Язык реализован на многоядерных компьютерах и успешно применяется на практике. FPTL – чисто функциональный язык, основанный на построении функций путем применения четырех операций композиции функций и рекурсивных определений. Три из этих операций являются параллельными, что позволило создать достаточно эффективные алгоритмы параллельного выполнения программы на многоядерных компьютерах, используя интерпретацию программы. Это принципиально отличает FPTL от других функциональных языков программирования, основанных на лямбда-нотации (Haskell, ML и др.). Система типов данных в языке состоит из встроенных типов (real, int, bool и др.) и определяемых абстрактных типов данных. Функции в языке являются в общем случае полиморфными. В теоретической части статьи определены условия правильной типизации FPTL-программ, на основе которых разработан алгоритм контроля типовой правильности программы до ее выполнения. В существующей реализации языка на многоядерных компьютерах тип о-вой контроль осуществляется в процессе выполнения программы, что занимает около 30 % времени ее выполнения. Разработанная система типового контроля является статической и позволяет заметно сокращать время выполнения параллельных программ.
МЕТОДИКА УПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТКОЙ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
ДОПИРА Р.В., КОРДЮКОВ Р.Ю., БЕГЛЕЦОВ А.А., ПЛАТОНОВ А.Ю., СЕРГИЕНКО С.В.
Стр. 17 — 22
При подготовке и выполнении проектов по созданию сложных технических систем необходимо учитывать неопределенности, которые могут привести к срыву запланированных сроков реализации проекта, вызванному увеличением продолжительности работ. Поэтому для минимизации последствий несвоевременного и некачественного выполнения работ следует разработать методику управления процессом выполнения проекта. В основу подхода к управлению процессом выполнения проекта положена методика освоенного объема, которая предполагает составление полного описания проекта и детального графика его реализации еще на начальной стадии. Это позволяет производить оценку фактических данных и контролировать проект с начала и до полного за-вершения работ. Методика состоит из этапов планирования, контроля, оперативного управления и включает следующую последовательность действий: определение объема работ, распределение ответственности по контролю за реализацией проекта, разработка директивного графика проекта, оценка фактического хода реализации проекта в сравнении с директивным графиком, оценка эффективности затрат, прогнозирование суммарных фактических затрат на проект на основании наблюдаемого хода его реализации, управление незавершенными работами, управление изменениями директивного графика выполнения проекта. Предложенная методика является достаточно простой в использовании и позволяет принимать решения в реальном режиме времени.
МЕТОД СЕТЕВОГО ПЛАНИРОВАНИЯ РАЗРАБОТКИ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
ДОПИРА Р.В., КОРДЮКОВ Р.Ю., БЕГЛЕЦОВ А.А., СЕРГИЕНКО С.В.
Стр. 22 — 26
Сформулирована и формализована задача разработки метода планирования выполнения структурно-сложных проектов, к которым можно отнести и разработку сложных технических систем, таких как вооружение и военная техника, объекты энергетики, промышленности и транспорта. Под проектом будем понимать совокупность операций, необходимых для достижения цели. Длительность каждой из них известна, и они связаны отношением порядка (обязательным предшествованием). Переход к рыночным экономическим отношениям и изменения во внутренней и международной обстановке, осложненные кризисными явлениями в национальной экономике, объективно обусловливают необходимость критического анализа методов обеспечения государственной потребности в продукции и вы-работки принципиально новых подходов к решению этих задач. Метод решения задачи основан на применении метода сетевого планирования, на идее оптимизации критического пути. При этом известные методы доработаны на основе схемы динамического программирования. Критический путь графа проекта определяет время выполнения проекта в целом. Формирование кооперации исполнителей проекта основано на решении задачи о назначениях с использованием метода динамического программирования и предложенного алгоритма, позволяющего учесть отношение предшествования работ, определяющее структуру проекта. В основе организации производства на предприятии лежит рациональное сочетание во времени и в пространстве всех основных, вспомогательных и обслуживающих процессов. Особенности и методы этого сочетания разнообразны в различных производственных условиях. Однако при всем многообразии последних организация производственных процессов должна быть подчинена некоторым общим принципам. К ним относятся непрерывность, пропорциональность, ритмичность, параллельность. Предложенный метод позволяет реализовать перечисленные принципы на практике.
ЭТАЛОННАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ АДМИНИСТРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ИТ-ИНФРАСТРУКТУРОЙ НА ОСНОВЕ МЕТОДОЛОГИИ ARCON
ЛОГИНОВ И.В., ГРИШАКОВ В.Г.
Стр. 26 — 33
Виртуальная система административного управления выделенным ИТ-компонентом создается вышестоящим контуром управления с использованием рекурсивно-иерархического метода. Создание и последующее управление виртуальной системой административного управления в процессе ее жизненного цикла реализуется на основе гибридной модели объекта управления. В работе в качестве абстрактной модели, применяемой при создании гибридной модели объекта управления, предложено использовать адаптированную под предметную область систем административного управления эталонную модель коллаборативных сетевых организаций ARCON. Адаптированная эталонная модель определяет состав, функции, архитектуру и поведение системы административного управления. Она может использоваться для описания виртуальных предприятий, в которых управление распределено между несколькими согласующими свои действия агентами, что характерно для поведения участников виртуальных систем административного управления. Абстрактные параметры эталонной модели заполнены конкретными значениями, характерными для виртуальных систем административного управления ИТ-инфраструктурой. При этом определены как внутренние, так и внешние составляющие модели на общем уровне абстракции. Для определения жизненного цикла систем административного управления предложено отображение эволюционной составляющей модели ARCON на типовую модель жизненного цикла по ГОСТу 15288. Для управления развитием системы административного управления на всем ее жизненном цикле с применением адаптированной модели предложена методика, базирующаяся на агентно-ориентированном подходе и определяющая порядок управления на основе гибридной модели. Ее применение позволяет повысить эффективность формирования, поддержки и эволюции системы административного управления. Для использования методики в процессе административного управления определены схема применения гибридной модели и порядок ее наполнения для решения частных задач управления.
ЭВОЛЮЦИЯ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЕМ
ЗАЛОЖНЕВ А.Ю., ЗАЛОЖНЕВА Л.Л., ЧИСТОВ Д.В., ШУРЕМОВ Е.Л.
Стр. 34 — 38
В статье рассматриваются эволюция и некоторые принципы построения информационных систем управления предприятием различного уровня, которые поддерживают функционирование производственных и логистических систем, реализующих производственно-технологические и бизнес-процессы и участвующих в распределении производства товаров и услуг. Под эволюцией понимается поступательное наращивание функциональных возможностей информационных систем управления предприятием, предполагающее использование новых подходов и принципов, и связанных с ними технологических решений. Рассматриваются основные концепции и устанавливаются аналогии между принципами и технологическими решениями, лежащими в основе концепций построения информационных систем управления, с одной стороны, и понятиями и подходами, используемыми в теории управления техническими системами, с другой. На конкретных примерах показано, что в результате последовательной реализации концепций построения информационных систем управления в практику управления предприятиями были введены важные понятия теории управления техническими системами: обратная связь, равновесие, управляемость, чувствительность, устойчивость, оптимальность, адаптируемость, идентификация, оценивание, информационное управление и другие. Отдельное внимание уделяется таким важным подсистемам информационных систем управления предприятием, как системы управления взаимоотношениями с клиентами и поставщиками, а также программным приложениям и компонентам, входящим в их состав, и другим подсистемам, ориентированным на поддержку бизнес-процессов. Рассматривается комплексный подход к построению систем управления предприятием, подразумевающий как горизонтальную, так и вертикальную интеграцию систем управления. При рассмотрении вертикальной интеграции основной акцент сделан на концепции CIM, программные реализации которой позволяют осуществлять вертикальный автоматизированный контроль над технологическими процессами промышленного предприятия.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА С УЧЕТОМ ЕГО СУБЪЕКТИВНЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О СИТУАЦИИ ВЫБОРА
ВИНОГРАДОВ Г.П.
Стр. 39 — 44
Рассматривается модель принятия решений агентом на основе субъективных представлений о ситуации выбора, которые являются результатом его когнитивной деятельности. Они формируются в виде мысленного образа как результат восприятия, представляют собой модели познаваемых и анализируемых объектов, процессов, явлений и наиболее доступны сознанию. В соответствии с моделью, сформированной исходя из фиксированных в сознании установок, правил, прошлого опыта, знаний, агент вырабатывает отношение к наблюдаемому и анализируемому. Затем в зависимости от этого отношения формирует свое поведение, вырабатывая программу действий и определяя степень своего участия в событиях и явлениях, которые он считает важными. Для описания процесса принятия решения используется либо нормативная (рациональная), либо поведенческая модель принятия решения. Исследования в области теории принятия решений в последние годы изменили свое направление от описания процессов выбора с помощью нормативных моделей к изучению фактических процедур принятия решений путем формализации методов и подходов, развитых в рамках когнитивной психологии и теории обработки информации. Это обусловлено необходимостью исследования причин несоответствия между фактическим и оптимальным выбором и формирования соответствующего рефлексивного управления. Предлагаемый подход основан на оригинальной методологии моделирования выбора агентом, разработанной путем расширения классических моделей принятия решений включением в них формализмов понятий психологии и социологии. Согласно ей водятся параметры описания используемых понятий и соответствующие им меры. Для построения мер используется аппарат теории нечетких и приближенных множеств. Оценки по введенным мерам могут быть получены путем наблюдения за поведением агента. Вводятся определения функциональных свойств, характеризующих выбор и поведение агента. Сформирована модель выбора, использующая субъективные представления субъекта о ситуации выбора.
СИСТЕМА МЕТАМОНИТОРИНГА ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СРЕД
ОПАРИН Г.А., НОВОПАШИН А.П., СИДОРОВ И.А., СКОРОВ В.В.
Стр. 45 — 48
В работе рассматривается подход к созданию системы метамониторинга высокопроизводительной вычислительной среды, ориентированной на решение ресурсоемких вычислительных задач и состоящей из множества разнородных программно-аппаратных ресурсов. Основное назначение такой системы заключается в обеспечении оператора вычислительной среды актуальной информацией о загрузке ресурсов, физическом состоянии вычислительного оборудования и устройств инженерной инфраструктуры. Главной отличительной особенностью и аспектом новизны разработанной системы мета-мониторинга является использование универсальных программных агентов, способных осуществлять сбор данных от локальных систем мониторинга различных компонентов среды, унифицировать и анализировать эти данные, а также при необходимости вырабатывать и исполнять в автоматическом режиме управляющие воздействия, направленные на изменение режимов работы оборудования, в том числе его отключение при возникновении аварийных ситуаций. Агенты системы мониторинга объединены в иерархическую структуру, гарантирующую высокую масштабируемость системы. В составе каждого агента системы метамониторинга реализованы подсистема сбора данных, подсистема взаимодействия с СУБД, экспертная и управляющая подсистемы. При реализации системы метамониторинга использованы современные веб -технологии, мультиагентные технологии, методы создания экспертных систем, методы децентрализованной обработки и распределенного хранения данных. Разработанная система метамониторинга успешно апробирована в суперкомпьютерном центре ИДСТУ СО РАН.
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ИЗБЫТОЧНЫМ РОБОТОМ-МАНИПУЛЯТОРОМ C СЕМЬЮ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ НА ОСНОВЕ МЯГКИХ ВЫЧИСЛЕНИЙ
УЛЬЯНОВ С.В., НИКОЛАЕВА А.В., БАРХАТОВА И.А., НОЗДРАЧЕВ А.В.
Стр. 48 — 55
В статье рассматриваются проблемы проектирования интеллектуальных систем управления с применением технологий мягких вычислений на примере сложного объекта управления – избыточного робота-манипулятора с семью степенями свободы. Основным преимуществом применения и внедрения интегрированных интеллектуальных си с-тем управления является возможность получения гарантированного результата: достижения цели управления с максимальным качеством управления на верхнем уровне и минимальным расходом полезного ресурса системы «объект управления – регулятор» на нижнем (исполнительском) уровне иерархической системы автоматического управления. Эффективность инструментария, применяемого для решения конкретной задачи проблемно-ориентированной области, зависит от уровня интеллектуальности вычислительного инструментария и уровня сложности решаемой задачи. В данной работе показаны преимущества и результативность применения рассматриваемого класса интеллектуальных вычислений для эффективного решения классических (алгоритмически неразрешимых) задач, в частности задачи проектирования робастных интеллектуальных систем управления. Приводится общая методология проектирования робастных нечетких баз знаний с использованием специального интеллектуального инструментария – оптимизатора баз знаний на мягких вычислениях. Эффективность спроектированных интеллектуальных систем управления с применением технологий мягких вычислений рассматривается в сравнении с системами управления с постоянными параметрами регулирующего звена. Для оценки работы систем управления вводится система критериев качества, адаптированная для рассматриваемого объекта управления – робота-манипулятора с семью степенями свободы в зависимости от требуемых точностных характеристик работы. Для демонстрации качества работы рассматриваемых систем управления определен широкий круг как внешних, так и внутренних непредвиденных ситуаций управления.
КВАНТОВЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ В ПРОЕКТИРОВАНИИ РОБАСТНОЙ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ИЗБЫТОЧНЫМ РОБОТОМ-МАНИПУЛЯТОРОМ C СЕМЬЮ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ
УЛЬЯНОВ С.В., НИКОЛАЕВА А.В., БАРХАТОВА И.А.
Стр. 56 — 63
Рассматриваются проблемы проектирования интеллектуальных систем управления с применением технологий мягких и квантовых вычислений на примере сложного объекта управления – робота-манипулятора с семью степенями свободы. Предложена стратегия самоорганизации БЗ нечетких однотипных регуляторов с применением технологий квантовых вычислений. Применение интеллектуальных вычислений и квантового алгоритма самоорганизации БЗ позволяет достичь цели управления в непредвиденных ситуациях за счет повышения уровня робастности интеллектуальной системы управления в проблемно-ориентированной области. Важным результатом проектирования интеллектуальных систем управления является показанная возможность реализации квантовых алгоритмов и квантовых вычислений на типовом (а не на гибридном квантовом) процессоре в стандартной конфигурации аппаратной поддержки робота-манипулятора как объекта эксперимента. Описание на квантовом языке постановок многих классических (слабоструктурированных) инженерных задач (труднорешаемых на языке классической логики) позволяет найти их эффективное решение. Положительный результат применения технологий мягких интеллектуальных вычислений совместно с аппаратом квантовых вычислений привел к новому альтернативному подходу – применению технологии квантовых интеллектуальных вычислений в задачах оптимизации процессов управления. В данной работе демонстрируется эффективность спроектированных интеллектуальных систем управления с применением технологий мягких и квантовых вычислений. Для оценки работы систем управления вводится система критериев качества, адаптированная для рассматриваемого объекта управления – робота-манипулятора с семью степенями свободы в зависимости от требуемых точностных характеристик работы. Особое внимание уделено поведению робота-манипулятора под управлением предлагаемых интеллектуальных систем управления в критических непредвиденных ситуациях, связанных с возмущениями во внутренних узлах сложного объекта управления.
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ МОБИЛЬНОГО РОБОТА
ГОЛУБ С.В., НЕМЧЕНКО В.В.
Стр. 63 — 67
В работе представлена технология построения структуры системы преобразования информации при управлении мобильным роботом. Существует много подходов к организации процесса обработки данных, в основе которых лежат искусственные нейронные сети, нечеткая логика, генетические алгоритмы, индуктивные алгоритмы, а также сочетание разных методов. Основная их особенность в уникальности разработки под конкретные условия использования. Альтернативой им является иерархический подход, где общая задача разделяется на определенное количество подзадач для упрощения процесса принятия решения. Однако существует потребность в новых подходах к организации процесса обработки данных в системах управления мобильными роботами, которые могли бы соединить математический аппарат существующих методов с четкой структурой иерархий. Поэтому разработан новый подход к построению структуры системы преобразования информации при управлении мобильным роботом, основанный на принципе рециркуляции данных при формировании многослойных технологий синтеза отдельных моделей, для повышения качества ее исходных параметров.
О ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ МОДЕЛИ АКТИВНОЙ ПАМЯТИ
МЫШЕВ А.В., ТЕЛЬНОВ В.П.
Стр. 68 — 73
В работе рассматривается новый подход к практической реализации моделей активной памяти для построения алгоритмов и процедур технологий кодирования и декодирования информации в задачах упаковки, защиты, восстановления и анализа потоков данных произвольного формата в каналах передачи и хранения. Методология практической реализации обозначенных моделей тесно связана с виртуализацией каналов хранения и передачи потоков данных или информационных объектов на бинарных полях информационных пространств в информационных системах и сетях. Виртуализация и модели активной памяти на бинарных полях для каналов хранения и передачи информационных объектов проявляется в следующем. Любой информационный объект рассматривается как бинарное множество, логическая структура которого описывается моделью активной памяти. Образующими элементами такой структуры на бинарных множествах в памяти являются активные и пассивные виртуальные ячейки. С математической и логической точек зрения практической реализации, модель активной памяти, во-первых, определяет и задает схему и алгоритм построения оптимального информационного пространства на бинарном множестве, во-вторых, определяет логическую структуру алгоритмических схем организации заголовков для загрузки информационного объекта в информационную тару (логические и физические элементы) памяти каналов передачи и хранения. Для практической реализации была выбрана конфигурация информационного пространства в виде кортежа , где X – это конечное множество цепочек символов алфавита N, а N, в свою очередь, определено как конечное множество бинарных цепочек фиксированной или переменной длины. Исходные информационные объекты (IO) описывались кортежем , где N – конечное множество бинарных цепочек фиксированной длины, а для выходного IO N определялось как конечное множество бинарных цепочек переменной длины. В рамках такой конфигурации информационного пространства были реализованы информационные технологии упаковки файлов на основе префиксных методов Хаффмена и Шеннона–Фано и определены оптимальные информационные пространства, в которых технология упаковки дает наилучший результат. Определены закономерности между емкостными и информационными атрибутами файловых структур на бинарных полях в технологиях кодирования. Сравнительный анализ практической эффективности разрабатываемого подхода относительно программных продуктов типа RAR, ZIP и др., ориентированных на решение аналогичных задач, позволил обозначить главную парадигму подхода: он имеет теоретико-методологическое развитие и практическое продолжение.
СИСТЕМА МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОГО АНАЛИЗА РЕШЕНИЙ DECERNSMCDA И ЕЕ ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
ЯЦАЛО Б.И., ГРИЦЮК С.В., ДИДЕНКО В.И., МИРЗЕАБАСОВ О.А.
Стр. 73 — 84
Планирование землепользования, охрана окружающей среды, управление техногенными, финансовыми и другими рисками требуют применения современных компьютерных систем поддержки принятия решений. Такие системы базируются на эффективном использовании элементов геоинформационных систем для анализа и представления пространственных данных, а также методов поддержки принятия решений, зачастую основанных на использовании моделей и средств многокритериального анализа решений. В работе представлена компьютерная система поддержки принятия решений DecernsMCDA, включающая основные классические и ряд оригинальных методов решения (дискретных) многокритериальных задач. Приведен обзор разработанных ранее компьютерных систем многокритери-ального анализа решений (указаны используемые методы многокритериального анализа решений и соответствующие ссылки). Даны описание структуры DecernsMCDA, ее основных компонент и отличий от существующих систем, а также краткое описание входящих в систему моделей многокритериального анализа, в том числе методов учета неопределенностей с применением вероятностных алгоритмов и нечетких множеств. Приведены ссылки на практическое использование DecernsMCDA для решения широкого круга многокритериальных задач планирования землепользования, реабилитации техногенно загрязненных территорий и управления рисками различной природы.
АЛГОРИТМ НАХОЖДЕНИЯ ПРОИЗВЕДЕНИЯ ЧЕТКИХ И НЕЧЕТКИХ ВЕРОЯТНОСТЕЙ И ЕГО ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ
ЗАТОНСКИЙ А.В., КОПОТЕВА А.В.
Стр. 84 — 88
В статье теоретически обосновывается и практически реализуется алгоритм нахождения вероятности произведения событий в случае, когда вероятности наступления отдельных сомножителей могут иметь как четкие, так и нечеткие значения. Поставленная задача возникает в связи с необходимостью нахождения вероятностей возможных исходов конфликтной ситуации в условиях отсутствия статистических данных о поведении ее участников. В этом случае вероятности реализации стратегий оцениваются экспертно в терминах естественного языка и формализуются нечеткими числами. Предполагается, что множество значений нечетких вероятностей задается пятиуровневым классификатором. Для каждого из уровней вероятности в качестве носителя выбрано универсальное множество [0; 1], а в качестве вида функции принадлежности – классический треугольный. Вычисление искомого произведения предполагает выполнение операций возведения нечеткого числа в целую степень, а также умножение нечеткого числа на четкое и нечеткое числа. В качестве метода реализации данных операций выбран метод, основанный на использовании -уровней и интервальной арифметики. Поскольку результирующее произведение является нечетким числом, выполняется процедура его дефаззификации методом абсциссы центра тяжести. Практическая реализация алгоритма выполнена в среде Borland Delphi.
ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОБРАБОТКИ СТРУКТУРИРОВАННЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ
ФОМЕНКОВ С.А., ЯРОВЕНКО В.А.
Стр. 88 — 92
Рассматриваются процессы автоматизации инженерной деятельности специалистов по синтезу технических решений и проведению научных исследований. За основу берется направление научной школы кафедры «САПР и ПК» Волгоградского государственного технического университета. Приводится описание модели многоагентной системы обработки структурированных физических знаний и реализованной на ее основе автоматизированной системы «Софи II». В результате проведенных исследований были разработаны частично формализованные моде ли многоагентной системы и агента. Для осуществления взаимодействия между агентами используется принцип проведения аукционов, позволяющий менять состав агентов. Для этого была использована модель контрактных сетей, реализующая указанный принцип взаимодействия. В процессе реализации многоагентной системы использовался стандарт FIPA, регламентирующий общую архитектуру системы, состояния агентов и принципы взаимодействия между ними. На основе разработанных моделей была создана автоматизированная система «Софи II», позволяющая объединить в единую систему методы поиска физических эффектов, синтеза физических принципов действия, пополнения фонда физических эффектов из первоисточников, а также администрирования БД физических эффектов. Создана единая БД по физическим эффектам. Были успешно пройдены тестовые испытания для оценки работоспособности и эффективности системы «Софи II».
РЕСУРСНО-ЦЕЛЕВЫЕ СЕТИ
ДЮНДЮКОВ В.С.
Стр. 93 — 99
В работе рассматривается актуальная проблема развития методов и моделей взвешенных и нечетких графов применительно к задачам формирования многоагентных систем. Создание многоагентной системы предполагает отбор и совместное использование агентами требуемых ресурсов в организационной сети. В настоящее время проблемы моделирования обмена ресурсами при взаимодействии агентов и формировании многоагентных систем все еще остаются недостаточно исследованными. Это обусловливает целесообразность построения организационных структур на основе ресурсно-целевых сетей, которые представляют собой новый тип сетевых моделей, разработанных на стыке теории графов, теории ресурсов и теории агентов. Разработаны модели и методы для формирования, функционирования и поддержки многоагентных систем на основе взвешенных мультиграфов, ориентированных на формализацию процессов формирования коллективных целей и обмена ресурсами между ее участниками. Построена система программной поддержки формирования, модификации и анализа ресурсно-целевых сетей. Представлены интерфейс программы для анализа сетевых структур, примеры расчета параметров ресурсно-целевых сетей и выбора сетевой структуры по заданным числовым параметрам.
ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ МЕТОДОЛОГИИ PLM
ЯБЛОЧНИКОВ Е.И., ВОСОРКИН А.С., ЦУПИКОВ А.В.
Стр. 100 — 104
В статье рассматриваются актуальные вопросы автоматизации бизнес-процессов проектирования изделий из полимерных композиционных материалов. Отмечается необходимость создания единого информационного пространства для совместной работы специалистов разного профиля: конструкторов, технологов, материаловедов. Предложена структурная схема интегрированной системы, реализующей функции информационной поддержки специалистов и управления процессами проектирования и проектными данными. Подход к построению системы основан на методологии PLM (информационная поддержка и управление жизненным циклом изделия). Ключевое значение при реализации функций системы имеет применение систем виртуального моделирования и инженерного анализа (CAE -систем) различных классов (моделирование новых материалов, технологий, конструкций изделий). Дана характеристика основных свойств интегрированной системы: информационное обеспечение и объектно-ориентированная модель БД, интерфейс пользователей, интеграция с внешними системами, возможность настройки и масштабирования, обеспечение защищенного доступа к данным, использование процедур, повышающих уровень автоматизации. Описан новый бизнес-процесс решения рассматриваемых задач, эффективность которого определяется возможностью коллективного анализа и утверждения промежуточных результатов, меньшей степенью итеративности, использованием специализированных систем компьютерного моделирования. Развитие интегрированной системы связывается с разработкой БЗ, содержащей правила выбора материалов и конструкторско-технологических исполнений изделий.
АРХИТЕКТУРА ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ СРЕДЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРОЕКТНЫХ ПРОЦЕДУР, ПРЕДСТАВЛЕННЫХ В ФУНКЦИОНАЛЬНО АДАПТИРУЕМОЙ ФОРМЕ
ГОРБАЧЕВ И.В., ПОХИЛЬКО А.Ф., ЦЫГАНКОВ Д.Э.
Стр. 105 — 110
В настоящей работе рассматривается способ представления данных о процессах проектной деятельности в функционально адаптируемой форме. Представление проектных решений как совокупности проектных процедур и программных средств обеспечения их обработки реализуется в виде интерактивной среды построения функционально адаптированных САПР. Данная среда имеет слоистую архитектуру, которая включает в себя семь функциональных подсистем, а также интерфейс пользователя на верхнем уровне и БД на нижнем уровне. Представлено описание функциональных подсистем, а также их назначения, свойств и особенностей, при этом особое внимание уделено подсистеме управления проектами – главной составляющей интерактивной среды построения функционально адаптированных САПР, связывающей выходные данные с другими функциональными подсистемами. Описаны принципы взаимодействия подсистем друг с другом через интерфейс пользователя и интерфейс взаимодействия с БД. Все функциональные подсистемы с точки зрения взаимодействия с пользователем и подсистемой управления проектами строятся по единому принципу и, следовательно, имеют одинаковую структуру, взаимодействие компонентов кот о-рой рассмотрено детально. Отдельно выделена подсистема генерации функционально адаптированных САПР, структура которой повторяет архитектуру рассматриваемой интерактивной среды. Генерация функционально адаптированных САПР проходит в четыре этапа: загрузка модели из БД, выделение набора функциональности, генерация исходного кода системы и компиляция функционально адаптированных САПР. Главные достоинства представленной архитектуры среды генерации функционально адаптированных САПР связаны с фиксацией, сохранением и модификацией, а также с дальнейшим использованием типовых проектных процессов в распределенной среде автоматизированного проектирования.
ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ КОМПЬЮТЕРА НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИ ЭМОЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ
ТУРОВСКИЙ Я.А., КУРГАЛИН С.Д.
Стр. 110 — 114
В работе исследуется возможность применения дополнительного канала коммуникации человек–компьютер на основе использования оценки функционального напряжения и/или эмоционального состояния пользователя для оптимизации управления компьютером. На основании оценки эмоционального состояния пользователя можно реализовать несколько стратегий управления компьютером. В ситуации, когда показатели пользователя для выбранного им канала управления или совокупности таких каналов находятся в состоянии, соответствующем покою, управление приоритетами процессов осуществляется операционной системой исходя из потребностей текущих задач. Если показатели состояния пользователя указывают на стресс, управление приоритетами процессов осуществляется путем перераспределения ресурсов компьютера в пользу программ и процессов, с которыми в настоящее время работает пользователь. Если пользователь использует компьютерные игры или мультимедийные приложения, то состояние героя компьютерных игр, музыкальное сопровождение игры и/или работы пользователя на компьютере, цветовая гамма игры и/или ряда элементов работы с операционной системой (вид и состояние интерфейса, включая графический), выбранные пользователем, меняются в соответствии с установленными пользователем настройками с учетом его состояния. Сделан вывод, что использование предложенного эмоционального канала управления компьютером в дополнение к уже существующим будет способствовать заметному повышению эффективности его работы, приведет к сокращению времени, в течение которого пользователь вынужден ожидать выполнения операционной системой своих заданий, к оптимизации функционирования мультимедийных приложений, появлению новых возможностей взаимодействия с операционной системой, расширению функционала героя его компьютерных игр и так далее. В дальнейшем это позволит обеспечить внедрение элементов контекстно-ориентированного взаимодействия в системы управления компьютером или в целом в информационно-коммуникационные технологии.
ТРАНСДУКТИВНОЕ ОБУЧЕНИЕ ЛОГИСТИЧЕСКОЙ РЕГРЕССИИ В ЗАДАЧЕ КЛАССИФИКАЦИИ ТЕКСТОВ
ФАЛЬК В.Н., БОЧАРОВ И.А., ШАГРАЕВ А.Г.
Стр. 114 — 118
Во многих задачах текстовой классификации возникают проблемы с получением достаточного количества размеченных документов для обучающей выборки. При этом обычно имеется значительное количество доступных неразмеченных текстов. В данной статье рассматривается метод, используя который, можно значительно улучшить качество классификации, имея довольно малую по сравнению с тестовой выборкой обучающую выборку. Предложен нестандартный способ формирования признакового описания текстов на естественных языках, учитывающий специфику написания новостных текстов. Помимо этого, рассматриваются модификации классического линейного метода решения задачи классификации – логистической регрессии. Для оптимизации параметров логистической регрессии применяется модифицированный метод стохастического градиентного спуска. При обучении регрессии используется модифицированный функционал потерь, увеличивающий зазор между классами. Предлагается также оригинальный метод трансдуктивного обучения логистической регрессии. Для его осуществления вводится специальный функционал качества для неразмеченной коллекции, который позволяет существенно увеличить полноту классификации. Для проверки применимости разработанных модификаций метода логистической регрессии используется процедура обратного скользящего контроля. По результатам приведенных в статье вычисли-тельных экспериментов становится очевидным положительное влияние авторских модификаций метода логистической регрессии и трансдуктивного обучения на качество классификации.
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ОБНАРУЖЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ
АБУАБЕД Ф.Н., ПОМАЗУЕВ О.Н., ПЛАТОНОВ А.Ю., МИРОНОВ А.М., РЮМШИН А.Р.
Стр. 118 — 124
В настоящее время из-за широкого использования технологий снижения заметности излучаемый радиолокационный сигнал существенно отражается и поглощается. Таким образом, значительно уменьшается мощность поступающего на вход приемного устройства РЛС отраженного сигнала, что затрудняет обнаружение самолета либо другого объекта, выполненного по подобной технологии. В этих условиях сложно оценить показатели качества обнаружения малозаметных и малоразмерных целей. Во многих случаях амплитуда и фаза сигналов РЛС являются случайными неизвестными параметрами. В условиях достаточно быстрых по отношению к тактовой частоте сигналов флуктуаций амплитуды и фазы, когда отсутствует возможность определения их значений по результатам предварительного статистического оценивания на предыдущих интервалах, часто используют модели сигналов. В работе предложена методика, позволяющая определять показатели качества обнаружения РЛС для широкого класса моделей сигналов, в том числе малозаметных и малоразмерных целей, в условиях стационарных гауссовских, шумовых импульсных помех, а также в беспомеховой обстановке. Методика использует полученные аналитические выражения и аппроксимации распределений рядом Грама–Шарлье в приближении Эджворта. Значение порога обнаружения для заданных вероятностей ложной тревоги определяется методом Ньютона, что позволяет повысить точность и упростить вычисления. Получены оценки показателей качества обнаружения в рассматриваемых условиях. Разработанная методика и полученные оценки могут быть использованы для определения показателей качества систем более высокого иерархического уровня, например показателей вторичной обработки сигналов, вероятности обнаружения (захвата) сигнала в зоне поиска.
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ СТОИМОСТИ ОСНОВНЫХ ЭТАПОВ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА КОРАБЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ
ТРЕТЬЯКОВ О.В.
Стр. 125 — 130
При создании кораблей важнейшую роль играет процесс программирования эксплуатации, поскольку именно для этого этапа проводятся все мероприятия на этапах проектирования и строительства. Вместе с проектированием будущих процессов эксплуатации формируется их стоимость и в бюджете планируются различные виды ресурсов. Ошибки в прогнозировании ресурсов впоследствии могут привести к нехватке средств на поддержание корабля в за-данной степени готовности и к снижению боевого потенциала флота. Традиционные методики расчета стоимости отдельных этапов жизненного цикла корабля основаны на статистических зависимостях. Такой подход требует периодического обновления методик, корректировки данных по результатам создания и эксплуатации кораблей, что не всегда возможно, особенно при отсутствии опыта эксплуатации новых кораблей. Кроме того, оценить с допустимой погрешностью влияние принимаемых при создании корабля инновационных решений на стоимость его эксплуатации с помощью таких методик весьма затруднительно. В настоящей статье описана математическая модель оценки стоимости жизненного цикла корабля, разработанная на основе применения метода функционально-стоимостного анализа. Предлагаемый подход позволяет не только оценить стоимость корабля через стоимость решаемых им задач, но и выявить наиболее узкие места при принятии проектных решений. Модель и построенную на ее основе методику предлагается использовать при создании системы информационной поддержки жизненного цикла корабля. Особенностью предлагаемого подхода к оценке стоимости является также то, что структурно-функциональная модель корабля, являющаяся информационной основой для расчетов, строится на базе его общей электронной модели.
О ТЕХНОЛОГИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОЦЕНКИ ЖИВУЧЕСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ КОРАБЛЕЙ ВМФ
СОРОКИН В.Е., ЛОБАНОВ С.Л., БЛЕДНОВ Д.А.
Стр. 131 — 135
Многочисленные аварии и катастрофы на кораблях в послевоенный период многие специалисты в области военного кораблестроения связывают с их недостаточной живучестью. Авторы статьи утверждают, что в мирное время при эксплуатации корабля в повседневных условиях основным его свойством, противостоящим авариям и возможному ущербу от них, является безопасность. Приводится анализ существующего в ВМФ термина «безопасность» и предлагается подход к разработке технологии его автоматизированной оценки, в основу которого положен критерий минимально необходимого уровня функционирования корабля. Перечислены и обоснованы события, которые должны быть исключены для обеспечения такого уровня функционирования корабля. Полнота выполнения техническими средствами (системами) корабля задач по предотвращению этих событий положена в основу определения критериев его безопасности. Даются определения и основные соотношения для вычисления характеризующих их показателей. Предложено ввести два уровня управления кораблем и его техническими средствами (системами) при борьбе за безопасность: низкий при ручном и высокий при дистанционном управлении техническими средствами (системами) корабля. Приведен пример возможного деления надводного корабля на аварийные участки, оборудование и механизмы которых попадают под действие поражающих факторов различных аварий. Формализация оценок безопасности базируется на выделении функционально самостоятельных операций, выполняемых значимыми элементами технических средств (систем) корабля по обеспечению минимально необходимого уровня его функционирования, и на построении функционально-топологических схем элементов и структурно-логических схем условий выполнения этих операций в виде ориентированного графа. Количественные значения показателей выполнения функционально самостоятельных операций вычисляются по соответствующим схемам логическим выражениям. Рассмотрен порядок определения оценки безопасности проектируемых кораблей по введенным критериям и показателям и выработки рекомендаций для повышения их безопасности. В заключительной части статьи дается ряд предложений по повышению безопасности кораблей ВМФ.
ИТЕРАЦИОННЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА ПОСАДКИ И ОСТОЙЧИВОСТИ КОРАБЛЯ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОЦЕНКИ ЖИВУЧЕСТИ
КУРЯТНИКОВ В.В., ЛУШИН Г.В., МАРКОВ М.С., ИВАНОВ Б.Г.
Стр. 135 — 140
Статья посвящена методу расчета посадки и остойчивости неповрежденного и поврежденного корабля для использования в системах автоматизированной оценки живучести корабля. Используемый итерационный метод расчета посадки и остойчивости корабля для заданного варианта нагрузки (варианта затопления) основывается на методе последовательных приближений В.Г. Власова, позволяющем решать задачу с заданной и контролируемой степенью точности. При этом не решается пространственная задача по определению параметров равновесной посадки корабля, а рассчитывается диаграмма поперечной статической остойчивости свободно дифферентующегося корабля. Вычисленные параметры поперечной диаграммы статической остойчивости используются для оценки состояния поврежденного и неповрежденного корабля. Метод использует математическую модель корабля, заданную координатами точек на теоретической поверхности корпуса и водонепроницаемых отсеков, и позволяет с контролируемой точностью вычислять параметры посадки, остойчивости и другие параметры, характеризующие безопасность корабля для заданной его нагрузки (состава затопленных отсеков). Статья содержит принципы вычисления нагрузки поврежденного корабля при различных способах затопления водонепроницаемых отсеков, включая сомнительно затопленные отсеки. Приводятся конкретные формульные зависимости, позволяющие сделать оценку степени остойчивости поврежденного и неповрежденного корабля и, таким образом, оценить его состояние. Делается вывод о том, что применение представленного в статье итерационного метода расчета посадки и остойчивости корабля для заданного варианта нагрузки (варианта затопления) в системах автоматизированной оценки живучести корабля повысит эффективность и обоснованность принятия решений и назначения мероприятий по восстановлению остойчивости и спрямлению поврежденного корабля.
РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА REAXFF
ШЕФОВ К.С., СТЕПАНОВА М.М.
Стр. 141 — 145
Молекулярно-динамические методы с потенциалом ReaxFF (Reactive Force Field) позволяют получать достаточно хорошие результаты при моделировании больших многокомпонентных химически реактивных систем. Реализация потенциала ReaxFF имеется в программном пакете LAMMPS, но для корректных расчетов требуется предварительная оптимизация многочисленных параметров этого потенциала для конкретной системы. В данной работе представлены результаты разработки параллельной программы, реализующей алгоритм однопараметрической оптимизации параметров молекулярно-динамического потенциала ReaxFF. Для оптимизации используются данные точных квантовых расчетов набора простых моделей химических соединений (training set). Оптимизация основана на минимизации функции ошибки, представляющей собой сумму квадратичных отклонений расчетов ReaxFF от квантовых расчетов по всему набору. В статье описан алгоритм поиска параметров и представлена блок-схема разработанной программы. Для процедуры поиска минимума потенциальной энергии моделей оптимизирующего набора с потенциалом ReaxFF используется молекулярно-динамический симулятор LAMMPS, собранный в качестве библиотеки. Программа позволяет подбирать параметры потенциала для произвольных типов химически реактивных систем, что необходимо для создания корректных численных моделей химических реакций методами молекулярной динамики c помощью пакета LAMMPS на высокопроизводительных параллельных кластерах.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПРИ НАЛИЧИИ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА ОТ ПОТЕНЦИАЛЬНОГО К ДИССИПАТИВНОМУ ТЕЧЕНИЮ
ФЕДОТОВ В.П., ГОРШКОВ А.В.
Стр. 145 — 150
Перекрестные эффекты в сложных системах определяются феноменологическими составляющими соответствующих систем уравнений, в которых на основе подхода Онзагера устанавливается связь между обобщенными потоками и обобщенными силами. Для деформационных задач эта связь, как правило, устанавливается линейным постулатом Гука. Однако на его основе невозможно описать фазовый переход второго рода от упругости к диссипативному пластическому течению, а непрерывные физические величины, такие как температура, концентрация при-меси и т.п., связать с условным пределом текучести, поскольку последняя величина является экспериментально-точечной. Как гипотезу, имеющую подтверждение на практике, примем, что коэффициенты взаимности L km , постоянные по Онзагеру, могут быть нелинейными функциями. Для деформационных задач примем постулат Коши, согласно которому в упругой области коэффициент Онзагера есть квадратичная функция деформации. В этом случае решение задачи упругости сводится к решению нелинейных уравнений. Применение метода конечных элементов требует решения систем большой размерности и, как следствие, больших затрат времени. Для сокращения времени счета используется метод граничных элементов в сочетании с применением там, где возможно, аналитических вычислений. В статье рассмотрен пример применения алгоритма к решению плоской задачи нелинейной упругости для неоднородной области.
КОМПЛЕКС ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ПРОГРАММ АНАЛИЗА МИКРОФОТОИЗОБРАЖЕНИЙ ТЕКСТУРЫ НАНОКОМПОЗИТОВ «FRA_VA_T»
МЕШАЛКИН В.П., ГАЛАЕВ А.Б., БУТУСОВ О.Б.
Стр. 150 — 157
Разработан комплекс проблемно-ориентированных программ анализа микрофотоизображений текстуры нанокомпозитов «FRA_VA_T», реализованный на основе принципов модульного и объектно-ориентированного программирования на языке Matlab c использованием функций библиотеки Image Processing Toolbox и ранее предложенных авторами морфологических, фрактально-вейвлетных и кластерно-морфометрических методов и алгоритмов анализа микрофотоизображений. Комплекс «FRA_VA_T» состоит из трех основных программ: программы первичного анализа яркости П1; про-граммы расчета фрактальной размерности П2; программы кластерно-морфометрического анализа микрофотоизображений сечений нанокомпозитов П3 и одной вспомогательной программы вычисления зависимостей рассчитанных текстурных параметров от входных данных ВП-1. Информационное обеспечение комплекса «FRA_VA_T» представляет собой БД, реализованную с помощью СУБД MYSQL, и содержит пополняемые при каждом новом исследовании микрофотоизображений входные данные, включающие собственно исходные микрофотоизображения и соответствующие им числовые характеристики, а так-же выходные данные, отображающие основные результаты работы комплекса – сгенерированные специальные изображения и соответствующие им вычисленные значения текстурных параметров исследуемых микрофотоизображений.
ПРОГРАММНО-РЕАЛИЗУЕМЫЙ МЕТОД МЕЖКАНАЛЬНОЙ ГРАДИЕНТНОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ ЦВЕТНЫХ ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
САМОЙЛИН Е.А., ШИПКО В.В.
Стр. 157 — 160
В статье рассмотрен метод реконструкции сбойных элементов цветного цифрового изображения за счет межканальной избыточности. Известны векторные медианные фильтры, показывающие свое преимущество по сравнению с покомпонентной обработкой цветных изображений, которые учитывают межканальную корреляцию значений сигналов каждой компоненты. Такие медианные фильтры не в состоянии всегда достоверно восстанавливать значение потерянного сигнала вследствие своей ограниченности только выборкой элементов апертуры, а также при подавляющем количестве сбойных элементов в апертуре. Между тем возникающая при переходе к цветным изображениям избыточность открывает новые возможности по восстановлению потерянных вследствие воздействия помех значений сигналов изображений. В частности, в случае искажения яркости элемента изображения в одном из каналов можно оценить ее значение по амплитуде яркости соответствующих элементов других каналов. Основой метода является допущение о том, что локальные градиенты (разность центрального элемента апертуры фильтра с элементами его окрестности) в плоскости каждой компоненты приблизительно равны. Как показали исследования, данное допущение справедливо для многих реальных цветных цифровых изображений. Приведены результаты моделирования, показывающие превосходство межкомпонентной градиентной реконструкции над медианной фильтрацией в точности восстановления потерянных или искаженных элементов компонент цветного изображения. Использование метода подавления импульсных помех по межканальным градиентам позволяет получить более высокую точность восстановления потерянных сигналов, чем медианная фильтрация, за счет меньшего искажения полезных границ областей и перепадов яркости. Кроме того, применение медианного фильтра после предложенных процедур помехоподавления заметно повышает качество восстановления искаженного изображения. Показана эффективность представленного метода на примере обработки реального цветного цифрового изображения. Результаты исследования демонстрируют возможность реконструкции помеховых сигналов цветных цифровых изображений по локальным градиентам соседних каналов. Предлагаемый метод подразумевает программную реализацию и может использоваться в различных компьютерных системах и самостоятельных программных модулях для обработки цветных цифровых изображений.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОГРАММЫ ТАКСОНОМИИ ТЕХНОЛОГИЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОФИЛЯ С ПОМОЩЬЮ СЕТЕЙ ПЕТРИ
А.М. ШЕСТАКОВ
Стр. 161 — 164
Рассматривается созданная с использованием сети Петри модель, позволяющая проводить анализ передачи и получения данных от компьютеров к программе таксономии технологий изготовления деталей по сети Интернет. Цель моделирования – имитирование отказа работы программы, поиск дедлоков (отсутствие зацикливаний и тупиков), а также выявление узких мест в программе при передаче данных. В имитационных экспериментах отказы обслуживания программой таксономии компьютеров имитировались появлением случайного числа фишек маркеров в позиции. При отсутствии отказа программа работает в автоматическом режиме – позиция обслуживает команды на таксономию от компьютеров. При появлении отказа программы на доступ дуга закрывает переход и производится возврат к исходной позиции. В нормальном режиме работы программы сети Петри обеспечивают в любой момент времени одновременное бесконфликтное обращение нескольких компьютеров к программе таксономии деталей при их параллельной работе. Параллельность означает, что любой из компьютеров, получающих доступ к программе, может начать обращение или закончить его раньше или позже другого. В качестве формального языка для описания модели веб-приложения таксономии технологий изготовления деталей предлагается использовать аппарат сетей Петри. Сети Петри являются расширением классической теории графов. Теория сетей Петри делает возможным спецификацию системы математическим представлением, анализ которой помогает получить важную информацию о структуре и динамическом поведении моделируемой системы. На основе сети Петри построено покрывающее дерево графа достижимости. Анализируя покрывающее дерево, вершинами которого являются все возможные достижимые разметки сети, выделены такие ее свойства, как безопасность (число маркеров в любой позиции не превышает 1), сохраняемость (невозможность возникновения и удаления ресурсов в моделируемом объекте), а также живость (отсутствие зацикливаний и тупиков). В разработанной сети Петри отсутствуют зацикливания и тупики; программу таксономии этой модели можно применять в производстве.
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ СОЗДАНИЯ НАУКОЕМКИХ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
СТОЯНОВА О.В., БУРДО Г.Б.
Стр. 164 — 170
В настоящее время российский и мировой рынки диктуют спрос на наукоемкую высокотехнологичную продукцию различных областей машиностроения. Учитывая высокий уровень конкуренции, первостепенное значение приобретает задача сокращения сроков проектирования и изготовления опытных образцов наукоемкой продукции. Проектирование и производство первых образцов новых изделий является специфичной задачей по целому ряду причин, что отличает ее от стоящих при производстве серийной продукции и реинжиниринге (модернизации, модификации). Особенность задач не позволяет достаточно эффективно использовать существующие инструментальные средства поддержки решений для процессов создания наукоемкой продукции, поэтому актуально создание автоматизирован-ной системы управления процессами технической подготовки производства, изготовления и испытания (АСУ ТППиИ) наукоемкой продукции. Выявлены и сформулированы новые принципы построения АСУ ТППиИ, обеспечивающие выполнение процедур принятия решений адекватно процессам, существующим в реальной производственной системе ; информационную интеграцию с системой управления организацией более высокого уровня; встраивание АСУ ТППиИ в автоматизированные системы поддержки жизненного цикла продукции; соответствие процедур принятия решений логике человеческого мышления и алгоритмам действия специалистов; сокращение суммарного времени (цикла) изготовления образца наукоемкой продукции. На основе выявления структуры и функций процедур, выполняемых при создании наукоемкой продукции, разработана теоретико-множественная модель АСУ ТППиИ. Обосновано соответствие теоретико-множественной модели установленным принципам создания автоматизированной системы. Управлению подлежат процессы, выполняемые на этапах научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, конструкторской и технологической подготовки производства, производственного планирования выпуска, изготовления, контроля и испытания наукоемкой продукции. Выявлены информационные преобразования, выполняемые в рамках автоматизированной системы управления. Теоретико-множественная модель и модель временной структуры являются основой для разработки методов и алгоритмов принятия решений в автоматизированной системе.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАДАЧ ДИНАМИКИ ТОНКОСТЕННОЙ СТЕРЖНЕВОЙ СИСТЕМЫ
ЧЕРНОВ С.А.
Стр. 171 — 176
Рассматриваются изгибно-крутильные колебания тонкостенного стержня открытого профиля с одной осью симметрии сечения. При решении задачи колебаний стержня рассматривается статическая задача с добавлением сил инерции масс, то есть используется принцип Даламбера. Масса и жесткость стержня принимаются постоянными. На основе энергетических соотношений при определении перемещений получены матрицы масс в явном виде тонкостенных стержневых конечных элементов, работающих на изгиб и кручение, и пространственного конечного элемента. Выполнены сравнительные расчеты на свободные и вынужденные колебания П-образной плоско-пространственной рамы, образованной стержнями из прокатных швеллера и двутавра. В модели рамы использовались балочные конечные элементы и тонкостенные стержневые, то есть при изгибной форме колебаний без учета инерции кручения стержней и при изгибно-крутильной форме соответствен-но. Приведены значения низших частот и соответствующих мод из плоскости рам в узлах ригеля при свободных колебаниях, а также максимальных нормальных напряжений в сечениях профилей у заделки рам. Подход к моделированию тонкостенной плоско-пространственной стержневой системы реализован в целевых программах для ЭВМ.
-КОРРЕКТИРОВКА РЕШЕНИЙ САПР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ КОВКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АППАРАТА ТЕОРИИ НЕЧЕТКИХ МНОЖЕСТВ
КОНОВАЛОВ А.В., КАНЮКОВ С.И.
Стр. 176 — 181
В статье описан новый подход к созданию САПР технологических процессов ковки валов на прессах в условиях неопределенности границ технологических ограничений на параметры проектирования, обусловленные недостаточной формализацией предметной области, вследствие чего технологические решения, касающиеся процесса проектирования, не только различны на разных предприятиях, но и в рамках одного предприятия зачастую неоднозначны и даже противоречивы. Рассматриваются два этапа процесса автоматизированного проектирования технологии ковки. На первом этапе проектирование технологического процесса осуществляется в автоматическом режиме со строгим выполнением всех технологических ограничений, заложенных в базе нормативно-справочной информации. На втором – проектирование выполняется заново, но уже с учетом воздействий на параметры проектирования, оказанных пользователем в режиме активного диалога. Основное внимание в статье уделено процедуре управления пользователем параметрами проектирования, когда значение каждого параметра должно принадлежать определенному технологическому инте р-валу, границы которого размыты. Новизна работы заключается в том, что неопределенность границ технологических интервалов формализована с помощью аппарата теории нечетких множеств и нечетких рассуждений. Кроме того, введены и наполнены физическим смыслом понятия функции принадлежности и критерия качества спроектированного технологического процесса. Применение разработанного подхода к созданию САПР технологических процессов ковки позволяет повысить устойчивость работы системы в реальных производственных условиях, дать сравнительную оценку качества получаемых проектных решений и существенно облегчить внедрение системы на различных предприятиях.
ФОРМИРОВАНИЕ МУЛЬТИМОДЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПРИНЯТИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ НА ПРЕДПРИЯТИИ
БЕЛЯЕВА М.А., БУРЛЯЕВА О.К., СЫРОВА И.В.
Стр. 181 — 187
В статье приведены результаты разработанной системы поддержки принятия решений в сфере мясного производства, в основу которой положены модели с использованием имитационных систем Anylogic, Simplex3, инструментальных сред BPwin 7.1 и Aris 7, а также система структурно-параметрического моделирования. Компьютерная мультимодельная система решает задачи оценки технического обеспечения предприятия и экономического состояния мясоперерабатывающего предприятия, прогнозирования и планирования доходов, расходов и убытков, расчета численности работников на предприятии и фонда заработной платы, оценки и планирования структуры предприятия, выявления приоритетных направлений развития мясного производства, планирования средств на строительство, ремонт и содержание инфраструктуры мясоперерабатывающего предприятия, выделения основных факторов риска и прогноза критических ситуаций, расчета объема продаж готовой продукции. Система позволяет определять маркетинговую ситуацию, проводить ценовую политику и устанавливать компромиссные цены, устраивающие как производителя мясной продукции, так и покупателя, определять спрос на мясную продукцию по ее ассортименту. Решение вышеуказанных задач достигается путем применения современных методологий, программных продуктов и систем, создания моделей деятельности предприятия как в статике, так и в динамике, проведения многофакторного анализа данных, их «экспорта» и «импорта» из одного программного продукта в другой, интегрируя этим самым в одно целое репозиторий и информационную систему предприятия. Компьютерная мультимодельная система поддержки принятия решений дает возможность совершенствовать процесс мясного производства и может быть полезна руководителям, менеджерам, предпринимателям в мясном бизнесе.
ОБ ОДНОМ ПОДХОДЕ К РЕАЛИЗАЦИИ ОБЛАЧНЫХ УСЛУГ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ EAAS
ЗАЛОЖНЕВ А.Ю., ЧИСТОВ Д.В., ШУРЕМОВ Е.Л.
Стр. 188 — 192
Оптимизация цен и потенциальных объемов предложения может являться основой для построения маркетинговой политики предприятия-провайдера, деятельность которого направлена на разработку и предоставление клиентам широкого набора облачных услуг. В зависимости от потребностей пользователей существует несколько моделей обслуживания клиента со стороны провайдера. В качестве модели обслуживания рассматривается модель EaaS, а в качестве модели развертывания – публичное облако. В статье говорится об одном из возможных подходов к реализации облачных вычислительных услуг провайдером. Потенциальный объем предоставления облачной услуги провайдером в каждый момент формально не ограничен. Величина оплаты облачных услуг пропорциональна времени их использования. Провайдер облачных услуг рассматривается как единый центр прибыли. Под затратами понимаются переменные затраты на создание облачной услуги каждого вида и другие операционные расходы в той мере, в которой возможно их отнесение на единицу объема каждого из видов облачных услуг. Проблема оптимизации предложения облачных вычислительных услуг сводится к задаче определения цен и потенциальных объемов облачных ус-луг, которые максимизируют операционную прибыль провайдера. Оптимизационный критерий представляет собой квадратичную форму. Соответствующие условия позволяют утверждать, что полученное решение соответствует максимуму прибыли. Достигнутые результаты справедливы, если нет ограничений на потенциальные объемы предоставления облачных услуг. Если же они есть, постановка задачи модифицируется с учетом этих ограничений. Полученная задача является задачей квадратичного программирования. Для проведения расчетов разработана компьютерная модель на основе электронных таблиц, результаты исследования которой обсуждаются в данной статье.
О НЕКОТОРЫХ ОБРАТНЫХ СПЕКТРАЛЬНЫХ ЗАДАЧАХ ДЛЯ ПРОИЗВОЛЬНОГО ВОЗМУЩЕНИЯ БИГАРМОНИЧЕСКОГО ОПЕРАТОРА С СИНГУЛЯРНЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ
СЕРОВ В.С.
Стр. 192 — 198
Рассматривается классическая обратная граничная спектральная задача для произвольного возмущения бигармонического оператора с сингулярными коэффициентами из некоторых пространств Соболева. Задача формулируется следующим образом: определяют ли однозначно собственные значения задачи Дирихле и некоторые производные соответствующих нормированных собственных функций на границе гладкой ограниченной области коэффициенты этого оператора? Доказано (как первый шаг в решении этой проблемы), что собственные значения задачи Дирихле и производные до второго порядка нормированных собственных функций на границе однозначно определяют так называемое преобразование от Дирихле к Нейману, которое соответствует самосопряженному расширению по Фридрихсу произвольного возмущения бигармонического оператора с сингулярными коэффициентами. Главную роль в этом доказательстве играет существование функции Грина и ее оценки вплоть до границы области. Эти факты позволят нам доказать классическую теорему Борга-Левинсона для операторов четвертого порядка такого типа.