Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 4 за 2014 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

31. Моделирование устойчивости подкрепленной тонкостенными стержнями пластины [№4 за 2014 год]
Автор: Чернов С.А.
Просмотров: 9180
Рассматривается изгибно-крутильная форма потери устойчивости тонкостенного стержня открытого профиля с одной осью симметрии. Предполагается, что действуют постоянные продольные силы по длине стержня, то есть стержень считается невесомым. На основе выражения потенциальной энергии деформации при изгибно -крутильной форме потери устойчивости такого тонкостенного стержня и энергетических соотношений при определении узловых перемещений получена матрица потенциала нагрузки тонкостенного стержневого конечного элемента, работающего на изгиб и кручение. Приведены выражения матриц потенциала нагрузки тонкостенного стержневого конечного элемента и балочного конечного элемента коробчатого квадратного сечения с узлами по контурам сечений, соответствующим узлам соединения пластины и стержня при симметричном креплении и в шахматном порядке. Подход к моделированию подкрепленной пластины реализован в целевой программе для ЭВМ. Приведены характеристика программы, ее функциональные возможности и особенности численного алгоритма. Выполнены сравнительные расчеты при одноосном нагружении подкрепленной квадратной пластины, моделируемой прямоугольными конечными элементами, работающими на изгиб. Приведены результаты расчетов критической нагрузки неподкрепленной пластины и подкрепленной с учетом депланации сечений стержней и без учета.

32. Инструментальные средства для оптимизации и планирования производства на базе эволюционных метаэвристик [№4 за 2014 год]
Авторы: Афонин П.В., Маликова А.А., Сашилина К.С.
Просмотров: 13259
В статье представлены инструментальные средства, включающие модуль оптимизации на базе эволюционных метаэвристических алгоритмов, которые предназначены для решения задач из трех предметных областей: для оптимизации раскроя материала с динамическим портфелем заказов, для моделирования и оптимизации складской политики цепей поставок и для автоматизированного построения проектных расписаний. Рассмотрены особенности и методы решения задач оптимизации и планирования производства. Отмечается эффективность применения подхода к разработке модифицированных операторов метаэвристического алгоритма, которые в принципах своей работы учитывают ограничения оптимизационной задачи. Рассматривается класс задач оптимизации, для которых целевую функцию сложно или невозможно представить в строгом аналитическом виде – она рассчитывается с помощью метода имитационного моделирования. Среда оптимизации раскроя включает модуль оптимизации на базе генетического алгоритма в сочетании с алгоритмом укладки деталей (блоков кухонного гарнитура). Задаются размеры блоков и их количество, цвет пленки для оклейки блока, срочность изготовления заказа, желаемый коэффициент использования материала. На выходе системы автоматически формируются карты раскроя. Среда управления запасами поддерживает имитационное моделирование многопродуктовых систем, включая двухэшелонные системы и оптимизацию параметров имитационной модели с помощью алгоритма эволюционной стратегии. Оптимизируемыми пара-метрами являются критические уровни заказа товаров и объемы заказов. Критерий включает издержки хранения, затраты на организацию поставок и штрафы за дефицит товара на складе. Среда для построения проектных расписаний поддерживает оптимизацию на базе генетического алгоритма, включающего набор адаптированных под конкретный класс задач операторов скрещивания и мутации, которые обеспечивают получение решений, удовлетворяющих ограничениям задачи.

33. Разработка математических моделей и создание программного обеспечения для управления процессами непрерывного литья заготовок из цветных металлов [№4 за 2014 год]
Авторы: Жиганов Н.К., Фомина Е.Е., Вольнов И.Н.
Просмотров: 10518
Непрерывное литье является доминирующим в производстве продукции из цветных металлов и их сплавов. Однако в технологическую практику активно внедряются новые технологии литья, которые требуют тщательного изучения и обоснования. Конструкторы, занимающиеся проектировкой литейных процессов, сталкиваются с необходимостью внедрения программного обеспечения, позволяющего анализировать физические явления, происходящие при литье и кристаллизации металла, оптимизировать технологические и конструкционные параметры. На начальном этапе такие программы позволяют заменить физический эксперимент вычислительным, экономя ресурсы. Настоящая статья посвящена разработке математической модели и программного комплекса, предназначенного для моделирования процесса вертикального непрерывного и дискретно-непрерывного литья заготовок из цветных металлов и их сплавов. В ней приводятся основные требования к математическим моделям литейных процессов, а так-же схема и модель исследуемого технологического процесса. Описываются возможности комплекса и этапы проведенных вычислительных экспериментов, позволившие установить основные закономерности и получить рекомендации по разработке оптимальных режимов. Программный комплекс может внедряться в технологическую практику на предприятиях. Полученные рекомендации по оптимальным режимам можно использовать при проектировании новых технологических процессов и выборе технологических режимов на действующих производствах с целью улучшения качества продукции и повышения производительности процесса.

34. Алгоритмическое и программное обеспечение расчетов биотехнологических процессов с рециркуляцией субстрата и биомассы [№4 за 2014 год]
Авторы: Гордеева Ю.Л., Щербинин  М.Ю., Гордеев Л.С., Макаров В.В.
Просмотров: 6749
В статье рассматривается способ повышения эффективности для широкой области анаэробных микробиологических процессов путем введения в схему непрерывного культивирования микроорганизмов циркуляции. Совершенствование биотехнологических процессов непрерывного способа функционирования возможно с использованием рециркуляции субстрата и биомассы. Рециркуляция дает возможность увеличить величину протока и продуктивность процесса по целевому компоненту. В то же время рециркуляция вводит дополнительные ограничения на задание исходных данных процесса – начальной концентрации субстрата, величины протока и объемной скорости рециркуляции, которая в алгоритме и программе должна выполняться в соответствии с кинетическими характеристиками. На основании кинетических соотношений разработаны алгоритм и программная реализация для расчета показателей анаэробного биотехнологического процесса с рециркуляцией субстрата и биомассы при условии полного от-деления продукта из потока рециркуляции. Получены соотношения, обеспечивающие возможность практической реализации процесса. Показатель циркуляционного потока DR оценивался по величине продуктивности по целевому продукту QP. Алгоритм расчета включает 21 вариант практической реализации процесса, каждый из которых можно оценить в приведенной блок-схеме. Кроме вычисления показателей процесса, программа содержит справку для пользователя, включающую описание переменных и краткое руководство по работе с программой. Приведены численные результаты расчетов для различных вариантов начальных заданий технологических показателей, на основании которых можно сделать вывод, что введение циркуляции обеспечивает повышение продуктивности по целевому продукту QP (по сравнению с аналогичной схемой и входными параметрами без рециркуляции потока). Отличительной особенностью представленного подхода является многогранность прогнозируемого процесса, позволяющая без проведения эксперимента, с помощью готового программного продукта оценить положительный эффект включения в схему рециркуляции. Полученные соотношения и программная реализация расчетов могут служить как рабочим инструментом для проектирования процесса, так и основанием для дальнейших разработок в этой области, в частности, для оценки нестационарных режимов и устойчивости стационарных состояний.

35. Алгоритмы планирования усталостных испытаний авиационных материалов [№4 за 2014 год]
Авторы: Агамиров Л.В., Агамиров В.Л., Вестяк В.А.
Просмотров: 8930
Рассеяние характеристик усталостных свойств конструкционных материалов вызвано объективными факторами, но резерв для решения данной проблемы состоит в разработке и применении в инженерной практике эффективных математических методов анализа экспериментальной информации. В работе рассматривается проблема оптимального планирования усталостных испытаний. Оптимизация такого рода испытаний прежде всего актуальна в связи с их дороговизной в авиационной промышленности, и при определении минимального количества испытаний следует исходить из их целей. Вместе с тем разработанная методика статистического анализа инвариантна к типу испытываемых объектов. Она позволяет повысить точность определения расчетных характеристик долговечности и предела выносливости, существенно сократить объем потребных для достижения заданной точности усталостных испытаний, а значит, снизить их длительность и стоимость. Использование существующих таблиц точных значений квантилей нецентрального распределения, как и математический расчет точных значений квантилей, связано с большой трудоемкостью вычислительных процедур. В работе предложены новые алгоритмы планирования испытаний при оценке квантиля и точного расчета квантиля нецентрального распределения Стьюдента, что позволяет предложить более простые и совершенные программные продукты по скорости вычислений по сравнению с предлагаемыми ранее.

36. Программный комплекс «Корректива» для исследований долгосрочного развития топливно-энергетического комплекса Вьетнама [№4 за 2014 год]
Авторы: Еделев А.В., Пяткова Н.И., Чемезов А.В., Нгуен Xoaй
Просмотров: 8815
В статье описываются модель топливно-энергетического комплекса Вьетнама и первый модуль программно-вычислительного комплекса «Корректива», предназначенный для расчета на этой модели. Они были созданы в результате совместной работы Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук и Института энергетической науки Вьетнамской академии наук и технологий. Модель топливно-энергетического комплекса Вьетнама предназначена для решения задач оптимального управления его развитием и прогнозирования выбросов парниковых газов на общегосударственном и региональном уровнях для задаваемой перспективы. Модель дает возможность осуществлять комплексный анализ структуры и территориально-производственных связей энергетики страны в различных расчетных ситуациях с учетом требований энергетической безопасности и экологических ограничений. Первый модуль программно-вычислительного комплекса «Корректива» создан на базе геоинформационной системы SAGA, которая позволяет на картографической основе получить наглядное отображение исходной информации и графическую интерпретацию результатов экспериментальных расчетов о работе любого из объектов энергетики, полученных в результате расчета на модели. Исходные данные для первого модуля «Коррективы» – модуля формирования базовых сценариев развития топливно-энергетического комплекса – вводятся в электронных таблицах Microsoft Excel, проверяются и записываются в БД с помощью специальной программы. Балансовые таблицы для всех видов энергоресурсов и прочие выходные таблицы также создаются в Microsoft Excel.

37. Построение мультиагентной модели телекоммуникационного рынка [№4 за 2014 год]
Авторы: Дли М.И., Гимаров В.В., Иванова И.В.
Просмотров: 9747
Экономика современного государства определяется наличием развитой телекоммуникационной системы, являющейся одним из показателей инвестиционного климата страны. Телекоммуникационная отрасль имеет важное значение для развития информационного общества в России, предполагающего широкое применение информационных ресурсов населением, органами государственной власти и предприятиями. В настоящее время одним из важных факторов роста конкурентоспособности телекоммуникационных предприятий является их способность быстро реагировать на динамические колебания внешней среды. Большое количество различных невзаимосвязанных операций и сложность технологической инфраструктуры создают препятствия для принятия эффективных оперативных решений. В этих условиях целесообразно использование компьютерных систем поддержки принятия решений. Одним из способов построения таких систем является применение имитационных моделей телекоммуникационных предприятий, благодаря которым обеспечивается возможность получения набора данных, необходимых для обоснованного выбора управленческих решений из множества альтернативных вариантов исходя из производственных и финансовых возможностей объекта моделирования. В статье представлена общая структура мультиагентной модели телекоммуникационного рынка, предназначенной для поддержки принятия решений в области маркетинга. Процесс по-строения мультиагентных систем включает следующие этапы: анализ, проектирование и реализация, отладка и тестирование. Программная реализация имитационной мультиагентной модели предполагает модульную структуру и выполнена на объектно-ориентированном языке Java с использованием средства разработки Eclipse и СУБД Microsoft Structured Query Language Server. Основное внимание в статье уделено программной реализации модели, приведены общая архитектура системы, UML-диаграмма классов и фрагменты программного кода на языке Java.

38. Информационная система анкетирования «Апофаси» [№4 за 2014 год]
Авторы: Камаев В.А., Меликов А.В.
Просмотров: 10001
В статье описывается ПО, реализующее обработку и анализ данных экспертных опросов для получения прогнозной оценки реакций социально-экономических систем на возможные управляющие воздействия. Существующие программные продукты сбора и обработки данных имеют «упущения» при расчете прогнозной оценки реакций социально-экономических систем, основанной на обработке и анализе информации, полученной в ходе экспертного опроса. Следствием этих недостатков является низкая информативность данных, так как зачастую обрабатывается семантически эквивалентная информация, присутствует большое количество пустых значений показателей в таблицах гиперкубов, отсутствует возможность проведения анализа данных, не предусмотренного планом анкетирования, не учитывается степень уверенности эксперта в каждом из вариантов ответа, а также недостаточно полно и точно взвешиваются мнения экспертов, имеющие несколько различающихся по степени уверенности прогнозных оценок реакции системы на возможные управляющие воздействия. С целью устранения перечисленных недостатков разработан процессный подход к процедуре анкетирования, отличающийся от существующих наличием дополнительной обработки результатов экспертного оценивания при проведении их многомерного анализа с целью принятия управленческих решений.

39. Методы верификации и валидации сложных программных систем [№4 за 2014 год]
Авторы: Демин А.А., Карпунин А.А., Ганев Ю.М.
Просмотров: 9701
В работе рассмотрены проблемы разработки широкомасштабных программных комплексов. Показана необходимость использования специализированных систем для контроля качества конечного продукта. Предложен алгоритм проверки на соответствие эталонам и нормам, а также на выполнение пользовательских требований в условиях совместного проектирования и разработки программного изделия. Представлены основные преимущества специальных программных средств для проведения валидации и верификации перед остальными методами оценки и проверки на соответствие стандартам программных систем. Материал статьи ориентирован в первую очередь на разработчиков программного обеспечения и руководителей производственных подразделений, желающих автоматизировать процесс обзора и проверки кода в рамках командной работы над ним. Также он будет полезен специалистам отдела обеспечения качества, стремящимся сократить трудозатраты на этапе тестирования, находить ошибки в программном коде на самых ранних этапах жизненного цикла систем. Актуальность статьи обусловлена использованием современных методов обеспечения гибкости и прозрачности процесса разработки программного кода, позволяющих сократить сроки разработки, повысить качество и надежность процесса, снизить издержки, привести весь программный код к единому стилевому оформлению и усовершенствовать механизмы взаимодействия внутри команды, способствуя развитию взаимодоверия членов групп разработки и тестирования.

40. OLAP-система для моделирования риска здоровью населения от загрязнения воздуха [№4 за 2014 год]
Авторы: Фаминская М.В., Балтер Б.М., Балтер Д.Б., Стальная М.В.
Просмотров: 9020
В статье описан программный комплекс EHIPS (Environmental Health Information Processing System), предназначенный для расчетной оценки риска здоровью населения от загрязнения атмосферы выбросами предприятий и транспорта. Комплекс разработан в основном силами сотрудников Института космических исследований РАН. Он применялся для расчета риска от более чем 100 предприятий. Систему отличает ряд архитектурных особенностей, главной из которых является OLAP-подобное ядро работы с многомерными кубами данных, с помощью которых производятся все манипуляции с данными в системе. Другой особенностью является нестандартная схема работы с выходными результатами программы AERMOD, использующейся в системе для моделирования рассеяния и расчета концентраций загрязнителей, а именно – работа с временными рядами концентраций средствами системы, а не самой модели AERMOD. В системе применен ряд специальных методов работы с данными, например, агрегация многомерного куба концентраций или рисков с использованием стохастического представления выбросов с помощью метода Монте-Карло для учета импульсности источников выбросов. Просмотр многомерных кубов данных осуществляется в виде двумерных сечений-таблиц в специальном модуле системы, там же выполняются манипуляции над кубами, такие как бинарные операции над выбранными сечениями куба. В системе есть свой ГИС-подобный картографический модуль для работы с расположением источников выбросов и датчиков, для которых рассчитываются концентрации и риск, а также для пространственной визуализации результатов расчета. Представляется, что опыт создания и практического применения такой специализированной OLAP-системы может быть полезен не только в сфере оценки риска, но и в других областях, логика которых отличается от бизнес-логики, для которой в основном разрабатывается OLAP, но где естественным все-таки является представление данных в виде многомерных гиперкубов.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | Следующая → ►