Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 3 за 2020 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам |

11. Моделирование траектории движения космического объекта в зоне действия комплексов обнаружения в среде Mathcad [№3 за 2020 год]
Авторы: Калинин Т.В., Куликов С.В., Хрестинин Д.В., Кознев А.С.
Просмотров: 6598
При освоении околоземного космического пространства пришлось столкнуться со всевозрастающей опасностью, вызванной ростом количества объектов космического мусора. В силу этого одной из задач радиолокационных и оптико-электронных средств мониторинга околоземного космического пространства является прогнозирование траекторного движения такого рода объектов. В статье приведены основные положения методики моделирования траектории движения космического объекта в зоне действия наземного радиотехнического и оптико-электронного комплекса космического базирования мониторинга околоземного космического пространства с использованием среды Mathcad. Обоснован достаточно адекватный и в то же время легко внедряемый в реальном масштабе времени способ получения траекторных данных при моделировании околоземной космической обстановки. Объектом исследования является траектория движения космического мусора искусственного происхождения в зоне действия комплекса обнаружения изменений в обстановке околоземного космического пространства, предметом исследования – модель траектории движения объекта космического мусора искусственного происхождения (техногенного) как составная часть модели обнаружения и сопровождения активными радиотехническими и пассивными оптико-электронными комплексами мониторинга околоземного космического пространства. Методика моделирования полета космического объекта в зоне действия станции основана на эллиптической теории движения. Параметры зоны действия и технические характеристики радио-технического комплекса определяются его предназначением. Методика движения объекта в поле зрения оптико-электронного комплекса, помимо эллиптической теории движения, учитывает технические параметры комплекса, характеристику его движения на околоземной орбите. Основным результатом исследования являются предложенные методики моделирования, которые позволяют, используя ограниченные вычислительные и графические возможности системы компьютерной математики, достаточно адекватно моделировать траекторию движения космического объекта в зоне действия наземного радиотехнического комплекса с заданными параметра-ми, а также формировать вектор траекторных измерений в различных системах координат, в том числе и пассивных средств оптико-электронной локации. Направлениями дальнейшего совершенствования методик являются учет возмущающих факторов, действующих на космический объект при его движении, а также моделирование процессов обработки траекторных измерений маневрирующих космических объектов с различными гипотезами о характере ускорения движения.

12. Обзор динамических задач маршрутизации транспорта [№3 за 2020 год]
Авторы: Кубил В.Н., Чернышев Ю.О.
Просмотров: 3053
Задачи маршрутизации транспорта справедливо занимают ключевое место в области оптимизации логистических процессов и уже более полувека привлекают широкое внимание исследователей своей сложностью и практической значимостью. В данной статье внимание сосредоточено на относительно новом направлении исследований динамических задач маршрутизации транс-порта. Приведены предпосылки его формирования, связанные с глобализацией и развитием информационных и коммуникационных технологий. Изложена краткая история данного подкласса задач со ссылками на работы авторов, внесших значительный вклад в его исследование. Показаны принципиальные отличия динамических задач маршрутизации транспорта от их статических аналогов. В качестве примеров практического приложения рассмотрены сфера продаж, аварийно-спасательные и ремонтно-сервисные компании, курьерские службы, системы заказа транспорта, экстренные службы и услуги такси. Представлен обзор разновидностей детерминированных и недетерминированных задач. Среди основных динамических параметров задач рассмотрены запросы на вывоз и доставку, время запросов, величина спроса, время пути транспортного средства и другие. Рассмотрены основные подходы к решению динамических задач маршрутизации транспорта и указаны наиболее популярные методы и алгоритмы, включая поиск с запретами, переменный поиск окрестностей, методы вставки, метод ближайших соседей, генерация столбцов, генетические алгоритмы, муравьиные алгоритмы, методы роя частиц. Сделан вывод об актуальных тенденциях исследований в данной области, связанных с постановкой комплексных вариантов динамических задач маршрутизации транспорта и разработкой эффективных методов глобальной оптимизации для их решения.

13. Параллельные процессы и программы: модели, языки, реализация на системах [№3 за 2020 год]
Авторы: Кутепов В.П., Ефанов А.А.
Просмотров: 5657
Предлагаются модели и языки параллельных процессов и программ, имеющие более широкие возможности для описания параллелизма по сравнению с известными моделями и языками, созданными для этой цели. Понятие актора, выполнение актов и взаимодействие акторов при выполнении процесса – базовые элементы описания процессов. В качестве общей формы задания процессов используются си-стемы рекурсивных уравнений, правыми частями которых являются группы взаимодействующих при выполнении процесса акторов. Графическая и текстовая формы описания процессов и принцип инициализации выполнения акта по готовности поступающих на входы соответствующего ему актора сигналов (данных) от влияющих на него акторов создает необходимые условия для эффективного описания процессов, их анализа, модификации и параллельного выполнения. Интерпретация акторов процесса как процедур обеспечивает прямой переход от языка процессов к высокоуровневому языку модульного потокового параллельного программирования. Рассмотрены главные проблемы реализации предложенных языков на компьютерных системах: однозначное именование порождаемых при взаимодействии процессов актов, организация управления процессами на компьютерных системах. В статье рассматриваются более общие (в отличие от классических) модель и язык процессов. Они позволяют описывать группы взаимодействующих процессов при задании общего процесса в виде системы процессных уравнений. Динамически порождаемое структурное описание причин-но-следственных зависимостей между акторами процесса в группах и использование механизма активизации актора при поступлении необходимых сигналов (данных) на соответствующие его входы обеспечивают без ограничений реализацию параллелизма и асинхронности при выполнении актов процесса. Использование рекурсивных определений переменных в системе уравнений, описывающей процесс, создает условия для динамического порождения групп процессов. На основе описанной в статье модели процессов создан язык параллельного программирования, реализуемый на компьютерных системах.

14. Особенности SDN-технологии от Cisco Systems [№3 за 2020 год]
Автор: Лисецкий Ю.М.
Просмотров: 7658
Статья посвящена программно-определяемым сетям, занимающим в настоящее время доминирующее положение по сравнению с классическими сетями, которые с их традиционными инструментами управления и автоматизации оказались не готовыми к современной динамике изменений конфигурации и масштабирования, а также к виртуализации. Концепция распределенного управления, при которой вся интеллектуальная составляющая работы сети была распределена по сетевому оборудованию, стала недостаточно эффективной. Именно этим обусловлено появление новой концепции и технологии SDN (Software-defined Networking) – сети, в которой уровень управления отделен от уровня передачи данных и реализован программно. Таким образом, в соответствии с концепцией SDN вся логика управления сетью должна быть изъята из сетевых устройств и реализована на отдельном сервере – SDN-контроллере. В статье рассмотрены SDN-технологии компании Cisco Systems, их развитие и особенности. Существенное отличие этих технологий в их несоответствии основному принципу SDN, который заключается в разделении control-plane c data-plane. В своих технологиях, таких как ACI и SD-Access, Cisco сохраняет на сетевых устройствах значительный cоntrol-plane-функционал, расши-рив его некоторыми дополнительными возможностями. Основой данных технологий являются overlay-сети – логическая топология, используемая для виртуального соединения устройств и по-строенная поверх произвольной физической (underlay) топологии. Новой технологией Cisco в области WAN-сетей является SD-WAN, представляющая собой ре-зультат применения SDN-концепции к распределенным сетям. Среда передачи SD-WAN – овер-лей, работающий через Internet. Как и свойственно SDN-технологиям, в SD-WAN, в отличие от SD-ACCESS, соблюдено разделение control-plane и data-plane с вынесением функционала control-plane на отдельные специализированные устройства. Как результат смены идеологии построения enterprise-сетей компания Cisco представила новую концепцию построения сетей – DNA, которая также дает возможность на основе облачных технологий получать сервисы из облака Cisco.

15. Программное обеспечение идентификации и коррекции ненормативных погрешностей средств измерений в процессе индукционной пайки [№3 за 2020 год]
Авторы: Милов А.В., Тынченко В.С., Мурыгин А.В.
Просмотров: 4390
В статье представлена разработка программного модуля идентификации и коррекции ненормативных погрешностей в процессе индукционной пайки волноводных трактов космических аппаратов. Проведен анализ особенностей технологического процесса индукционной пайки тонкостенных алюминиевых волноводных трактов космических аппаратов, на основе которого сделан вывод о целесообразности использования интеллектуальных методов для идентификации и коррекции ненормативных погрешностей средств измерения в процессе индукционной пайки, а также реализации выбранного метода идентификации ненормативных погрешностей в виде программно-го модуля к существующей системе управления индукционной пайкой волноводных трактов космических аппаратов. Разработанный модуль позволяет проводить настройку исходных параметров для создания и обучения искусственной нейронной сети, применяемой для решения задачи коррекции ненормативных погрешностей измерений в процессе индукционной пайки, а также искусственной нейрон-ной сети в части функций активации, количества скрытых слоев и искусственных нейронов на слое, продолжительности обучения. Полученную нейросетевую модель можно выгрузить на диск для использования в системе управления процессом индукционной пайки. Также модуль реализует функционал выработки управляющего воздействия для коррекции ненормативных погрешностей. Использование модуля позволяет повысить качество управления технологическим процессом индукционной пайки посредством снижения влияния погрешностей на протекание данного процесса. Программный продукт представляет собой приложение для операционной системы Windows, совместимое с версиями Windows XP/7/8/8.1/10. Приложение разработано с использованием объектно-ориентированного подхода, языка программирования Python и фреймворка PyQt5. Проверка эффективности предложенного программного модуля проводилась на основе данных реальных технологических процессов. Результаты испытаний показали высокую эффективность идентификации и коррекции ненормативных погрешностей в процессе индукционной пайки.

16. Разработка модификации метода опорных векторов для решения задачи классификации с ограничениями на предметную область [№3 за 2020 год]
Авторы: Михайлов И.С., Зеар Аунг, Йе Тху Аунг
Просмотров: 8620
Метод опорных векторов (support vector machine, SVM) является одним из методов интеллектуального анализа данных для решения задачи классификации. Его основная идея заключается в переводе исходных векторов в пространство более высокой размерности c применением метода ядра для обеспечения линейной разделимости классов и в поиске разделяющей гиперплоскости с максимальным зазором между гиперплоскостью и опорными векторами в этом пространстве. Несмотря на высокую точность работы, метод имеет и недостатки – отсутствие общего подхода к автоматическому выбору ядра, а также высокую вычислительную сложность. В связи с этим разработана модификация алгоритма опорных векторов (алгоритм FS-SVM) для решения задачи классификации с ограничениями на предметную область. Сформулировано ограничение функциональной разделимости классов, накладываемое на предметную область, которое позволит применить алгоритм FS-SVM. Проведено теоретическое исследование обоснованности данных предположений. Введены формальные определения функциональной разделимости на основе непрерывности и монотонности разделяющей функции и производной разделяющей функции. Проведено сравнение понятий функциональной разделимости классов и выпуклости классов. В статье рассмотрены основные блоки предложенного алгоритма FS-SVM: поиск опорных элементов, определение точек разделяющей гиперповерхности, построение разделяющей гиперповерхности как кусочно-линейной функции в проекции на рассматриваемые оси координат. В дальнейшем указанную функцию алгоритма предлагается аппроксимировать многочленом Чебышева для получения гладкой кривой. В качестве примера предметной области, в которой может применяться алгоритм FS-SVM, приводится задача классификации режимов течения нефтеводогазового потока по исходных данным, регистрируемым на устье нефтяной скважины.

17. Разработка проблемно-ориентированной системы управления показателями технологических процессов рудника подземного скважинного выщелачивания урана [№3 за 2020 год]
Автор: Подрезов Д.Р.
Просмотров: 3549
Информационная система управления предназначена для принятия своевременных эффектив-ных и обоснованных управленческих решений в сфере оперативного и тактического производ-ственного планирования. В основу реализации проблемно-ориентированной системы управления положена производственно-экономическая модель функционирования предприятия. Основной функционал модели заключается в расчете производственных и экономических показателей функционирования предприятия при заданных объемах расходов ресурсов при реализации производственной программы в условиях различных сценариев развития факторов внешней среды. Главным назначением системы является моделирование деятельности предприятий и поиск набора экономических, производственных и технологических показателей для достижения целей производственной программы. Цель работы – создание проблемно-ориентированной системы управления показателями технологических процессов рудника подземного скважинного выщелачивания для реализации информационно-аналитической поддержки процедур и процессов, позволяющих оперативно анализировать, моделировать, прогнозировать и визуализировать различные сценарии реализации бизнес-процессов и производственной программы предприятия. Новизна исследования заключается в возможности реализации процедуры моделирования показателей функционирования и оценки запасов технологических блоков рудника подземного скважинного выщелачивания урана для определения ресурсного потенциала месторождения в целом, базируясь на анализе динамики базовых технико-экономических показателей и сценарных условиях развития бизнес-процессов предприятия. Использование системы позволит формировать целевые показатели работы предприятия с различными горизонтами планирования. Для целей оперативного и тактического производственного планирования производится расчет бюджета по материальным ресурсам, а по внешним сценариям развития среды формируются портфель проектов производственной программы и консолидационные формы отчетности. Разработанные процедуры позволяют реализовать функции планирования добычи непосредственно по отдельным технологическим блокам рудника и формировать производственную программу развития технологического полигона в целом на основе полученных модельных вариантов вскрытых запасов и сформированной системы условий и ограничений.

18. Программа моделирования теплофизических процессов в руднотермических печах при изменении управляющих воздействий [№3 за 2020 год]
Авторы: Пучков А.Ю., Панченко С.В., Черновалова М.В.
Просмотров: 3007
Разработаны алгоритм и ПО для моделирования теплофизических процессов реакторной зоны руднотермической печи в ответ на изменения управляющих воздействий. В основе алгоритма лежат две математические модели, использующие гидродинамический подход при описании образования шлама в электротермических процессах переработки продуктов пеллетирования обжиговых машин в руднотермических печах. Первая модель описывает теплофизические процессы и отражает стехиометрию компонентов реакции и нестационарные состояния фосфорной руднотермической печи при переработке окомкованных техногенных отходов в приближении сосредоточенных параметров. Вторая модель описывает процесс образования шлама и характеризует унос частиц, являющихся источником шламовых загрязнений фосфора на выходе печи. Модель основана на том, что одной из основных причин образования пыли является унос капель расплава барботирующими газами. Рассматриваемые печи применяются в многостадийном процессе получения желтого фосфора из отходов апатит-нефелиновых руд, в больших количествах скапливающихся в отвалах горно-обогатительных комбинатов. Являясь техногенными месторождениями минерального сырья, такие отвалы нуждаются во вторичной переработке, так как имеют относительно богатый химический состав, который также надо использовать, и в то же время наносят ощутимый урон окружающей среде и здоровью людей. Поэтому разработка технологических систем по утилизации отходов и создание ПО, моделирующего процессы в таких системах с целью их комплексной оптимизации, представляют собой актуальную исследовательскую задачу. ПО для моделирования теплофизических процессов реакторной зоны рудновосстановительной печи в дальнейшем будет использовано как составная часть программного комплекса, задачей которого является расчет оптимальных (энергоресурсоэффективных) режимов технологической системы, включающей в себя грануляторы, обжиговые машины конвейерного типа и руднотермические печи, с целью обеспечения экологически безопасной переработки отходов апатит-нефелиновых руд.

19. Автоматизация расчета инструмента заключительной вытяжки с утонением цельнотянутых цилиндрических изделий [№3 за 2020 год]
Авторы: Сергеев А.И., Щеголев А.В., Сердюк А.И., Иванюк М.В., Кузьмин А.В.
Просмотров: 3336
Современное наукоемкое прессовое производство относится к высокотехнологичной сфере, что обусловливает ряд особенностей, предопределяющих специфику процессов течения металлов при обработке давлением без нагрева. Одним из сложных процессов является глубокая вытяжка с утонением, которая выполняет основную формообразующую операцию преобразования толсто-стенного цилиндрического полуфабриката типа «стакан» с глухой донной частью в тонкостенный. Допущенные в расчетах ошибки могут проявиться только на заключительной вытяжке с утонением, что приводит к дополнительным трудозатратам на повторное проектирование, изготовление инструмента и производство новой партии изделия. В результате значительно увеличивается себестоимость изделия. Поэтому актуальна автоматизация расчета геометрических параметров инструмента заключительной вытяжки с утонением цельнотянутых цилиндрических изделий. В статье описаны проблемы проектирования инструмента заключительной вытяжки с утонением при изготовлении цельнотянутых цилиндрических изделий. Приведены три основных типа цельнотянутых цилиндрических изделий с различной внутренней геометрией. Описана разработанная UML-диаграмма деятельности процесса расчета инструмента заключительной вытяжки с утонением. Отмечены особенности расчета профиля пуансона в зависимости от его геометрических параметров и типа осевого сечения, учитывающие пружинение матриц в процессе изготовления изделий, допуск на изготовление и износ матрицы и пуансона, допуск на разностенность, допуск на толщину стенки полуфабрикатов, припуски под механическую обработку. Приведена экранная форма с результатами расчета инструмента заключительной вытяжки с утонением. Полученные с высокой точностью результаты позволяют минимизировать количество ошибок и являются входными данными для модуля автоматического построения трехмерных моделей и чертежей пуансонов и матриц в системе автоматизированного проектирования КОМПАС-3D посредством использования прикладного программного интерфейса.

20. Модуль автоматизированного управления системы мониторинга производственных процессов [№3 за 2020 год]
Авторы: Соломаха Г.М., Хижняк С.В.
Просмотров: 4759
В работе представлены архитектура, средства и технологии, используемые при реализации модуля автоматизированного управления системы мониторинга производственных процессов, предоставляющего возможность автоматической и ручной корректировки режима работы оборудования. Модуль обеспечивает удаленное ручное и автоматизированное управление в условиях географической распределенности производственной инфраструктуры. Компоненты модуля, протокол и порядок их взаимодействия, способ и формат передачи данных ориентированы на использование как на географически распределенных, так и на сосредоточенных производствах. В статье обоснована целесообразность разработки модуля. Изложены сформированные в ходе исследования требования к нему, выполнение которых необходимо для решения поставленной перед модулем задачи, в частности, возможности дистанционного автоматизированного и ручного управления, управления с максимального количества платформ, интеграции со сторонними си-стемами. Обоснованы все сформированные требования, приведены способы их достижения. Представлены основные подсистемы и компоненты, описаны их назначение, функции и принципы работы. Приведены формат и способ передачи данных между компонентами модуля, а также способ их хранения. В качестве формата представления данных авторы используют JSON, данные передаются с помощью WebSocket. Обработка данных осуществляется посредством интегрированных обработчиков на языке JavaScript, интерпретируемых c использованием Rhino JavaScript Engine. Язык реализации модуля – Kotlin. В качестве модели обмена данными между компонентами модуля используется событийная модель. Приведена схема архитектуры модуля, названы ее компоненты. По итогам проведенных исследований сделаны выводы. Спроектированная архитектура обеспечивает высокую степень мобильности и предоставляет возможность управления в условиях географической распределенности производства. При использовании в составе системы мониторинга производственных процессов обеспечивается высокая степень гибкости и масштабируемости.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | Следующая → ►