2015 год, №3

Содержание выпуска
ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ НЕЙРОСЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
ПАЛЮХ Б.В., БОГАТИКОВ В.Н., ШПРЕХЕР Д.М.
Стр. 5 — 11
Предложены структурная схема и аппаратная реализация аппаратуры для диагностики технических состояний электромеханических систем (ЭМС), включающей блок сбора, кодирования, формирования группового сигнала контроля технического состояния ЭМС, его передачи в канал связи и блок приема группового сигнала контроля технических состояний ЭМС, первичной обработки, распаковки и нейросетевого анализа. Основным элементом аппаратных средств нейросетевой системы диагностирования ЭМС является нейросетевое устройство, с выхода которого снимаются выходные реакции нейронной сети решений относительно технических состояний ЭМС. Установлена целесообразность использования нейрочипов в системах встроенной диагностики технических состояний ЭМС, а нейрокомпьютерные и транспьютерные вычислительные системы целесообразно использовать, когда блок сбора, кодирования, формирования, передачи группового сигнала контроля технических состояний ЭМС и блок приема группового сигнала контроля технических состояний ЭМС, первичной обработки, распаковки и нейросетевого анализа разнесены в две зоны. Предлагаемое специальное ПО для диагностики состояний ЭМС включает программно-математические модули предварительной статистической обработки массивов измеряемых параметров ЭМС, модули синтеза моделей и модули использования синтезированных моделей в зависимости от класса решаемых задач кон-троля технических состояний. Проведено исследование возможности применения ПО вариантов нейронных сетей для диагностирования сложных электромеханических систем с заданной достоверностью. Приведены результаты исследований.
ЧЕЛОВЕКОРАЗУМНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СИСТЕМЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ПОДДЕРЖКИ РЕШЕНИЙ КРЕАТИВНЫХ ПРОБЛЕМ
СЕМЕНОВ Н.А., КУЗНЕЦОВ В.Н., КЛЮШИН А.Ю., МУТОВКИНА Н.Ю.
Стр. 12 — 18
В статье рассмотрены основы построения человекоразумных программных систем интеллектуальной поддержки решений креативных проблем. Интеллект человека определяется его разумом, возможностями разума, его особенностями и ошибками, включая нейрофизиологические и нейрохимические процессы, происходящие в мозге человека. Это относится прежде всего к творческой деятельности человека, в том числе к принятию решений креативных проблем учеными и группами ученых. Принятие решений происходит во всех областях человеческой деятельности и является определяющим элементом процесса управления. Зачастую приходится принимать решения в условиях неполноты информации, неопределенности и неоднозначности. Это относится, например, к принятию решений при управлении деятельностью различных хозяйствующих субъектов, которые, как правило, имеют достаточно сложную структуру и отличаются разнообразием происходящих в них процессов. Наличие у субъектов управления собственных интересов, мнений, суждений, доводов по конкретному вопросу, своего видения решения существующей проблемы вносит дополни-тельную неопределенность и предполагает предварительное согласование интересов участников процесса принятия решений. В настоящее время также остро встал вопрос о создании информационных и программных систем поддержки творческих решений, которые учитывали бы и использовали возможности и способности ученых и групп ученых. В этом случае целесообразно говорить о человекоразумных информационных и программных системах поддержки творческих решений креативных проблем.
THE OPTIMAL CONTROL SOFTWARE ENVIRONMENT FOR A NONLINEAR SYSTEM CLASS VIA QUADRATIC CRITERIA
EMELYANOVA I.I., ДЗЮБА С.М.
Стр. 19 — 21
Приведен программный комплекс синтеза оптимального управления с обратной связью одним классом нелинейных систем по квадратичному критерию. Данный комлекс базируется на специальном методе последовательных приближений. Сходимость метода последовательных приближений гарантирована в случае единственного оптимального управления. Оптимальный закон управления в рассматриваемой задаче получается при решении последовательных двухточечных краевых задач. При этом один раз требуется решить матричное дифференциальное уравнение Риккати. Данное уравнение является уравнением с полиномиальной правой частью, и для его решения использован оригинальный метод. Этот метод позволяет найти решение аналитически. В работе рассматривается частный случай динамических систем, в которых динамика описывается дифференциальными уравнениями с полиномиальной правой частью. Поэтому на каждом шаге метода последовательных приближений решение возникающей двухточечной краевой задачи можно получить с помощью упомянутого выше метода приближенного построения аналитических решений. Реализация разработанной вычислительной схемы может быть осуществлена с заранее заданной точностью. Однако в любом случае вычислительный процесс оказывается чрезвычайно трудоемким и требует привлечения специальных современных компьютерных методов и технологий. Для этого авторами разработан соответствующий вы-числительный программный комплекс. Реализация данного комплекса может быть осуществлена только с помощью символьных вычислений в распределенной среде. Разработанный комплекс имеет огромное практическое значение. Это объясняется тем, что подавляющее большинство математических моделей процессов в технике, экономике, экологии и т.д. описываются дифференциальными уравнениями с полиномиальной правой частью. Поэтому предложенный вычислительный программный комплекс может быть использован для решения соответствующих задач оптимального управления в широком диапазоне прикладной научной деятельности.
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИНТЕРПРЕТАЦИИ НЕВЕРБАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ ПУТЕМ АНАЛИЗА ОБРАЗЦОВ РЕЧИ ИЛИ ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММЫ
ФИЛАТОВА Н.Н., СИДОРОВ К.В., ТЕРЕХИН С.А.
Стр. 22 — 27
Интерпретация невербальной информации, которая содержится в образцах речи и в паттернах электроэнцефалограммы (ЭЭГ), позволяет получить количественные и качественные оценки характеристик эмоциональных реакций человека. В статье рассматривается ПО, ориентированное на решение указанной задачи. Описывается структура программного комплекса, позволяющего выполнять обработку образцов сигналов методами спектрального анализа и методами нелинейной динамики. Можно выполнить расчет спектров мощности или осуществить реконструкцию аттракторов. Для сравнения аттракторов предложены три типа признаков: длина максимальных векторов, описывающих контуры проекций аттракторов, плотность траекторий проекций аттракторов, степень разреженности матрицы плотности траекторий проекций аттракторов. Используя признаки, характеризующие геометрию аттракторов или спектры мощности, пользователь может создавать различные варианты моделей паттернов речи или ЭЭГ-сигналов. В моделях биомедицинских сигналов предусмотрен переход к нечетким признакам. Процедура фаззификации при-знаков выполняется с использованием треугольной конормы. Модуль интерпретатора эмоций осуществляет оценки трех характеристик: знака эмоции, ее уровня и направления развития (динамики эмоции). Взаимосвязь между этими характеристиками и компонентами моделей сигналов описана в виде набора нечетких правил. Программный комплекс прошел испытания на выборке речевых образцов русской, французской и немецкой речи, а также на выборках ЭЭГ-сигналов. Для русской речи точность интерпретации характеристик эмоций составила 96 %, для немецкой (из базы Emo-DB) – 92 %. Экспериментально доказано совпадение результатов интерпретации эмоций по образцам речи и ЭЭГ, зарегистрированных у одного и того же испытуемого.
О ПРИМЕНЕНИИ ЛИНЕЙНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЖИВУЧЕСТИ АСУ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ
МАТВЕЕВ Ю.Н., ГРИГОРЬЕВ В.А., СТУКАЛОВА Н.А.
Стр. 28 — 32
В статье рассмотрены способы повышения уровня безопасности и эффективности работы комплекса уничтожения фосфорорганических отравляющих веществ при нормативном уровне опасности производства путем разработки прикладных математических методов повышения надежности и живучести АСУТП объекта уничтожения химического оружия. Проведена формализация задачи управления. Сформулирована задача оптимального управления как задача максимизации. Задача оперативного управления производственным комплексом ставится в виде задачи линейного программирования. Целевая функция данной задачи – линейная функция, которая определяет максимально возможные массы отравляющих веществ, уничтожаемых за один цикл. Коэффициенты линейной функции – цена продуктов и энергетических потоков. Области допустимых значений режимных параметров технологических операций (уравнения баланса емкости, допустимые отклонения материальных потоков, диапазоны нагрузок) определяют область ограничений для целевой функции. Разработана методика определения интервалов изменения входных переменных линейной модели, которые не приводят к существенному отклонению от найденного оптимума и одновременно обеспечивают устойчивость оптимального решения при изменениях параметров модели, то есть таких интервалов, которые косвенно способствуют повышению живучести технологической системы.
ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА НА ОСНОВЕ 2D-ОПТИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
ХМАРОВ И.М., МИРЗОЯН А.С., МАЛЫШЕВ О.В., МЕШКОВ В.В., ШАХОВ С.В.
Стр. 33 — 41
В работе излагаются численные методы определения пространственного положения летательного аппарата (ЛА) по его плоскому оптическому изображению: модернизированный метод опорных точек и метод внешних контуров. В общей постановке задача сводится к определению пространственного положения твердого тела по его центральной проекции на плоскость. Каждый из методов позволяет получить точное решение задачи определения пространственного положения ЛА в системах панорамного обзора. В частности, оба эти метода позволяют определить пространственное положение ЛА на близких расстояниях между центром ЛА и приемной матрицы. При этом в случае автоматического метода внешних контуров такое определение удается осуществить в реальном времени на стандартной вычислительной аппаратуре. Предложена модификация нового метода внешних контуров по сравнению с ранее разработанными, заключающаяся в переводе и автоматизации всех вычислений с плоской физической приемной матрицы на виртуальную сферическую приемную матрицу. Практическая реализация и проверка точности метода опорных точек были осуществлены на координатно-измерительном стенде, включая трассировку приемной матрицы оптического канала. Построение и последующая обработка внешних контуров изображений ЛА осуществлялись при помощи функции трассировки, полученной на координатно-измерительном стенде. Сравниваются результаты экспериментов, полученных по методу внешних контуров, с результатами, полученными по методу опорных точек, по оценке точности определения расстояния и углов ориентации пространственного положения ЛА. Разработанные численные методы определения пространственного положения ЛА по его плоскому оптическому изображению обеспечивают значения ошибок при вычислении углов ориентации ЛА: для метода опорных точек – 1,5 градуса, для метода внешних контуров – 4 градуса. Методы реализованы в качестве соответствующих программных продуктов для систем внешнего контроля и распознавания ЛА.
АКТИВНАЯ ЛОГИКА И ЛОГИЧЕСКОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ: ОБЪЕДИНЕНИЕ ДВУХ КОНЦЕПЦИЙ
ФОМИНЫХ И.Б., ВИНЬКОВ М.М., ПОЖИДАЕВ А.К.
Стр. 42 — 48
В статье рассмотрено объединение концепций активной логики и логического программированиия. Активная логика объединяет в себе несколько формализмов так называемых рассуждений во времени, которые рассматриваются не как статичная последовательность утверждений, а как протекающий во времени процесс. Принципы, заложенные в таких логических системах, актуальны при решении сложных задач управления в режиме жесткого реального времени. Для этих задач характерно наличие ситуаций, когда превышение допустимого времени реакции на происходящие во внешней среде события чревато катастрофическими последствиями, а не плавным ухудшением качества функционирования. В основе концепции логического программирования лежит определение семантики немонотонных формализмов в терминах множеств литер, а не более сложных структур в стиле Крипке, как это имеет место в других немонотонных системах. Данное обстоятельство благотворно сказывается на вычислительной сложности логических программ. В результате объединения принципов, лежащих в основе указанных концепций, получен немонотонный формализм, отвечающий концепции активной логики и, как представляется, более простой в реализации, а также имеющий лучшие характеристики вычислительной сложности по сравнению с другими системами активной логики, существующими в настоящее время. Для предложенного формализма описана процедурная и аргументационная семантика, в которой в отличие от других систем аргументации взаимоотношения между аргументами развиваются во времени.
ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ПРОЕКТАМИ МАШИНОСТРОЕНИЯ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
СТОЯНОВА О.В., ДЛИ М.И.
Стр. 49 — 56
В статье рассмотрены методы поддержки принятия решений по управлению сложными производственными проектами машиностроения, основанные на анализе прогнозной результативности проектов. Прогнозная результативность оценивается на основании показателей достижимости целей. Расчет показателей достижимости в условиях неопределенности выполняется в соответствии с предложенными алгоритмами с применением комплексной модели проекта, где в качестве исходных данных используются коэффициенты уверенности экспертов в достижимости исходных целей. Значения показателей достижимости корректируются в процессе реализации проекта на основании фактических значений критериальных показателей целей. Проведен анализ управленческих задач, для решения которых могут использоваться предложенные методы, реализованные в виде специализированного ПО информационно-аналитической системы поддержки принятия решений. Описана методика применения данной системы на машиностроительных предприятиях. Рассмотрен пример практического использования информационно-аналитической системы для поддержки принятия решений по управлению проектом создания комплекта тягового электрооборудования гибридного привода транспортных средств.
ПРИМЕНЕНИЕ A-ЗАДАЧ В ГАРАНТИРОВАННОМ ОПТИМАЛЬНОМ УПРАВЛЕНИИ ИННОВАЦИОННЫМ РАЗВИТИЕМ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
МАТВЕЙКИН В.Г., ДЯКИН В.Н.
Стр. 57 — 66
Регулярное внедрение инноваций в производственные процессы предприятия, смена номенклатуры выпускаемой им продукции для более точного соответствия требованиям рынка являются необходимыми условиями выживания в конкурентной борьбе. Для учета влияния рисков и гарантии выполнения планов инновационного развития предлагается применение так называемых a-задач, предполагающих вероятностную оценку выполнимости ограничений математической модели объекта управления («мягкие ограничения»). Для удобства применения методов поиска решения вероятностные величины предлагается заменять интервалами их возможного изменения, применяя аппарат интервально-гарантированного оптимального управления. В статье дано описание сущности и диапазонов изменения компонент векторов и матриц a-задачи, являющихся правыми частями ограничений модели инновационного развития. Также предлагаются алгоритмы поиска решения внешней и внутренней задач для двухмодельной постановки задачи интервально-гарантированного оптимального управления инновационным развитием, учитывающие диапазоны изменения входных переменных и области допустимых решений. Информационные системы управления предприятием, позволяющие автоматизировать процессы оценки требований и условий внешней среды, оценки текущего состояния производственных процессов и ресурсов предприятия, управлять его функционированием, ставить цели и формировать план инновационного развития с учетом рисков, актуализировать их, предлагается называть АСУ инновационным развитием предприятия. В статье приводится функциональная модель процесса управления рисками и актуализации планов развития. Также дается описание информационной модели и сущностей БД, реализующих интервально-гарантированное управление инновационным развитием. Применение такого типа систем позволит гарантировать выполнение плана инновационного развития предприятия, если неопределенные параметры окажутся в указанных диапазонах их изменения.
ИНТЕРНЕТ, ГЕНОФОНД, ГЕНОМ
ОСОВЕЦКИЙ Л.Г.
Стр. 67 — 70
В статье обсуждаются проблема развития Интернета и его влияние на генофонд человечества и отдельных людей. Проводится аналогия развития Интернета с эволюцией информационной генетической системы человека, обсуждаются недостатки развития сети, выявленные в результате их сравнения. Приводятся количественные данные развития Интернета и эволюции информационной системы человека. Делается вывод о том, что дальнейший прогресс Интернета возможен за счет создания строгой и эффективной «иммунной» системы защиты и безопасности информации, а не расширения функций. Языковое общение членов ограниченного по численности коллектива (корпорации) обусловлено необходимостью объединения сил для контроля и использования членами этого коллектива природных ресурсов и их защиты от других коллективов. Специфические для малого коллектива (корпорации) согласованные внутри средства обозначения (язык) действий и объектов, необходимость конкуренции с другими коллективами за контроль над ресурсами жизнедеятельности обеспечивают преимущества коллектива в конкурентной борьбе за ресурсы. Информация в Интернете и других СМИ сегодня является одним из важнейших ресурсов, в том числе и для государства. Использование обсуждаемой аналогии Интернета как средства обмена информацией между людьми должно подчиняться историческим законам развития этих средств в эволюции человека.
НЕЙРОСЕТЕВОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ ДЛЯ ОЦЕНИВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОЙ ЭКСПОНЕНТЫ ПРОЦЕССА ЛЕВИ НА ПРИМЕРЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ БАНДОРФФA-НИЛЬСЕНА
БЕЛЯВСКИЙ Г.И., ПУЧКОВ Е.В., ЛИЛА В.Б.
Стр. 71 — 74
Применение метода главных компонент и обобщенного метода главных компонент для анализа данных не всегда оправданно, поскольку не всегда существуют моменты необходимого порядка у анализируемого закона распределе ния. В то же время продолжает расти интерес к процессам Леви в связи с их многочисленными приложениями, а процесс Леви является именно тем процессом, для которого метод главных компонент неприменим. Важным свойством процесса Леви, упрощающим анализ, является то, что этот процесс полностью определяется комплексно- значной функцией вещественного аргумента – характеристической экспонентой. Идентифицировать процесс Леви – значит найти оценку характеристической экспоненты по обучающей выборке. Свойство независимости и однородности приращений процесса Леви позволяет использовать приращения процесса в качестве обучающей выборки. В статье рассматривается задача построения нейросетевой модели для оценки характеристической экспоненты на заданном интервале изменения аргумента. Для оценки характеристической экспоненты процесса Леви предложен стохастический аналог адаптивного алгоритма обучения нейросети, использующий потенциальные функции Ланцоша. Алгоритм обучения опробован на гиперболическом распределении Бандорффа-Нильсена. Гиперболическое распределение является смесью нормальных законов, что позволило без особых усилий сгенерировать обучающую выборку. В результате нейросеть с удовлетворительной степенью точности вычислила оценку характеристической экспоненты процесса Леви.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ В РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СРЕДЕ
ФЕОКТИСТОВ А.Г., БАШАРИНА О.Ю.
Стр. 75 — 79
Одним из наиболее эффективных подходов к анализу процессов функционирования сложных систем является имитационное моделирование. Построение моделирующей программы, адекватно отображающей исследуемый объект, во многом является нетривиальной задачей и требует от ее разработчика высокой математической и программистской квалификации, тем более, когда речь идет о параллельной или распределенной программе. Таким образом, возникает потребность в высокоуровневых инструментальных средствах автоматизации этого процесса, которые позволят максимально использовать потенциал высокопроизводительной вычислительной техники и обеспечат построение сложной технологической цепочки: от специалиста-предметника, формулирующего задачу, к математику, создающему модель, затем к программисту и только потом – к тем, кто занимается непосредственно вычислениями. В статье рассматриваются новые инструментальные средства автоматизации процесса имитационного моделирования сложных систем, базирующиеся на использовании распределенной вычислительной среды для выполнения моделей. Приводится технология применения инструментальных средств при решении задач исследования сложных систем. Процесс моделирования осуществляется путем многовариантных распределенных вычислений, что позволяет существенно сократить время решения задачи. В качестве распределенной вычислительной среды предлагается использовать вычислительные кластеры, организованные на базе персональных компьютеров учебно-образовательных и научных организаций, объединенных локальной сетью. Приводятся примеры применения инструментальных средств в процессе решения ряда важных практических задач. Принципы работы, технология применения, способы и средства реализации рассмотренных инструментов обеспечивают широкий спектр использования их функциональных возможностей для имитационного моделирования сложных систем в самых различных сферах человеческой деятельности.
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОБНАРУЖЕНИЯ ОРБИТ НОВЫХ КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С ПОМОЩЬЮ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО РАСЧЕТА ВОЗМОЖНЫХ ОРБИТ
ТРУШКОВА Е.А., МАТВЕЕВ Г.А.
Стр. 80 — 87
Наблюдение и каталогизация малоразмерных объектов космического мусора в околоземном космическом пространстве требуют совершенствования применяемых методов и алгоритмов получения и обработки информации для повышения эффективности работы оптических средств. Один из подходов оперативного обнаружения и определения орбит некаталогизированных объектов космического мусора апробирован и успешно применяется на российских оптических наблюдательных наземных средствах. Однако много времени тратится на операцию полного перебора коротких серий измерений (треков) и выбор разнесенных во времени трех треков, предположительно, относящихся к одному объекту космического мусора и используемых для последующего построения возможной первоначальной орбиты. Данная статья посвящена вопросу сокращения перебора треков посредством предварительного анализа полученных измерений с помощью априорного построения границ изменения параметров возможных орбит. Вычисли-тельные эксперименты, проводимые в рамках исследования этой прикладной задачи, направлены на уменьшение средней скорости обработки одного трека при увеличении точности полученной оценки. Скорость обработки одного трека естественным образом ограничена, так как, являясь частью общей программы обработки траекторных измерений, построение оценки параметров возможных орбит для каждого трека не должно сильно влиять на общее время цикла обработки измерений. При этом уменьшение средней скорости обработки одного трека и одновременное повышение точности оценок становятся возможными при параллельной организации работы программы. Так, для оптимизации работы программы обнаружения и определения орбит новых космических объектов предлагается параллельный алгоритм построения границ изменения параметров возможных орбит для последующего выбора троек треков, допустимые области изменений параметров которых имеют непустое пересечение. Алгоритм реализован на языке Т++ для Т-системы с открытой архитектурой (OpenTS).
ВОПРОСЫ СОЗДАНИЯ АСУ КОСМИЧЕСКИМИ ПОЛЕТАМИ БЕСПИЛОТНЫХ АППАРАТОВ В ОКОЛОЗЕМНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
АРЕПИН Ю.И., ДОРОНКИНА А.Н.
Стр. 88 — 92
На сегодняшний день актуально создание АСУ космическими полетами беспилотных аппаратов в околоземном пространстве одним космическим аппаратом или их группировкой. Одно из центральных мест в задачах управления космическими полетами занимает баллистико-навигационное обеспечение, включающее постановку задач, разработку методов и алгоритмов их решения, комплекс вычислительных процедур, которые используются в дальнейшем при управлении полетом космического аппарата. Одной из задач баллистико-навигационного обеспечения является определение параметров движения космических аппаратов в пространстве (текущих и прогнозных). Навигационное обеспечение дает возможность определять и уточнять полет космического аппарата, обеспечивать наведение, сбли-жение, спуск с орбиты и т.д. Анализ процессов функционирования, проблем создания АСУ космическими полетами невозможны без построения математической модели или агрегированной совокупности моделей составных элементов, отражающих свойства объекта моделирования. Одной из основных задач космических полетов является техническая разведка из космоса, предназначенная для укрепления оборонной мощи РФ и национальной безопасности. Реализация насущных проблем в данной области для РФ возможна на основе создания группировки космических аппаратов при применении высокоэллиптических орбит. В этой связи в статье рассматривается актуальная задача построения спутниковых систем непрерывного обзора Земли на высокоэллиптических орбитах. Данная задача сводится к поиску экстремума функции от конечного числа параметров, имеющей смысл геоцентрического углового расстояния. Число параметров велико, критериальная функция сложна. Для облегчения анализа и упрощения вычислений предложены варианты понижения размерности задачи. Предложены показатели эффективности функционирования АСУ космическими полетами.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК САМОЛЕТОВ С ПОМОЩЬЮ КЛАСТЕРНОГО АНАЛИЗА
ВЕСТЯК В.А., МАЛАШКИН А.В., МАЛАШКИН А.А.
Стр. 93 — 96
Проектирование новых типов легкомоторных самолетов требует обоснования предполагаемой пассажировместимости и грузоподъемности. В фундаментальных трудах излагаются основные подходы, задачи и методы их решения, связанные с общим проектированием самолетов различного назначения, а также вопросы проектирования отдельных частей самолета. В настоящей статье уделено внимание именно автоматизации решения проектной задачи: разработан и программно реализован эффективный алгоритм модифицированного кластерного анализа данных пассажирских авиаперевозок. На основе имеющихся в литературе данных кратко обосновывается необходимость проектирования отечественного самолета пассажировместимостью до 19 человек. При проектировании борта, характеризующего конкретную авиаперевозку, учитывались следующие параметры: дальность перелета, количество пассажиров и вес коммерческого груза. В случае использования классических подходов кластерного анализа (K-means или K-medians с конечным количеством кластеров) в каждом кластере будут находиться авиаперевозки, превышающие возможности самолета, с характеристиками, соответствующими характеристикам кластера. Каждая перевозка представляет собой точку в трехмерном пространстве, оси которого имеют разную размерность (км, количество пассажиров, кг), поэтому возникает проблема измерения расстояния в таком пространстве, так как подобрать эффективную метрику в нем не представляется возможным. В связи с этим использован не упомянутый классический подход, а оригинальный метод перехода от трехмерного к одномерному пространству для кластерного анализа. Предложен и обоснован критерий остановки алгоритма. Обработаны реальные данные о 1 017 конкретных авиаперевозках. Полученные результаты могут быть использованы проектировщиками самолетов и инженерами, занимающимися разработкой облика самолета.
ОБЪЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ВЕРОЯТНОСТНОЙ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ АДЕКВАТНОСТИ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ ОСВОЕНИЯ ЭРГАТИЧЕСКИХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ ОБЪЕКТОВ
МАРТЫНОВ Д.В., АБУАБЕД Ф.Н., КОРДЮКОВ Р.Ю., ПОТАПОВ А.Н.
Стр. 97 — 103
На основании того, что у современных тренажеров моделирующее устройство имеет иерархическую (модульную) структуру построения, разработан метод, с помощью которого для каждого иерархического уровня по мере близости результатов его моделирования к действительности определяется количественная оценка адекватности имитационного моделирования в тренажере. Данный метод позволяет устранить недостатки, свойственные методу оценки адекватности тренажера в виде «черного ящика». Это является его достоинством. Однако он имеет недостаток – формирование методических ошибок. Ошибки образуются в процессе разложения функционалов объекта и модели в ряды Тейлора и ограничения в использовании их членов. Очевидно, что данную ошибку можно выявить на основании со-поставления оценок адекватности, полученных вторым и первым методами. В дальнейшем выявленную таким образом методическую ошибку можно учесть при использовании подтвержденных функционалов для получения новых статистических данных (x). При этом в случае изменения условий применения радиоэлектронных объектов нет необходимости в получении дополнительных статистических данных. При модернизации отдельных подсистем радио-электронных объектов требуются дополнительные статистические данные лишь от этих подсистем. Однако для гарантии правильности индикации сопутствующего признака конфликта применения тренажеров в процессе их испытания и сертификации желательно (по мере возможности) подтверждать его методом оценки адекватности имитационного моделирования в тренажерах по их информационному полю.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМ ПЕРСОНАЛИЗАЦИИ ПЛАСТИКОВЫХ КАРТ
ЗАЛОЖНЕВ А.Ю., ЧИСТОВ Д.В., ЛОМНЕВ В.С.
Стр. 104 — 112
Пластиковые карты (кредитные, дебетовые и другие) являются носителями персональной информации. Структура и процесс нанесения этой информации на карту со временем все более усложняются. Персонализация карт пред-полагает использование сложного оборудования и программно-аппаратных комплексов. Существуют различное настольное оборудование для персонализации небольшого количества пластиковых карт, а также высокопроизводительные машины и аппаратные комплексы для персонализации больших объемов карт. Персонализация может вы-полняться под управлением ПО, производимого разными разработчиками. Некоторые дополнительные технологиче-ские процессы могут осуществляться одновременно с персонализацией. Для выполнения этих операций требуется специализированное ПО. В статье рассматривается ПО для систем персонализации пластиковых карт, включая системы персонализации интеллектуальных карт, ПО для автоматизированных систем управления центрами персонализации, для систем контроля качества, управления упаковкой и сортировкой выпущенных карт, для персонализации ПИН-конвертов. В работе дано общее описание этапов выполнения работ и взаимодействия процессов, связанных с персонализацией пластиковых карт. Особое внимание уделяется отечественному импортозамещающему ПО.
ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ОЦЕНИВАНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ФУРЬЕ ПРИ ОГРАНИЧЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ РЕСУРСАХ
ПРОХОРОВ С.А., КУЛИКОВСКИХ И.М.
Стр. 113 — 118
Научные исследования в различных областях науки и техники требуют значительных вычислительных затрат. Более трудоемкие задачи решаются с помощью суперкомпьютеров и вычислительных кластеров, которые позволяют обрабатывать большие массивы данных. С ростом вычислительной мощности мобильных устройств стало возможным их использование для решения указанной задачи, в частности, в качестве клиентов на платформах BOINC и Folding@home. Тем не менее, несмотря на аппаратные преимущества, для повышения эффективности обработки больших массивов данных необходимо адаптировать используемые для вычислений алгоритмы с учетом специфики мобильных устройств, которые накладывают ограничения на используемые ресурсы, такие как время отклика, раз-мер используемой памяти и потребляемая мощность. Целью данной работы является адаптация численно-аналитического метода оценки коэффициентов Фурье, реализованная с помощью нахождения коэффициентов связи между различными наборами функций в базисе Лагерра. Полученные аналитические соотношения в сравнении с рекуррентными соотношениями позволили снизить временные затраты и размеры используемой памяти на хранение промежуточных наборов значений. Для подтверждения эффективности предлагаемых алгоритмов была проведена серия вычислительных экспериментов в MATLAB Profiler. Адаптированные алгоритмы оценки коэффициентов разложения при ограниченных вычислительных ресурсах были положены в основу программной реализации на реальном мобильном устройстве, которая была протестирована при обработке больших массивов данных. На основе проведенных тестов сделан анализ затрачиваемых временных ресурсов при варьировании объема исходных данных и количества членов разложения ряда Фурье.
МАСКИРОВАНИЕ ПРИВИЛЕГИЙ ANDROID ДЛЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРИЛОЖЕНИЙ
ХОРЕВ П.Б., НОВИК А.К.
Стр. 119 — 122
Операционная система Android имеет достаточно развитые средства защиты от вредоносного ПО и некоторых других распространенных угроз. Основой этой системы является подсистема привилегий, позволяющая разграничить доступ к важным системным ресурсам и конфиденциальным данным. Каждому приложению пользователь может предоставить набор привилегий, который требуется приложению для его корректной работы. В данной статье описывается один из недостатков этой подсистемы: невозможность задания опциональных привилегий. Частично рассматривается модифицированная подсистема привилегий ОС Android, предлагающая более гибкий подход к на-значению привилегий приложениям. Представлен подход, позволяющий интегрировать существующие приложения в модифицированную версию ОС Android без потери гибкости назначения привилегий. Подход основан на маскировании определенного ресурса для приложения: приложение работает с фиктивным ресурсом и не может распознать ресурс как фиктивный. Такой подход, с одной стороны, позволяет приложению работать так же, как и с реальным ресурсом, а с другой – не позволяет получить доступ к конфиденциальным данным и системным ресурсам. Предложенный подход предлагается использовать в будущих версиях ОС для усиления контроля над возможностями приложений.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭКСТРУДИРОВАННОЙ ПРОДУКЦИИ
ЗУБКОВА Т.М., КОЛОБОВ А.Н.
Стр. 123 — 128
В статье описано получение численных значений параметров качества гранул при экструдировании измельченных зерен пшеницы. Качество экструдированной продукции в основном зависит от прочности и однородности гранул. Область применения готового продукта может изменять требования к качеству в широких пределах. Прочность гранулы оценивается импульсом нормальных напряжений, смешивание и однородность – импульсом касательных напряжений, возникающих в обрабатываемом материале в процессе экструдирования. На основании математической модели, описывающей технологический процесс, разработано программное средство, которое позволяет вычислять технико-экономические параметры: производительность, КПД, мощность, время прессования, силу, действующую на рабочие органы, крутящий момент, а также импульсы нормальных и касательных напряжений. На основании проведенных физических экспериментов получены численные значения прочности, крошимости и увеличения объема гранул при определенных кинематических, геометрических и конструктивных параметрах шнека экструдера. При тех же заданных значениях параметров был проведен вычислительный эксперимент с использованием разработанного программного средства. С помощью второго программного средства были получены эмпирические зависимости, связывающие показатели качества готовой продукции с импульсами нормальных и касательных напряжений. Для улучшения визуализации полученных результатов построены поверхности отклика. На них графически отображаются зависимости прочности, крошимости и увеличения объема от импульсов нормальных и касательных напряжений. Таким образом, проводя вычислительные эксперименты (используя первое программное средство) и варьируя широким диапазоном данных (кинематических, конструктивных, геометрических), можно прогнозировать численные значения параметров качества готовой продукции. Это позволяет на этапе эскизного проектирования создавать экструзионную технику с заданными требованиями и характеристиками.
РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ РАЗНОСТЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АППРОКСИМИРУЮЩИХ ФУНКЦИЙ MATHCAD
БАКУШЕВ С.В.
Стр. 129 — 135
Рассматриваются вопросы аппроксимации встроенными функциями MathCAD результатов решения задач механики деформируемого твердого тела методом конечных разностей. Показано, что наиболее приемлемой встроенной аппроксимирующей функцией математического пакета MathCAD при решении задач механики деформируемого твердого тела, когда искомые параметры задачи выражаются одно через другое при помощи производных, является кубическая сплайн-интерполяция кубическим сплайном с использованием функции предсказания. Обосновывается положение о том, что если искомые параметры задачи выражаются одно через другое при помощи производных, то повторное использование конечноразностных операторов для их определения, а также линейная аппроксимация данных для определения внеузловых значений являются неприемлемыми и приводят к значительным погрешностям. Кроме того, использование последовательности первых производных для определения искомых параметров задачи приводит к потере данных и невозможности вычислений. Рассмотрен конкретный пример об изгибе стального шарнирно опертого стержня, нагруженного равномерно распределенной нагрузкой.
КЛАСТЕРИЗАЦИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ПО ГОЛОСУ С ПОМОЩЬЮ УЛУЧШЕННЫХ САМООРГАНИЗУЮЩИХСЯ РАСТУЩИХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ
ВАГИН В.Н., ГАНИШЕВ В.А.
Стр. 136 — 142
В данной работе рассматривается применение метода обучения без учителя на основе самоорганизующихся растущих нейронных сетей для задачи кластеризации пользователей по голосу. В качестве модели пользователя в статье используется набор мел-частотных кепстральных коэффициентов. Данный набор получается путем применения фильтра специального вида к частоте звукового сигнала, переведенной в мел-частотную шкалу. Основным отличием данной работы является учет динамики изменения мел-частотных кепстральных коэффициентов, которая также со-держит информацию о пользователе. Возможность появления новых уникальных пользователей в процессе функционирования системы делает невозможным использование многих классов нейронных сетей, так как обучение сети на новом наборе данных приведет к нарушению функционирования, «забыванию» результатов предыдущего обучения. Нейронные сети для интерактивного обучения накладывают ограничение на максимальное количество кластеров, которое неизвестно для данной задачи, и в общем случае требуют некоторого априорного знания входных данных (для установления пороговых значений и т.д.), которое сложно обеспечить на практике. Самоорганизующиеся растущие нейронные сети позволяют производить обучение на этапе всего функционирования системы, не требуют априорных знаний ни о пользователях, ни об их количестве. Динамическая структура нейронной сети позволяет создавать неограниченное число новых кластеров при появлении новых уникальных пользователей. Таким образом, данный метод позволяет построить гибкую систему кластеризации пользователей по голосу, адаптирующуюся под изменяющиеся входные данные.
МЕТОД ПЛАНИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ АДМИНИСТРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТЬЮ
ЛОГИНОВ И.В., ГРИШАКОВ В.Г., ДЕМЕНТЬЕВ Д.Н., ВЕРИЖНИКОВ М.В.
Стр. 143 — 149
Развитие корпоративных телекоммуникационных систем связано с расширением перечня предоставляемых услуг и повышением требований к их качеству. Основной тенденцией развития является значительное снижение времени активного предоставления услуги связи одного поколения из-за прогресса в области телекоммуникационных технологий. Развитие телекоммуникационных сетей в соответствии с изменением потребностей абонентов в услугах связи, изменением условий применения и развитием коммуникационных технологий реализует система административного управления. Значительные качественные и количественные изменения управляемого объекта требуют изменения самой системы административного управления. Существующие методы анализа, синтеза и оптимизации, применяемые при управлении развитием систем административного управления, предполагают реинжиниринг управленческих и технологических процессов администрирования. Однако они ориентированы на широкий класс задач и не адаптированы к интегральному реинжинирингу процессов управления услугами связи. Для решения проблемы обоснования предпочтительного направления совершенствования системы управления в работе предложен метод планирования развития. Он заключается в представлении системы управления сетью связи в соответствии с методологией eTOM на уровне технологических процессов. В зависимости от планируемого изменения телекоммуникационной системы на уровне услуг предложено прогнозировать требования к системе управления. На основе требований к возможностям системы управления по поддержке заданного перечня услуг связи предложено определять перспективные направления совершенствования – перечень технологических процессов управления. Для этого разработан алгоритм оптимизации распределения ресурсов на совершенствование процессов управления. Результатом применения метода является план (программа) развития системы управления. Он определяет перечень процессов, подвергаемых реинжинирингу, объем требуемых ресурсов и перечень мероприятий совершенствования.
ФОРМИРОВАНИЕ ПРИОРИТЕТОВ РАЗВИТИЯ ПЕРСОНАЛА В АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ
ГОЛОВИНА Е.А.
Стр. 150 — 156
В статье рассматриваются особенности автоматизации системы обработки информации для процесса управления развитием персонала в условиях машиностроительного предприятия. Ставится вопрос о необходимости совершенствования данного процесса на основе формирования единого подхода к обработке информации и принятию решений. Предлагается модель обработки информации на основе цикла непрерывного совершенствования Деминга–Шухарта. Подробно описывается анализ уровня развития персонала как задача обработки сложной структуры трудно формализуемых показателей. В качестве главной особенности показателей персонала рассматривается наличие у них критических уровней. С целью учета данной особенности предлагается индикативный подход к решению задачи, в рамках которого разработана методика. В методике построение вектора приоритета для направлений развития персонала в поставленной задаче предлагается определять на основе анализа уровня развития как групповых, так и глобального критериев. В статье приводится алгоритм реализации программного комплекса, описываются его особенности. Обосновывается выбор среды Delphi 7.0 с использованием средств работы с БД Oracle для разработки программного комплекса. На основе последовательного применения компетентностного подхода предлагается универсальная структура данных о персонале для проведения анализа. В качестве основы структуризации информации используется концепция, характерная для построения профессиональных стандартов. Программный комплекс пред-назначен для специалистов по управлению персоналом, планирующих мероприятия по развитию персонала. Апробация разработанного программного комплекса в условиях машиностроительного предприятия показала его эффек-тивность.
КОГНИТИВНАЯ КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ
БУТЕНКО Д.В., БУТЕНКО Л.Н.
Стр. 157 — 160
В статье рассматривается использование концептуальных методов анализа и моделирования применительно к финансово-экономической деятельности. Результаты анализа существующих моделей финансово-экономической стабильности и гомеостатический подход позволяют разработать новую модель для поставленной задачи поддержки принятия управленческих решений в аспекте финансово-экономической устойчивости производственно-торгового предприятия. Авторы описывают такую модель, ее преимущества и возможности использования, в частности про-гностический аспект и перспективу создания автоматизированной системы для поддержки процесса управления предприятием. Модель представляет собой связанный граф в виде шестилучевой звезды, состоящий из двух треугольников, один из которых описывает хозяйственную, а другой – финансовую составляющую предприятия. Все компоненты модели связаны между собой прямыми, обратными и перекрестными связями, что позволяет анализировать существующее положение и прогнозировать результаты управляющих воздействий на тот или иной компонент с целью достижения устойчивого положения предприятия. Предложенная модель является новой, апробирована на ряде существующих предприятий и позволяет эффективно автоматизировать процесс поддержки управленческих решений.
ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА АНАЛИЗА ОТКАЗОУСТОЙЧИВОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ВЕРШИННОЙ ЦЕЛОСТНОСТИ ГРАФА
БЫКОВА В.В., КИРИЛЛОВ Ю.И.
Стр. 161 — 165
В настоящее время в связи с применением графовых моделей при проектировании отказоустойчивых сложных технических систем особое внимание уделяется исследованию мер целостности графов. Вершинная целостность – одна из детерминированных мер целостности графа. Система считается полностью работоспособной, если соответствующий ей граф связный. Вершинная целостность позволяет оценить частичную потерю работоспособности системы вследствие отказа ее элементов. Вершинной целостностью графа G = (V, E) называется величина I(G) = = min S  V {| S | + w(G – S)}, где w(G – S) – порядок наибольшей компоненты связности графа G – S, который получа-ется из G удалением всех вершин, входящих в S. Значение w(G – S) характеризует размер самого крупного фрагмента системы, образованного после выхода из строя сразу всех элементов из S. Понятие вершинной целостности графа введено Багга, Барфутом, Энтрингером и Свортом. Известно, что задача вычисления I(G) для графа общего вида является NP-трудной. Для нахождения точного значения вершинной целостности необходимо знание всех сепараторов графа. В работе представлены алгоритм и программные средства нахождения приближенного значения I(G). Предлагаемый алгоритм ограничивается рассмотрением всех минимальных сепараторов, поэтому дает лишь верхнюю оценку вершинной целостности. Трудоемкость алгоритма полиномиально зависит от числа вершин и числа минимальных сепараторов входного графа. Результаты экспериментов показали, что вычисленные оценки являются хорошими и часто достижимыми. При выполнении вычислительных экспериментов точное значение вершинной целостности определялось с помощью исчерпывающего перебора всех сепараторов входного графа.
ШАБЛОН АГЕНТА-МЕДИАТОРА ДЛЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СЕНСОРНЫХ СЕТЕЙ
ИВАЩЕНКО А.В., МИНАЕВ А.А., СПОДОБАЕВ М.Ю.
Стр. 166 — 170
Статья посвящена реализации концепции Интернета вещей (Internet of things, IoT) при решении задач распределенной диагностики в технической сфере и медицине. Для обмена информацией в сенсорной сети как открытой, распределенной и самоорганизующейся системе предлагается разработать ПО устройств диагностики, основанное на мультиагентной технологии. В качестве решения предлагается шаблон агента-медиатора, реализующего посреднические функции в беспроводной сенсорной сети (сеть под управлением такого ПО предлагается называть медиатор-ной). Устройства сбора информации под управлением агента-медиатора не только реализуют свое непосредственное назначение, но и участвуют в передаче информации между сторонними устройствами, адаптируя интервалы дискретизации событий сбора данных и обмена сообщениями. Таким образом обеспечивается балансировка загрузки сен-сорной сети в части перераспределения нагрузки на датчики в соответствии с темпом возникающих событий. В статье рассматриваются функциональность и архитектура агента-медиатора, описывается шаблон (паттерн) с помощью диаграммы классов UML, а также приводятся особенности его реализации на практике для сенсорной сети с использованием свободной ОС реального времени для встраиваемых систем FreeRTOS. Описанное решение было апробировано на практике в рамках одной из задач медицинского мониторинга при реализации устройств контроля процессов внутривенной инфузии. Преимущества предлагаемого решения в адаптивности за счет перераспределения соединений узлов сети связи в зависимости от текущей нагрузки, интероперабельности, так как сеть связи конфигурируется и развивается по принципам самоорганизации и новые узлы могут самостоятельно входить в сеть, и устой-чивости к сбоям.
ПРОГРАММНАЯ ПЛАТФОРМА ДЛЯ ОПЕРАТОРА 6PL
ИВАЩЕНКО А.В., АНДРЕЕВ М.В.
Стр. 171 — 174
В статье по аналогии с логистическим оператором 5PL предлагается реализовать концепцию 6PL, в основе которой лежит метод кондициального управления взаимодействием в многоакторной интегрированной информационной среде. Приводятся результаты анализа современных уровней логистических услуг и особенностей их организации в контексте применения современных информационно-коммуникационных технологий для построения единого информационного пространства и виртуализации взаимодействия участников логистической цепи поставок. Предлагается концепция 6PL-оператора. На уровне 6PL производится формирование условий взаимодействия участников логистической цепи поставок в интегрированной информационной среде. Эти условия выражаются в виде контрактных отношений, отражающих устойчивое сотрудничество акторов. В отличие от логики оператора 5PL, который не изменяет условия взаимодействия и не ограничивает принятие решений акторами, оператор 6PL может формировать новые контрактные отношения, которые определяют долгосрочную кооперацию или конкуренцию между акторами. Приводится перечень компонентов программной платформы, реализующей концепцию оператора 6PL. Программная платформа 6PL может быть использована в системах управления ресурсами логистической цепи поставок, системах производственного планирования, Интернет-порталах, системах управления предприятиями, моделирования бизнес-процессов и поддержки принятия решений.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОННОГО ОБУЧЕНИЯ ECOLE
МУРОМЦЕВ Д.И., КОЗЛОВ Ф.А.
Стр. 175 — 179
В статье описывается новый подход к автоматизированному анализу знаний и рейтингов студентов системы электронного обучения ECOLE (Enhanced Course Ontology for Linked Education) с использованием статистических методов и семантических технологий. ECOLE является системой электронного обучения, функционал которой основан на использовании онтологий и семантических технологий. Описанный в статье подход дает возможность, используя неявные связи между объектами онтологий в системе, производить оценку знаний студентов по определенным предметным терминам, предметным областям и учебным курсам. Данные оценки позволят студентам осуществлять мониторинг своей успеваемости и корректировать процесс обучения. Оценка знаний студентов по предметным терминам складывается из предопределенных наборов метрик и алгоритмов. В статье рассматривается понятие значения предметного термина в образовательном процессе. Значение и оценка знания предметного термина позволяют рассчитывать рейтинг знания студентами предметных областей и учебных курсов.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ СИНТЕЗА И АНАЛИЗА ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ПО СХЕМЕ РАСПОЛОЖЕНИЯ ФОРСУНОК В МАШИНЕ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК
ЛОГУНОВА О.С., САФОНОВ Д.С.
Стр. 180 — 186
В работе описана интерактивная система анализа и синтеза проектных решений по схеме расположения форсунок системы вторичного охлаждения в машине непрерывного литья заготовок. Основным назначением системы является поиск оптимальных позиций форсунок в межроликовых пространствах с точки зрения заданного критерия оптимальности теплового поля непрерывнолитой заготовки. Система логически разбита на три подсистемы: подсистему ведения нормативно-справочной информации, подсистему прогностического моделирования и оптимизации, подсистему накопления и визуализации данных. С учетом данной структуры рассмотрена декомпозиция системы на программные модули. Ядро системы составляет модуль прогностического моделирования и оптимизации, осуществляющий поиск оптимальных позиций форсунок при помощи итерационного моделирования теплового состояния за-готовки в зависимости от заданной схемы расположения форсунок и последовательной корректировки схемы для достижения минимальных значений критерия. Помимо ядра, система содержит модули редактирования нормативно-справочной информации, загрузки/выгрузки данных и визуализации результатов. Программная реализация системы выполнена с использованием объектно-ориентированного подхода на языке программирования Java. В качестве платформы для построения пользовательского интерфейса используется Netbeans Platform. Приводятся краткое описание интерфейса системы и пример использования системы для синтеза оптимального проектного решения по схеме расположения форсунок для условий действующей машины непрерывного литья заготовок.
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АЛГОРИТМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ПЕРЕХОДОВ В САПР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ КОВКИ ВАЛОВ
КОНОВАЛОВ А.В., КАНЮКОВ С.И.
Стр. 187 — 191
Применение основных положений теории разработки генетических алгоритмов для решения задачи автоматизированного проектирования подготовительных переходов ковки показало целесообразность такого подхода к решению трудно формализуемых задач в САПР технологических процессов ковки валов на прессах. В статье описан разработанный генетический алгоритм автоматизированного проектирования основных переходов ковки валов на прессах. Рассмотрена типовая схема основных переходов ковки на примере ковки валов типа «ротор». Приведено описание алгоритма формоизменения геометрии ступеней заготовок по переходам, введено понятие относительного смещенного объема как величины, корреляционно связанной с временем ковки. На основании этого понятия формализовано условие прекращения процесса ковки в каждом переходе. Разработан генетический алгоритм автоматизированного проектирования основных переходов ковки валов на прессах с использованием базовых понятий теории вероятностей и математической статистики. Разработанный алгоритм обладает свойствами самоусовершенствования и автоподстройки к реальным условиям производства, что не только существенно облегчает работу пользователей с системой, но и создает предпосылки для успешного тиражирования САПР технологических процессов ковки валов на прессах на различных предприятиях.
СТРАТЕГИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АГЕНТОВ ГРАФИЧЕСКОГО РЕДАКТОРА САПР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ КОВКИ
КОНОВАЛОВ А.В., АРЗАМАСЦЕВ С.В., МУЙЗЕМНЕК О.Ю.
Стр. 192 — 198
При разработке систем автоматизированного проектирования технологических процессов большое внимание уделяется взаимодействию отдельных частей и системы в целом. Для этих целей используется мультиагентный под-ход, согласно которому агенты представляют собой сущности, способные воспринимать свое окружение и изменять его своими действиями. На примере графического редактора, являющегося самостоятельной и независимой состав-ляющей системы автоматизированного проектирования технологических процессов ковки на молотах и прессах, рассмотрены вопросы представления графической информации в процессе проектирования поковок. Графический редактор является мультиагентной системой, в которой агенты имеют вид специальных программ, определяющих законы существования агента, его поведение и возможность отображения. Функция агента – выбор своего поведения в зависимости от полученной им информации от других агентов или от окружающей среды, под которой понимаются система автоматизированного проектирования и непосредственно пользователь системы. Цель агента – выбор наилучшего действия, направленного на корректное и полное представление геометрической информации. В работе рассматриваются вопросы выбора агентов для представления графической информации в системе, их состав и взаимосвязанное поведение, а также свойства и принципы функционирования в условиях неопределенности. Стратегия поведения агентов строится на основе аппарата математической логики с учетом того, что задача проектирования поковок является слабо формализуемой. Разработана концепция взаимосвязанного и согласованного поведения агентов при выборе действий и принятии решений. Приведены правила реакции системы на запуск выбранных агентов в зависимости от меры полезности, гарантирующие корректное и полное представление геометрической информации в графическом редакторе системы автоматизированного проектирования технологических процессов ковки на молотах и прессах.
ГЕОКОДИРОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ В QUANTUM GIS С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БАЗЫ ДАННЫХ ЯНДЕКС
СТЕПАНОВА Л.А., ЗАЙЦЕВА Е.Н.
Стр. 199 — 203
В статье рассмотрены координатные и атрибутивные характеристики пространственных данных Публичной кадастровой карты, размещенной на официальном сайте Росреестра и карте портала Яндекс. Выявлено, что число пространственных объектов на Яндекс.Картах превышает число объектов Публичной кадастровой карты в 2–3 раза, однако отличием Публичной кадастровой карты является наличие объектов, поставленных на учет в Государственном кадастре недвижимости. В статье приведено определение процедуры геокодирования и обоснована применимость геокодирования при создании ведомственного ГИС-проекта в свободно распространяемом открытом программном обеспечении Quantum GIS (QGIS). Приводится описание возможностей использования Компонента API Яндекс. КартГеокодер. Описывается выполнение пакетного геокодирования модулем RuGeocoder с использованием БД Яндекса. Прове-ден анализ правильности выполнения процедуры геокодирования, выявлены причины некорректно выполненного геокодирования и предложены пути их устранения. В статье представлены результаты, полученные при проведении работы по геокодированию 74 объектов ведомственного недвижимого имущества по адресам. Анализ результатов обработки показал, что правильно было геокодировано 67 адресов, для 7 объектов Геокодер вернул координаты центра улицы для зданий, не существующих на Яндекс.Карте. В заключение делаются основные выводы по дальнейшему использованию полученного картографического материала, а также описана целесообразность использования процедуры геокодирования для актуализации объектов карты при незначительных затратах времени.
ВОПРОСЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПОДСИСТЕМЫ САПР УСТРОЙСТВ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКИ ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРИРОДА ТЕХНОГЕНИКА
СОЛЬНИЦЕВ Р.И., ДО СУАН ЧО
Стр. 204 — 209
Выбрасываемые в атмосферу вредные примеси не только уничтожают живую природу и отрицательно воздействуют на здоровье людей, но и изменяют свойства самой атмосферы, что может привести к нежелательным экологическим и климатическим последствиям. Поэтому проблема снижения загрязняющих веществ в настоящее время особо актуальна. Решить ее возможно с помощью замкнутой системы управления «Природа–Техногеника» (ПТ), обеспечивающей минимизацию загрязняющих веществ, поступающих от техногенных объектов, путем регулирования агрегатов очистки источников этих загрязняющих веществ. Содержание загрязняющих веществ в потоке атмосферного воздуха в значительной степени обусловлено метеорологическими условиями, а именно: скоростью и направлением ветра, температурой, влажностью, давлением. Эти факторы влияют на накопление, перенос и рассеивание вредных веществ. В этой связи задачей управления в замкну-той системе управления ПТ является непрерывное обеспечение метеорологической поддержки. Для этого необходимо разработать устройства метеорологической поддержки, включающие блоки накопления, обработки метеорологических данных, ввода их в блок управления очистными агрегатами с целью компенсации нежелательных отклонений от заданных критериев устойчивости и качества замкнутой системы управления ПТ как системы автоматического управления. Решение этой задачи невозможно без разработки и применения САПР устройства метеорологической поддержки. Данная статья посвящена процессу создания и тестирования подсистемы САПР устройства метеорологической поддержки, являющейся необходимым инструментом проектирования замкнутой системы управления ПТ.
БАЗА ДАННЫХ ПО БИОРЕАКТОРАМ
МЕНЬШУТИНА Н.В., ИВАНОВ С.И., ВОРОБЬЁВА Е.С.
Стр. 210 — 213
В настоящее время большое внимание уделяется развитию биотехнологических процессов, важным элементом которых является биореактор. В связи с развитием современной промышленности количество и многообразие вы-пускаемых биореакторов постоянно увеличивается. Для систематизации данных о промышленных биореакторах с помощью пакета Microsoft SQL Server 2008 R2 была создана БД «Bioreactors» (Биореакторы), в которой системати-зированы как сами аппараты, так и их основные технические и эксплуатационные характеристики. Для удобства эксплуатации разработанного программного продукта необходимо обеспечить максимально комфортное взаимодействие пользователя с программой, поэтому с помощью программного пакета Microsoft Visual Studio 2010 было разработано приложение, представляющее собой графический интерфейс БД. Приложение позволяет получать информацию о биореакторах, производителях, средствах автоматизации и другие данные в виде таблиц с возможностью сортировки сведений. Таблицы предназначены как для внесения в базу информации о новых моделях аппаратов, компаниях и измерительных приборах, так и для корректировки и обновления существующей информации. Часть программных окон оснащены графическими областями для наглядного представления конструкции биотехнологиче-ского аппарата. Полученный программный продукт имеет интерфейс, адаптированный для пользователей без знания языка запросов SQL. Для автоматического пополнения данных программного продукта был создан модуль ПО, позволяющий в автоматическом режиме анализировать, собирать и классифицировать информацию с web-сайтов производителей биореакторов для наполнения и актуализации имеющейся БД. Используемый в модуле подход основан на анализе DOM-дерева, а также комбинации таких методов, как HtmlAgilityPack и Data Extracting SDK.
АЛГОРИТМ И ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ГРАВИТАЦИОННОГО СЕПАРАТОРА КОЛОННОГО СТРУЙНО-ЭМУЛЬСИОННОГО РЕАКТОРА
СЕЧЕНОВ П.А.
Стр. 214 — 219
В статье рассматривается технология создания имитационной модели процессов физического и химического взаимодействия дисперсных частиц шихты и продуктов реакций, витающих в потоке несущего высокотемпературного газа, выбранная на основе сравнения базовых концепций и готовых инструментальных решений имитационного моделирования (Vensim, GPSS, Simula, AnyLogic, MATLAB и др.) с объектно-ориентированными языками програм-мирования (Delphi, Visual Basic, Visual C# и ActionScript 3.0). Для реализации поставленной задачи использован объектно-ориентированный язык программирования ActionScript 3.0. Отображены структура и алгоритм программной реализации имитационной модели гравитационного сепаратора колонного струйно-эмульсионного реактора: показан обмен данными между основным модулем и классами программы (конденсированных частиц, газовых частиц, класса расчетов, класса отображения графиков и класса для отображения времени). Обмен данными между дополнительными классами не осуществляется, следовательно, если необходима модификация одного класса, меняется сам класс и, если изменились параметры создания экземпляра класса, место вызова данного класса из основного модуля. Для каждого класса показаны основные возможности, предназначение, входные и выходные параметры, функции. Более подробно рассмотрены основные функции главного модуля, которые включают взаимодействие и вызов процедур и функции как внутри основного модуля (упругое и неупругое столкновение двух частиц), так и с функциями и процедурами выделенных классов (создание и удаление частиц из классов конденсированных и газовых частиц, проверка пересечения частиц в классе расчетов). Представлена получившаяся имитационная модель гравитационного сепаратора колонного струйно-эмульсионного реактора с описанием следующих возможностей: ввод параметров, наблюдение движения частиц в гравитационном сепараторе и отображение статистических данных и графиков в реальном времени, проведение исследований на модели (влияние начальных параметров: количество и соотношение подаваемых частиц руды и углерода, масштаб и скорость растворения частицы, начальная скорость потока газовзвеси), подбор оптимальных параметров.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ УЧЕТА И ХРАНЕНИЯ КЛИНИЧЕСКОЙ И СОЦИОДЕМОГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ О БОЛЬНЫХ
ИВАНОВ С.И., ГОЛУБЧИКОВ М.А., ТАРУТИНА Н.В., САФАРОВ Р.Р.
Стр. 220 — 225
В статье рассмотрены ПО и операционная БД для учета и хранения клинической и социодемографической информации о больных. Описаны функционал ПО и роли, присутствующие в системе. ПО позволяет собирать различную информацию о больных, классифицировать ее, строить аналитические отчеты в разных представлениях информации и проводить математическое и компьютерное моделирование состояния больного и хода течения его болезни. Кроме этого, рассмотрены архитектура ПО, представлены инструменты его разработки. ПО было разработано на языке программирования C#. Выбор этого языка обусловлен его высокой гибкостью, широкой поддержкой и кросс-платформенностью. Для хранения данных использовалась современная NoSQL СУБД MongoDB, позволяющая хранить бесструктурные данные и имеющая высокую скорость доступа к ним. Для инструментов разработки приведено их описание и рассмотрены их сильные и слабые стороны, обоснован выбор использования этих инструментов при разработке ПО. Отдельное внимание уделяется безопасности работы ПО. Описаны используемые протоколы шифрования данных и подходы, позволяющие минимизировать угрозу безопасности данных и предотвратить возможность их фальсификации. В работе описан принцип работы ПО с использованием электронно-цифровой подписи, приведены ссылки на нормативную базу. На текущий момент разработка такого ПО является крайне актуальной за-дачей, позволяющей упростить процесс лечения и ускорить научные исследования, направленные на борьбу с новыми тяжелыми заболеваниями.
МЕТОДЫ ОПТИМАЛЬНОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ФОРМИРОВАНИЯ ТУРНИРНЫХ ТАБЛИЦ
ГЛУШАНЬ В.М., КАЖАРОВ А.А., ПОНОМАРЕВ В.К.
Стр. 226 — 232
В статье рассматриваются вопросы оперативного проведения жеребьевки и создания средствами компьютерных технологий турнирных таблиц для спортивных соревнований. Этот процесс, если он проводится вручную и при большом количестве участников соревнования, достаточно трудоемок. Целью жеребьевки является рассеивание игроков по разным группам таким образом, чтобы все группы имели примерно одинаковый суммарный рейтинг и при этом в каждую из них входили игроки из разных регионов. При организации турниров, в которых будут соперничать только по одному участнику от каждого региона, а регионов не очень много, жеребьевка особой проблемы не составляет. Ситуация значительно усложняется, когда от одного региона заявки на участие в турнире поданы несколькими представителями. В этом случае задача становится двухкритериальной. Необходимость учета регионального фактора вытекает из того, что часто в списке участников соревнований находятся игроки, имеющие потенциально общие интересы, которые могут привести к различного рода сговорам неспортивного характера. В статье рассмотрены некоторые как традиционные, так и нетрадиционные методы жеребьевки, проанализированы их возможности. Для автоматизированного формирования оптимальных турнирных таблиц была использована эвристика змейки. На ее основе разработаны алгоритм и программный продукт, проведены его исследования на достаточно большом количестве тестовых примеров. По предварительным оценкам компетентных членов судейской коллегии Международной федерации настольного тенниса, разработанный программный продукт в основном удовлетворяет требованиям по качеству автоматически создаваемых турнирных таблиц и позволяет многократно сократить время их формирования.