SCI Библиотека

Представлена обобщенная постановка задачи структурно-параметрического синтеза сложных технических систем в условиях неопределенности по результатам экспериментальных данных, дополняющая методологию системного инжиниринга в управлении жизненным циклом и имеющая актуальное значение для экономики страны. Предложены подходы к решению задачи восстановления проектно-функциональных связей и уточнения проектных параметров и характеристик беспилотных систем, полученных по результатам полигонных испытаний. В качестве примера рассматривается прототип дозвуковой беспилотной системы с заданными проектными требованиями. Целью работы является разработка методики статистического анализа структурно-параметрических проектных связей и статистических оценок соответствия проектных параметров беспилотных систем в условиях неопределенности по экспериментально-статистическим данным.
Методы. Методологической основой является теория структурно-параметрического синтеза и статистического анализа сложных систем, а также методы математической статистики и параметрической оптимизации.
Результаты. Сформирована задача структурно-параметрического синтеза путем дополнения ее операторами раскрытия неконтролируемых факторов. С целью нахождения аналитического решения проведена декомпозиция задачи и показана необходимость решения совокупности взаимоувязанных задач по поиску соответствия проектных параметров и экспериментальным данным. Качество восстанавливаемых зависимостей оценивалось по критерию регулярности и несмещенности. Представлен программно-методический комплекс статистического синтеза беспилотной системы.
Выводы. Решение поставленной задачи позволяет анализировать соответствие проектных параметров и характеристик беспилотных систем экспериментальным данным, что позволяет восстанавливать проектно-функциональные связи проектируемой беспилотной системы. Это позволит более эффективно использовать финансовые, производственные и временные ресурсы при проектировании беспилотных систем.

В статье представлен обзор ключевых аспектов создания компьютерных обучающих тренажеров в среде разработки Unity 3D. Авторы рассматривают все этапы процесса создания тренажеров с использованием современных технологий, включая физический движок и средства визуализации. В ходе статьи рассматриваются этапы разработки, начиная от определения целей и требований, проектирования сценариев и уровней, до реализации механики, взаимодействия с пользователями и создания графического интерфейса. Обсуждаются трудности, с которыми разработчики могут столкнуться, такие как интеграция систем обратной связи и оптимизация производительности. Статья также подчеркивает пользу компьютерных тренажеров, обеспечивающих эффективное обучение и практику в безопасных и контролируемых условиях. Рассматриваются преимущества, такие как повышение эффективности обучения, индивидуализация процесса и улучшение усвоения сложных навыков.

Рассматривается задача теории расписаний с дополнительным условием - необходимостью выбора альтернативной цепочки операций в техпроцессах изделий. Предлагается двухэтапный алгоритм планирования, первый этап которого - выбор подходящих по некоторому критерию цепочек операций из заданных альтернатив, после чего задача сводится к классической задаче JSSP (Job-Shop Scheduling Problem). На втором этапе происходит расстановка на машины выбранных производственных операций с учетом порядка технологического процесса и иных ограничений. В качестве критерия оптимизации выбрана минимизация времени переналадок на производстве. Описание алгоритма и его реализация приведены на примере кабельной промышленности (производство жгутов проводов). Оба этапа планирования реализованы на основе жадных алгоритмов, приведены результаты тестовых замеров на различных объемах данных (до десятков тысяч операций). Реализация выполнена на языке C# 10 с использованием свободной платформы .NET 6. Вектором дальнейших исследований является реализация более сложных алгоритмов (в частности, на основе эволюционных методов) с целью получения более оптимальных планов.

В аспекте решения проблемы неэффективности сложной информационной системы (ИС) управления государственными финансами рассматривается необходимость развития методологии системного анализа и моделирования сложной ИС. На основе синтеза положений теории систем, теории организации, теории принятия решений и теории управления были предложены основные определения отдельной теории, ее аксиомы и основные принципы оценки эффективности сложной ИС. Ключевым свойством управления сложной ИС обозначена адаптация, качественная настройка которой может усилить полезный эффект сложной системы за счет разработки общесистемной стратегии управления. Приведенные концептуальные описания адаптационного процесса управления указывают на необходимость непрерывного моделирования системы, на создание моделей управления функционированием и развитием сложной ИС как экосистемы, где приоритет в принятии решений должен быть сконцентрирован на синергетическом эффекте от бенчмаркинга, интеграции и централизации. За счет расширения научных знаний о категории эффективности сложной ИС результаты исследования позволят в дальнейшем на практике разрешать некоторые трудности и противоречия в управлении развитием сложной ИС управления государственными финансами.

Рассматривается возможность автоматизации качественного оценивания решений задач по программированию при обучении учащихся средней школы. Рассмотрены существующие на данный момент способы оценивания решения задач по программированию, выделены их преимущества и недостатки. На основе рассмотренных способов обоснована возможность использования представления исходного кода решения задачи в виде семантической сети для его дальнейшего качественного оценивания машинными методами. Вводится понятие функции подобия двух семантических сетей, построенных на программном коде. Данная функция определяется как отношение суммы размеров подграфов, составленных из общих элементов семантических сетей, к сумме размеров исследуемых сетей. Приводятся свойства получаемой функции, вытекающие из ее определения, а также приводится алгоритм вычисления функции подобия, созданного на основе алгоритма ISD. Рассматриваются различные модификации указанного алгоритма, обосновывается влияние каждого из них на итоговый результат. Для проверки работоспособности алгоритма был поставлен эксперимент по сравнению различных решений задачи по поиску максимального элемента, а также сравнению решений для различных задач базового курса программирования между собой. Результаты эксперимента приведены в сводной таблице и позволяют обосновать выбранную модификацию алгоритма расчета функции подобия. Результаты также демонстрируют перспективность использования данного метода для определения компетентности обучаемых в изучаемом языке программирования. В качестве побочного результата алгоритм качественного оценивания программного кода на основе его семантической сети позволяет осуществлять автоматическую проверку на плагиат программного решения задачи.

Представлен автоматизированный алгоритм расчета времени полного цикла работы, стадий термостабилизации и охлаждения реакционной смеси в реакторе, предназначенном для реактора синтеза серосодержащего сорбента, производимого на основе отходов производств металлургии, нефтехимии (сера), эпихлоргидрина (1, 2, 4-трихлорпропан) и целлюлозно-бумажной промышленности (лигнин) для извлечения из сточных вод ионов тяжелых металлов. Использование алгоритмов и программы автоматизированного расчета реактора способствует снижению трудоемкости производственных затрат и себестоимости готового сорбента, повышает надежность расчетов и качество проектных решений. Разработанные алгоритмы и программа включают в себя следующие подпрограммы расчета: физико-химических свойств компонентов реакционной смеси и выбора перемешивающего устройства (пропеллерная трехлопастная мешалка) с учетом вязкости смеси; гидродинамического расчета перемешивающего устройства и теплообмена при нагреве смеси от 20 до 45 °С; теплообмена при термостабилизации и охлаждении рабочей смеси, а также времени полного цикла работы реактора. В основе предлагаемого алгоритма теплообмена при термостабилизации реакционной массы лежит определение температурного диапазона водяного подогрева, компенсирующего тепловые потери. Для этого сформулирована и решена обратная задача теплообмена с неизвестными температурами по горячему теплоносителю, такими, что среднее значение между ними составляет термостабилизируемую величину. Приведен алгоритм расчета процесса охлаждения реакционной смеси в реакторе синтеза серосодержащего сорбента, учитывающий тепловые потери в окружающую среду в объеме 5 %. Разработана программа, реализующая представленные алгоритмы на языке C#, предназначенная для автоматизации расчета реактора синтеза серосодержащего сорбента, предназначенного для извлечения из сточных вод ионов тяжелых металлов.

В статье представлены подходы к прогнозированию динамики состояния обеспечивающих компонентов информационно-управляющих систем на примере моделирования энергосистемы производственного предприятия. Рассмотрен способ моделирования других типов обеспечивающих компонентов на основе предлагаемых подходов. Моделирование состояния энергосистемы производственного предприятия основано на ее представлении в виде множества Т-образных ячеек, состоящих из сопротивления, емкости и индуктивности. Прогнозирование изменения состояния обеспечивающих компонентов информационно-управляющей системы производится с использованием многослойной нейронной сети прямого распространения с учетом нелинейных факторов, определяемых внешним и внутренним состоянием производственной среды. В качестве независимых переменных используются параметры окружающей среды, данные об амортизации исполнительных механизмов и оборудования, нормативные производственные требования, в качестве зависимой - мощность энергосистемы предприятия. При этом расчет мощности производится на основе описанной модели энергосистемы с использованием Т-образных ячеек. Обучение модели производилось на основе накопленных данных. Полученные результаты моделирования состояния обеспечивающих компонентов информационно-управляющих систем показывают, что использование для прогнозирования динамики модели нейронной сети прямого распространения с одним скрытым слоем и шестью узлами в нем позволяет получить точный прогноз мощности с учетом различных нелинейных факторов. Представлены экспериментальные данные, доказывающие эффективность предлагаемых авторами подходов к прогнозированию состояния обеспечивающих компонентов.

В статье рассматривается разработка нового подхода к хранению и организации результатов лабораторных опытов с учетом специфики их последующей обработки. Для решения поставленной задачи лабораторные опыты рассматриваются как структурированные данные с неструктурированными частями. При разработке системы была проанализирована специфика хранения и обработки данных лабораторных испытаний, после чего сформулированы основные требования к системе. Были определены основные модели данных, а также сущности базы. Для хранения структурированных данных выбрана стандартная реляционная модель данных, а хранение неструктурированной информации (такой как результаты опыта или параметры опыта) реализовано через поле BJSON. Для решения задачи обеспечения защищенного доступа, а также создания API для системы был выбран асинхронный фреймворк FastAPI. Также рассмотрена реализация хранения дополнительных файлов опыта, которые находятся в объектном хранилище и связываются с опытом в реляционной модели через дополнительную сущность. Представленный подход отличается своей гибкостью к структуре хранимых лабораторных опытов, учитывает специфику геологических лабораторных испытаний, а также предоставляет возможности для комплексного метаанализа больших объемов данных. Система была протестирована и внедрена в технологический процесс геотехнической лаборатории АО МОСТДОРГЕОТРЕСТ.

Как известно, цифровизация в области логистики может существенно повысить осведомленность всех заинтересованных сторон о наличии, состоянии и движениях товарно-материальных ценностей (ТМЦ), помочь снизить потери, порчу и кражи оборудования и материалов, снизить нагрузку на персонал, ответственный за инвентарный учет. Тем не менее, предметная область инвентарного учета в аутсорсинговых телекоммуникационых организациях не является широко исследованным направлением. Возникающие практические вопросы учета и его оптимизации менеджеры решают по аналогии с предприятиями других отраслей. Целью данного исследования является систематизация направлений и способов оптимизации инвентарного учета ТМЦ в телеком-аутсорсинговой организации при помощи современных информационных технологий. В работе рассматриваются связи между традиционными подходами к инвентарному учету, их реинжинирингом, координацией и цифровизацией. Методологический аспект исследования включает в себя идентификацию практических проблем в области учета ТМЦ, систематизацию терминов, поиск решений аналогичных проблем в других отраслях, идентификацию вариантов решения проблем и анализ соответствующих современных технологий. Основным результатом является систематизированное обзорное изложение рассматриваемых проблем и способов их решения при помощи организационных мер и ИТ. Настоящая работа может быть полезна как для исследователей в области логистики и теории оптимизации для выбора направлений углубленного изучения упомянутых проблем, так и для менеджеров-практиков, ищущих обзор подходов к оптимизации инвентарного учета.

Статья посвящена анализу демографических данных на основе единого реестра населения, который является ключевым компонентом электронной демографической системы. Единый реестр населения - это интегрированные БД, основанные на обмене как агрегированными, так и индивидуальными данными между отдельными реестрами. Реестры играют важную роль в получении информации о населении. Следует отметить, что пандемия COVID-19 еще раз подчеркнула важность использования административных данных как электронных реестров для демографических исследований. В работе проводится экспериментальный анализ демографических характеристик в условиях пандемии COVID-19 на основе данных 1 000 физических лиц. Эти данные являются гипотетическими, взяты из двух отдельных реестров - реестра населения и реестра здоровья и объединены в единый реестр. В статье представлена программная реализация анализа демографических данных. Демографический анализ осуществлен в среде Jupyter Notebook 6.1.4., язык реализации - Python 3.8.5. Результаты показывают, что создание электронной демографической системы требует интеграции различных государственных реестров для более детального анализа. Это позволит обрабатывать и анализировать более крупные и многомерные структурированные данные на разных временных интервалах. При этом очень важны достоверность данных, включенных в реестр, устранение несоответствий, обеспечение постоянного обновления регистрационных данных по каждому физическому лицу. Устранение ошибок в данных делает единый реестр населения надежным источником информации.