Оптимизация принятия структурно-компонентных проектных решений в САПР киберфизических систем

В статье приведены результаты исследования, включающего формирование оптимизационной модели и интерактивной процедуры принятия структурно-компонентных решений на основе принципов построения интегрированной САПР киберфизических систем (КФС). Приведено описание по пяти основным уровням, в рамках которых реализуется процесс проектирования КФС. Рассмотрены некоторые подходы, которые использовались авторами в ходе проектирования элементов проектирования КФС. Дано описание того, каким образом происходит формирование оптимизационной модели структурно-компонентного синтеза. Приведены основные компоненты такой оптимизационной модели. Структурные элементы КФС описываются на основе совокупности сформированных множеств. Выделены три группы показателей в модели. К первой группе отнесены надежность и стоимость, которые вычисляются для всей КФС в целом. Ко второй группе отнесем показатели, вычисляемые для некоторых цифровых нитей. Третья группа показателей связана с принципом охвата всего жизненного цикла КФС от проекта до эксплуатации. Приведена интерактивная процедура принятия структурно-компонентного проектного решения. Генерация вариантов решений осуществляется в автоматическом режиме рандомизированного поиска за счет замены булевых переменных на случайные булевы переменные.

1. Park K.-J., Zheng R., Liu X. Cyber-physical Systems: Milestones and Research Challenges. Computer Communications. 2012;36(1):1–7. https://doi.org/10.1016/j.comcom.2012.09.006

2. Куприяновский В.П., Намиот Д.Е., Синягов С.А. Кибер-физические системы как основа цифровой экономики. International Journal of Open Information Technologies. 2016;4(2):18–25.

3. Гумеров Э.А., Алексеева Т.В. Киберфизические системы промышленного интернета вещей. Прикладная информатика. 2021;16(2):72–81. https://doi.org/10.37791/2687-0649-2021-16-2-72-81

4. Lee J., Bagheri B., Kao H.-A. A Cyber-Physical Systems architecture for Industry 4.0 based manufacturing systems. Manufacturing Letters. 2015;3:18–23. https://doi.org/10.1016/j.mfglet.2014.12.001

5. Ватаманюк И.В., Левоневский Д.К., Малов Д.А., Яковлев Р.Н., Савельев А.И. Модели и способы взаимодействия пользователя с киберфизическим интеллектуальным пространством. Санкт-Петербург: Издательство Лань; 2019. 176 с.

6. Ронжин А.Л., Бизин М.М., Соленый С.В. Математические модели и средства многомодального взаимодействия с робототехническими и киберфизическими системами. Математические методы в технике и технологиях. 2016;(8):107–111.

7. Глущенко В.В. Концептуальный подход к проектированию САПР киберфизических систем. Современные научные исследования и инновации. 2022;(12). URL: https://web.snauka.ru/issues/2022/12/99391

8. Львович Я.Е. Многоальтернативная оптимизация: теория и приложения. Воронеж: Издательство «Кварта»; 2006. 415 с.

9. Месарович М., Такахара Я. Общая теория систем: математические основы. Москва: Мир; 1978. 312 с.

10. Львович И.Я., Львович Я.Е., Фролов В.Н. Информационные технологии моделирования и оптимизации. Краткая теория и приложения. Воронеж: Воронежский институт высоких технологий, ИПЦ «Научная книга»; 2016. 444 с.

11. Львович Я.Е., Львович И.Я. Принятие решений в экспертно-виртуальной среде. Воронеж: ИПЦ «Научная книга»; 2010. 139 с.

12. Соболь И.М. Численные методы Монте-Карло. Москва: Наука; 1973. 312 с.