Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 2 за 2014 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

1. Автоматизированная система управления процессами создания наукоемких машиностроительных изделий [№2 за 2014 год]
Авторы: Бурдо Г.Б., Стоянова О.В.
Просмотров: 12652
В настоящее время российский и мировой рынки диктуют спрос на наукоемкую высокотехнологичную продукцию различных областей машиностроения. Учитывая высокий уровень конкуренции, первостепенное значение приобретает задача сокращения сроков проектирования и изготовления опытных образцов наукоемкой продукции. Проектирование и производство первых образцов новых изделий является специфичной задачей по целому ряду причин, что отличает ее от стоящих при производстве серийной продукции и реинжиниринге (модернизации, модификации). Особенность задач не позволяет достаточно эффективно использовать существующие инструментальные средства поддержки решений для процессов создания наукоемкой продукции, поэтому актуально создание автоматизирован-ной системы управления процессами технической подготовки производства, изготовления и испытания (АСУ ТППиИ) наукоемкой продукции. Выявлены и сформулированы новые принципы построения АСУ ТППиИ, обеспечивающие выполнение процедур принятия решений адекватно процессам, существующим в реальной производственной системе ; информационную интеграцию с системой управления организацией более высокого уровня; встраивание АСУ ТППиИ в автоматизированные системы поддержки жизненного цикла продукции; соответствие процедур принятия решений логике человеческого мышления и алгоритмам действия специалистов; сокращение суммарного времени (цикла) изготовления образца наукоемкой продукции. На основе выявления структуры и функций процедур, выполняемых при создании наукоемкой продукции, разработана теоретико-множественная модель АСУ ТППиИ. Обосновано соответствие теоретико-множественной модели установленным принципам создания автоматизированной системы. Управлению подлежат процессы, выполняемые на этапах научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, конструкторской и технологической подготовки производства, производственного планирования выпуска, изготовления, контроля и испытания наукоемкой продукции. Выявлены информационные преобразования, выполняемые в рамках автоматизированной системы управления. Теоретико-множественная модель и модель временной структуры являются основой для разработки методов и алгоритмов принятия решений в автоматизированной системе.

2. Алгоритм нахождения произведения четких и нечетких вероятностей и его программная реализация [№2 за 2014 год]
Авторы: Затонский А.В., Копотева А.В.
Просмотров: 10541
В статье теоретически обосновывается и практически реализуется алгоритм нахождения вероятности произведения событий в случае, когда вероятности наступления отдельных сомножителей могут иметь как четкие, так и нечеткие значения. Поставленная задача возникает в связи с необходимостью нахождения вероятностей возможных исходов конфликтной ситуации в условиях отсутствия статистических данных о поведении ее участников. В этом случае вероятности реализации стратегий оцениваются экспертно в терминах естественного языка и формализуются нечеткими числами. Предполагается, что множество значений нечетких вероятностей задается пятиуровневым классификатором. Для каждого из уровней вероятности в качестве носителя выбрано универсальное множество [0; 1], а в качестве вида функции принадлежности – классический треугольный. Вычисление искомого произведения предполагает выполнение операций возведения нечеткого числа в целую степень, а также умножение нечеткого числа на четкое и нечеткое числа. В качестве метода реализации данных операций выбран метод, основанный на использовании -уровней и интервальной арифметики. Поскольку результирующее произведение является нечетким числом, выполняется процедура его дефаззификации методом абсциссы центра тяжести. Практическая реализация алгоритма выполнена в среде Borland Delphi.

3. Анализ моделей программ на языке асинхронных функциональных схем средствами темпоральной логики линейного времени [№2 за 2014 год]
Авторы: Кораблин Ю.П., Косакян М.Л.
Просмотров: 10554
В статье описывается формальный метод анализа свойств параллельных и распределенных программ. Предло-жен метод верификации технических систем на выполнимость различных временных свойств, в частности, свойства безопасности (типичный пример свойства безопасности – свобода от блокировок). Для представления моделей технических систем в работе используется язык асинхронных функциональных схем (АФС), в котором программе в качестве семантического значения сопоставляется множество вычислительных п о-следовательностей (путей) выполнения распределенной АФС-программы. Далее семантическое значение представ-ляется в виде системы рекурсивных уравнений. Полученная система является удобной формой представления се-мантических значений программ для анализа различных свойств программ. Для верификации выполнимости временных свойств семантическое значение АФС-программы, представленное в виде системы рекурсивных уравнений, и временное свойство, представленное как формула темпоральной логики линейного времени, преобразуются в автоматы Бюхи. Затем строится композиция этих автоматов, по которой прове-ряется выполнимость временного свойства на исходной АФС-программе. Предложенный в данной статье метод имеет значительное преимущество по сравнению с подобными методами, в которых существует промежуточный этап преобразования технической системы в систему Крипке с последующим представлением их в виде автомата Бюхи, тогда как в предложенном методе техническая система непосредственно представляется в виде автомата Бюхи. Описанный в данной работе метод легко поддается автоматизации, что позволяет существенно упростить трудо-емкий процесс анализа семантических значений программ. Теоретический материал статьи подкреплен рядом примеров, в частности примером применения изложенного метода верификации для анализа выполнимости свойства безопасности (отсутствие блокировок) распределенной системы

4. Архитектура инструментальной среды для обработки проектных процедур, представленных в функционально адаптируемой форме [№2 за 2014 год]
Авторы: Горбачев И.В., Похилько А.Ф., Цыганков Д.Э.
Просмотров: 11619
В настоящей работе рассматривается способ представления данных о процессах проектной деятельности в функционально адаптируемой форме. Представление проектных решений как совокупности проектных процедур и программных средств обеспечения их обработки реализуется в виде интерактивной среды построения функционально адаптированных САПР. Данная среда имеет слоистую архитектуру, которая включает в себя семь функциональных подсистем, а также интерфейс пользователя на верхнем уровне и БД на нижнем уровне. Представлено описание функциональных подсистем, а также их назначения, свойств и особенностей, при этом особое внимание уделено подсистеме управления проектами – главной составляющей интерактивной среды построения функционально адаптированных САПР, связывающей выходные данные с другими функциональными подсистемами. Описаны принципы взаимодействия подсистем друг с другом через интерфейс пользователя и интерфейс взаимодействия с БД. Все функциональные подсистемы с точки зрения взаимодействия с пользователем и подсистемой управления проектами строятся по единому принципу и, следовательно, имеют одинаковую структуру, взаимодействие компонентов кот о-рой рассмотрено детально. Отдельно выделена подсистема генерации функционально адаптированных САПР, структура которой повторяет архитектуру рассматриваемой интерактивной среды. Генерация функционально адаптированных САПР проходит в четыре этапа: загрузка модели из БД, выделение набора функциональности, генерация исходного кода системы и компиляция функционально адаптированных САПР. Главные достоинства представленной архитектуры среды генерации функционально адаптированных САПР связаны с фиксацией, сохранением и модификацией, а также с дальнейшим использованием типовых проектных процессов в распределенной среде автоматизированного проектирования.

5. Интегрированная система для разработки изделий из полимерных композиционных материалов на основе методологии PLM [№2 за 2014 год]
Авторы: Яблочников Е.И., Восоркин А.С., Цупиков А.В.
Просмотров: 12450
В статье рассматриваются актуальные вопросы автоматизации бизнес-процессов проектирования изделий из полимерных композиционных материалов. Отмечается необходимость создания единого информационного пространства для совместной работы специалистов разного профиля: конструкторов, технологов, материаловедов. Предложена структурная схема интегрированной системы, реализующей функции информационной поддержки специалистов и управления процессами проектирования и проектными данными. Подход к построению системы основан на методологии PLM (информационная поддержка и управление жизненным циклом изделия). Ключевое значение при реализации функций системы имеет применение систем виртуального моделирования и инженерного анализа (CAE -систем) различных классов (моделирование новых материалов, технологий, конструкций изделий). Дана характеристика основных свойств интегрированной системы: информационное обеспечение и объектно-ориентированная модель БД, интерфейс пользователей, интеграция с внешними системами, возможность настройки и масштабирования, обеспечение защищенного доступа к данным, использование процедур, повышающих уровень автоматизации. Описан новый бизнес-процесс решения рассматриваемых задач, эффективность которого определяется возможностью коллективного анализа и утверждения промежуточных результатов, меньшей степенью итеративности, использованием специализированных систем компьютерного моделирования. Развитие интегрированной системы связывается с разработкой БЗ, содержащей правила выбора материалов и конструкторско-технологических исполнений изделий.

6. Интегрированная система обработки структурированных физических знаний [№2 за 2014 год]
Авторы: Яровенко В.А., Фоменков С.А.
Просмотров: 9919
Рассматриваются процессы автоматизации инженерной деятельности специалистов по синтезу технических решений и проведению научных исследований. За основу берется направление научной школы кафедры «САПР и ПК» Волгоградского государственного технического университета. Приводится описание модели многоагентной системы обработки структурированных физических знаний и реализованной на ее основе автоматизированной системы «Софи II». В результате проведенных исследований были разработаны частично формализованные моде ли многоагентной системы и агента. Для осуществления взаимодействия между агентами используется принцип проведения аукционов, позволяющий менять состав агентов. Для этого была использована модель контрактных сетей, реализующая указанный принцип взаимодействия. В процессе реализации многоагентной системы использовался стандарт FIPA, регламентирующий общую архитектуру системы, состояния агентов и принципы взаимодействия между ними. На основе разработанных моделей была создана автоматизированная система «Софи II», позволяющая объединить в единую систему методы поиска физических эффектов, синтеза физических принципов действия, пополнения фонда физических эффектов из первоисточников, а также администрирования БД физических эффектов. Создана единая БД по физическим эффектам. Были успешно пройдены тестовые испытания для оценки работоспособности и эффективности системы «Софи II».

7. Интеллектуальная система управления избыточным роботом-манипулятором c семью степенями свободы на основе мягких вычислений [№2 за 2014 год]
Авторы: Ульянов С.В., Николаева А.В., Бархатова И.А., Ноздрачев А.В.
Просмотров: 10179
В статье рассматриваются проблемы проектирования интеллектуальных систем управления с применением технологий мягких вычислений на примере сложного объекта управления – избыточного робота-манипулятора с семью степенями свободы. Основным преимуществом применения и внедрения интегрированных интеллектуальных си с-тем управления является возможность получения гарантированного результата: достижения цели управления с максимальным качеством управления на верхнем уровне и минимальным расходом полезного ресурса системы «объект управления – регулятор» на нижнем (исполнительском) уровне иерархической системы автоматического управления. Эффективность инструментария, применяемого для решения конкретной задачи проблемно-ориентированной области, зависит от уровня интеллектуальности вычислительного инструментария и уровня сложности решаемой задачи. В данной работе показаны преимущества и результативность применения рассматриваемого класса интеллектуальных вычислений для эффективного решения классических (алгоритмически неразрешимых) задач, в частности задачи проектирования робастных интеллектуальных систем управления. Приводится общая методология проектирования робастных нечетких баз знаний с использованием специального интеллектуального инструментария – оптимизатора баз знаний на мягких вычислениях. Эффективность спроектированных интеллектуальных систем управления с применением технологий мягких вычислений рассматривается в сравнении с системами управления с постоянными параметрами регулирующего звена. Для оценки работы систем управления вводится система критериев качества, адаптированная для рассматриваемого объекта управления – робота-манипулятора с семью степенями свободы в зависимости от требуемых точностных характеристик работы. Для демонстрации качества работы рассматриваемых систем управления определен широкий круг как внешних, так и внутренних непредвиденных ситуаций управления.

8. Итерационный метод расчета посадки и остойчивости корабля в системах автоматизированной оценки живучести [№2 за 2014 год]
Авторы: Лушин Г.В., Курятников В.В., Марков М.С., Иванов Б.Г.
Просмотров: 7547
Статья посвящена методу расчета посадки и остойчивости неповрежденного и поврежденного корабля для использования в системах автоматизированной оценки живучести корабля. Используемый итерационный метод расчета посадки и остойчивости корабля для заданного варианта нагрузки (варианта затопления) основывается на методе последовательных приближений В.Г. Власова, позволяющем решать задачу с заданной и контролируемой степенью точности. При этом не решается пространственная задача по определению параметров равновесной посадки корабля, а рассчитывается диаграмма поперечной статической остойчивости свободно дифферентующегося корабля. Вычисленные параметры поперечной диаграммы статической остойчивости используются для оценки состояния поврежденного и неповрежденного корабля. Метод использует математическую модель корабля, заданную координатами точек на теоретической поверхности корпуса и водонепроницаемых отсеков, и позволяет с контролируемой точностью вычислять параметры посадки, остойчивости и другие параметры, характеризующие безопасность корабля для заданной его нагрузки (состава затопленных отсеков). Статья содержит принципы вычисления нагрузки поврежденного корабля при различных способах затопления водонепроницаемых отсеков, включая сомнительно затопленные отсеки. Приводятся конкретные формульные зависимости, позволяющие сделать оценку степени остойчивости поврежденного и неповрежденного корабля и, таким образом, оценить его состояние. Делается вывод о том, что применение представленного в статье итерационного метода расчета посадки и остойчивости корабля для заданного варианта нагрузки (варианта затопления) в системах автоматизированной оценки живучести корабля повысит эффективность и обоснованность принятия решений и назначения мероприятий по восстановлению остойчивости и спрямлению поврежденного корабля.

9. Квантовые вычисления в проектировании робастной интеллектуальной системы управления избыточным роботом-манипулятором c семью степенями свободы [№2 за 2014 год]
Авторы: Николаева А.В., Бархатова И.А., Ульянов С.В.
Просмотров: 10361
Рассматриваются проблемы проектирования интеллектуальных систем управления с применением технологий мягких и квантовых вычислений на примере сложного объекта управления – робота-манипулятора с семью степенями свободы. Предложена стратегия самоорганизации БЗ нечетких однотипных регуляторов с применением технологий квантовых вычислений. Применение интеллектуальных вычислений и квантового алгоритма самоорганизации БЗ позволяет достичь цели управления в непредвиденных ситуациях за счет повышения уровня робастности интеллектуальной системы управления в проблемно-ориентированной области. Важным результатом проектирования интеллектуальных систем управления является показанная возможность реализации квантовых алгоритмов и квантовых вычислений на типовом (а не на гибридном квантовом) процессоре в стандартной конфигурации аппаратной поддержки робота-манипулятора как объекта эксперимента. Описание на квантовом языке постановок многих классических (слабоструктурированных) инженерных задач (труднорешаемых на языке классической логики) позволяет найти их эффективное решение. Положительный результат применения технологий мягких интеллектуальных вычислений совместно с аппаратом квантовых вычислений привел к новому альтернативному подходу – применению технологии квантовых интеллектуальных вычислений в задачах оптимизации процессов управления. В данной работе демонстрируется эффективность спроектированных интеллектуальных систем управления с применением технологий мягких и квантовых вычислений. Для оценки работы систем управления вводится система критериев качества, адаптированная для рассматриваемого объекта управления – робота-манипулятора с семью степенями свободы в зависимости от требуемых точностных характеристик работы. Особое внимание уделено поведению робота-манипулятора под управлением предлагаемых интеллектуальных систем управления в критических непредвиденных ситуациях, связанных с возмущениями во внутренних узлах сложного объекта управления.

10. Комплекс проблемно-ориентированных программ анализа микрофотоизображений текстуры нанокомпозитов «FRA_VA_T» [№2 за 2014 год]
Авторы: Галаев А.Б., Бутусов О.Б., Мешалкин В.П.
Просмотров: 12109
Разработан комплекс проблемно-ориентированных программ анализа микрофотоизображений текстуры нанокомпозитов «FRA_VA_T», реализованный на основе принципов модульного и объектно-ориентированного программирования на языке Matlab c использованием функций библиотеки Image Processing Toolbox и ранее предложенных авторами морфологических, фрактально-вейвлетных и кластерно-морфометрических методов и алгоритмов анализа микрофотоизображений. Комплекс «FRA_VA_T» состоит из трех основных программ: программы первичного анализа яркости П1; про-граммы расчета фрактальной размерности П2; программы кластерно-морфометрического анализа микрофотоизображений сечений нанокомпозитов П3 и одной вспомогательной программы вычисления зависимостей рассчитанных текстурных параметров от входных данных ВП-1. Информационное обеспечение комплекса «FRA_VA_T» представляет собой БД, реализованную с помощью СУБД MYSQL, и содержит пополняемые при каждом новом исследовании микрофотоизображений входные данные, включающие собственно исходные микрофотоизображения и соответствующие им числовые характеристики, а так-же выходные данные, отображающие основные результаты работы комплекса – сгенерированные специальные изображения и соответствующие им вычисленные значения текстурных параметров исследуемых микрофотоизображений.

| 1 | 2 | 3 | 4 | Следующая → ►