Работая с нашим сайтом, вы даете свое согласие на использование файлов cookie. Это необходимо для нормального функционирования сайта, показа целевой рекламы и анализа трафика. Статистика использования сайта отправляется в «Яндекс» и «Google»

Понятно

Научный журнал Моделирование, оптимизация и информационные технологииThe scientific journal Modeling, Optimization and Information Technology

cетевое издание
issn 2310-6018

отправить
статью

метаданные статей за последние 2 года

Программное обеспечение для решения интегрированной задачи оптимизации раскроя материала и маршрутизации инструмента для оборудования листовой резки с числовым программным управлением

2023. T.11. № 4. id 1454

Таваева А.Ф. Петунин А.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.011

В статье рассматривается вопрос разработки алгоритмов и программного обеспечения для решения интегрированной задачи раскроя и маршрутизации (The Integrated Nesting and Routing Problem (INRP)). Эта задача объединяет две известные задачи – задачу двумерного фигурного раскроя (принадлежит к классу задач раскроя-упаковки) и задачу оптимизации маршрута режущего инструмента для машин с числовым программным управлением (задача оптимизации траектории). В интегрированной задаче рассматривается единая целевая функция, рассчитываемая как сумма стоимости использованного для раскроя материала и стоимости процесса резки. В настоящей статье предлагается общая структура программного обеспечения и функциональная модель подсистемы автоматического раскроя и маршрутизации для решения интегрированной задачи применительно к оборудованию листовой резки с числовым программным управлением. В подсистеме автоматического раскроя и маршрутизации реализованы алгоритмы нахождения допустимого варианта раскроя для некоторых типов деталей и соответствующие этому варианту раскроя алгоритмы проектирования маршрута инструмента, ориентированные на минимизацию интегрированного показателя стоимости. Разработанные алгоритмы реализованы в виде открытого программного обеспечения на языке программирования Python. В статье приводятся результаты численных экспериментов, проведенных для лазерного комплекса листовой резки с ЧПУ. Разработанное программное обеспечение опробовано также для широкого класса практических задач при подготовке управляющих программ для различного оборудования листовой резки.

Ключевые слова: оборудование листовой резки с ЧПУ, интегрированная задача раскроя и маршрутизации, листовой раскрой, маршрут инструмента, стоимость процесса резки, оптимизация

Имитационная модель обслуживания вызовов в спутниковой сети с учетом использования частотного ресурса

2023. T.11. № 4. id 1453

Пономарев Д.Ю. Демичева А.А. Гаипов К.Э.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.014

В работе рассматривается имитационная модель мультисервисной спутниковой сети. В исследуемой сети предоставляемыми услугами являются передача речи и данных. В зависимости от абонентского оборудования, помеховой обстановки и размещения спутниковых систем изменяются требования к запрашиваемым частотным ресурсам сети, и определяются возможности полезной нагрузки космических аппаратов по выделению заданной полосы пропускания. В данной работе при разработке имитационной модели учитываются процессы частотного предоставления ресурсов для каждого вызова. В связи с высокой сложностью процессов обработки вызовов в спутниковых сетях для оценки их характеристик на различных этапах разработки и проектирования применяются различные виды моделирования. При этом аналитическое представление процессов, происходящих в таких сетях, связано с некоторыми трудностями. В данной работе используется имитационное моделирование в среде GPSS Studio, и основной целью является разработка алгоритмов моделирования процессов установления соединения и передачи информации в спутниковой сети и оценка вероятностно-временных характеристик данной сети с использованием разработанного алгоритма. Программная реализация алгоритма продемонстрировала возможности GPSS Studio и позволила получить результаты для оценки вероятности потерь вызовов на различных участках сети. Полученные результаты могут быть использованы как при анализе существующих спутниковых сетей, так и при проектировании и разработке новых технологий исследуемых сетей.

Ключевые слова: спутниковая сеть, имитационное моделирование, алгоритм обслуживания, вероятность потерь, частотный ресурс

Решение задачи переноса сплошной среды по сетевому носителю в символьном виде

2023. T.11. № 4. id 1451

Рыбаков М.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.010

При исследовании эволюционных процессов переноса сплошной среды по сетевым носителям основное внимание уделяется вопросам существования и приближенного нахождения решений начально-краевых задач для дифференциальных систем уравнений, формализмами которых описываются математические модели указанных процессов. В инженерной практике такие модели, как правило, считаются линейными, либо допускают линеаризацию (классический пример – линеаризованные системы Навье-Стокса). Центральная идея, базирующаяся на использовании инструментов теории символьной математики и определившая весь стиль данной работы, предопределяет осмысление закономерностей явлений переноса в местах ветвления (узловых местах) носителя процесса и последующее математическое описание таких явлений в терминах дифференциальных или иных соотношений. В работе представлена математическая модель эволюционного сетеподобного процесса переноса сплошной среды (линейная дифференциальная система) и соответствующая ей дифференциально-разностная система, полученная полудискретизацией дифференциальной системы по временной переменной. Для доказательства разрешимости последней и фактического определения приближений решения исходной дифференциальной системы используются методы символьной математики. При этом предлагается и обосновывается алгоритм нахождения символьно-численного решения дифференциально-разностной системы и приближений решений начально-краевой задачи для уравнения переноса сплошной среды. В основе алгоритма лежит аппроксимация частной производной по временной переменной разностным отношением (используется двухслойная аппроксимационная схема) и последующее применение преобразования Лапласа к полученной дифференциально-разностной системе. Представлена блок-схема алгоритма, приведено описание структуры программного комплекса на основе разработанного алгоритма. Программный комплекс разработан на языке программирования Java. Для ввода исходных данных начально-краевой задачи и вывода решения используется веб-интерфейс программного комплекса на основе фреймворка Spring. Для иллюстрации работы программного комплекса рассматривается пример решения начально-краевой задачи с пошаговой демонстрацией результатов расчетов. Представляемый метод может использоваться в анализе прикладных задач сетевой гидродинамики, теплотехники, а также анализе диффузионных процессов биофизики.

Ключевые слова: сетеподобная область, граф, уравнение переноса сплошной среды, начально-краевая задача, дифференциально-разностная система, преобразование Лапласа, алгоритм символьно-численного решения

Методы экспертного оценивания строительных проектов по качественным критериям

2023. T.11. № 4. id 1450

Серебрякова Е.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.007

В статье рассмотрены методы индивидуального и группового экспертного оценивания строительных проектов с целью выбора из них наиболее привлекательного для реализации. В основе предлагаемой модели получения обобщенной оценки качества строительных проектов одним экспертом лежит математическая модель экспертного оценивания по одному или нескольким критериям, отражающим требования к строительным проектам. Кроме традиционного метода анализа иерархий предложены альтернативные методы, основанные на методе латентных переменных и корреляционном анализе. Для группового экспертного оценивания предлагается метод обработки экспертной информации, учитывающий компетентность экспертов. В основе метода лежит предположение, что компетентность эксперта пропорциональна тому факту, насколько сильно будет совпадать мнение эксперта по всем проектам с усредненным мнением всех экспертов по тому же набору проектов. Таким образом будет уменьшено влияние недобросовестных или некомпетентных экспертов на результаты оценивания строительных проектов. Кроме этого, предложена методика обработки групповой экспертизы на основе теории латентных переменных. В основе предлагаемого метода лежит модель Раша оценивания латентных переменных. Предложенные модели позволят повысить эффективность принятия решений при выборе строительных проектов.

Ключевые слова: экспертиза, управление проектами, строительство, латентные переменные, математическое моделирование

Модели управления ресурсами в сфере строительства

2023. T.11. № 4. id 1449

Баркалов С.А. Моисеев С.И. Серебрякова Е.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.006

В работе приведены три математические модели, позволяющие осуществлять ресурсное управление строительными работами. Модель эффективного снабжения строительных объектов ресурсами позволяет оптимизировать распределение ресурса на объекты с учетом логистики. Она позволяет организовать оптимальное снабжение строительных объектов или проектов ресурсами разного типа с целью, с одной стороны, удовлетворить в максимальной мере потребности потребителей, а с другой, минимизировать затраты на организацию мероприятий по снабжению. Модель оптимального распределения дефицитных ресурсов между объектами позволяет распределять ограниченные ресурсы с минимизацией срыва строительных работ. Показано, что эффективность применения представленной модели распределения дефицитных ресурсов в среднем составляет около 34 %. Модели своевременного пополнения запасов ресурса позволит осуществлять вероятностное прогнозирование наличие ресурса по времени. Данная модель позволит вероятностными методами прогнозировать объем запасов необходимых ресурсов на некотором строительном объекте в условиях нестабильной динамики их использования. При разработке моделей использовались методы математического программирования и марковских случайных процессов. Данные модели позволят осуществлять оперативное управление запасами строительных объектов в условиях нестабильного их снабжения и расходования, а также планировать действия по мероприятиям, позволяющим увеличить объем поставляемых запасов на объекты в зависимости от скорости их расходования с учетом влияния внешних условий и внутренних факторов.

Ключевые слова: ресурсное управление, строительство, математическое моделирование, оптимизация, управление запасами

Практика применения управления требованиями в области проблем на основе модельно-ориентированного системного инжиниринга наукоемких систем

2023. T.11. № 4. id 1445

Князева И.О. Кузнецова Е.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.024

В традиционном подходе к разработке уделяется недостаточно внимания полноте охвата требований заинтересованных сторон к наукоемкой продукции и их качеству. Повсеместно внедряются процессы управления требованиями. Их применение с использованием методологии модельно-ориентированного системного инжиниринга (далее – MBSE) способствует всестороннему рассмотрению проектируемого продукта, позволяет избежать ошибок при его производстве и удовлетворить все требования заинтересованных сторон. Исследователи представляют разнообразные интерпретации данного процесса с использованием различных инструментов MBSE и программных сред высокоуровневого проектирования сложных систем. Представленная в работе практика является синтезом анализа и апробации подходов MBSE, и их успешного применения авторами в НИОКР при проектировании наукоемких систем. Уникальность представленного материала состоит в том, что он не ограничивается конкретными программными продуктами и подходит для последующих расширений, диктуемых предметной областью проектируемой системы. Целью исследования является описание практики применения управления требованиями в области проблем наукоемкой системы на основе MBSE. В процессе управления требованиями использовалась методология MBSE с применением языка моделирования архитектур систем SysML. В рамках исследования выявлены заинтересованные стороны, проведено их ранжирование по степени важности учета их требований в проекте. Проведено моделирование планируемых функциональностей и направлений разработки требований к системе. Выявлены требования в области проблем для рассматриваемого объекта разработки, в диаграмме требований SysML проанализированы их зависимости, требования верифицированы на предмет корректности составления и структурированы в табличном виде с присвоением атрибутов. Материалы статьи представляют структурированные этапы применения инструментов MBSE при выявлении требований в области проблем, которые возможно приложить к любой наукоемкой системе.

Ключевые слова: модельно-ориентированный системный инжиниринг, MBSE, управление требованиями, требования в области проблем, заинтересованные стороны, sysML

Разработка имитационных моделей бизнес-процессов на основе методологии IDEF0 с применением теории сетей Петри

2023. T.11. № 4. id 1444

Петросов Д.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.009

Актуальность представленного исследования продиктована требованиями к современным инструментальным средствам автоматизации процесса разработки моделей бизнес-процессов. Современные средства проектирования обладают большим функционалом и поддержкой различных методологий, что позволяет разрабатывать модели в различных предметных областях. Одним из недостатков такого рода систем является отсутствие средств представления имитационных моделей на основе полученных в процессе разработки графических моделей. Таким образом, можно говорить об актуальности разработки новых методов и подходов, которые позволят выполнять построение имитационных моделей одновременно с процессом разработки графического представления бизнес-процесса на основе современных методологий. Предложенный в данном исследовании подход направлен на помощь разработчикам CASE приложений и позволяет автоматизировать процесс создания имитационных моделей бизнес-процессов с применением теории сетей Петри. В качестве основной методологии моделирования функциональных особенностей бизнес-процессов использована методология семейства IDEF – IDEF0. При разработке предложенного подхода учитывались ограничения, которые приняты в основе методологии IDEF0. В качестве такого рода ограничений рассмотрены: правила создания контекстной диаграммы, правила декомпозиции, применение всех возможных стрелок в данной методологии. Представленный в исследовании подход позволяет выполнять построение имитационных моделей бизнес-процессов на основе методологии IDEF0 параллельно с процессом их разработки при интеграции соответствующей программной разработки в CASE средство.

Ключевые слова: математическое моделирование, бизнес-процессы, системный анализ, теория сетей Петри, CASE средства, семейство методологий IDEF, методология IDEF0

Структуризация многофункциональной цифровизированной системы и управление ею на основе оптимизационных моделей дезагрегации ресурсов и объемов деятельности

2023. T.11. № 4. id 1441

Гусев П.Ю. Львович Я.Е.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.004

Статья посвящена применению структурно-функционального и оптимизационного подхода для решения задач управления дезагрегацией ресурсов и объемов деятельности в многофункциональной цифровизированной организационной системе (МФЦОС). Дано определение МФЦОС с позиций интеграции управляющей, ресурсной, многофункциональной цифровой, деятельностной и мониторинговой сфер. Показано, что структура взаимодействия управляющего центра и деятельностных компонентов определяется особенностями исследуемого класса организационных систем: многослойностью, разнообразием компонентов каждого слоя, характером требований управляющего центра, системообразующим характером функциональных направлений цифровой среды, распределительным характером использования ресурсного обеспечения и выполнения объемов деятельности. Предложен комплекс задач, направленных на дезагрегацию ресурсов и объемов деятельности МФЦОС, и обоснован их оптимизационный характер. Показано, что задача дезагрегации планового объема ресурсного обеспечения формализуется в виде оптимизационной модели линейного программирования с варьируемыми граничными требованиями, что позволяет для ее решения совместить переход к двойственной задаче и на ее основе осуществить многоальтернативную оптимизацию. Формализованная постановка задач дезагрегации ресурсов с учетом их видов, привлечения для реализации деятельности по функциональным направлениям цифровой среды и дезагрегации планового объема деятельности приводит к оптимизационной модели блочного линейного программирования. Для решения этих задач предлагается разработка проблемно-ориентированного алгоритма, основанного на сочетании итерационных методов решения задач блочного программирования. Решение задачи выбора на компонентном уровне требует предварительной идентификации зависимостей характеристик процесса дезагрегации от способов реализации и параметров компонентов. Алгоритмы принятия решений на основе перечисленных задач являются основой интеллектуальной поддержки экспертов в предложенной структурной схеме управления МФЦОС.

Ключевые слова: организационная система, многофункциональная цифровая среда, управление, структуризация, оптимизация, экспертное оценивание

Особенности программной реализации методики трансформации молекулярных систем

2023. T.11. № 4. id 1440

Смирнова Ю.А. Марьенков А.Н.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.023

В статье проведен анализ проблемы трансформации моделей молекулярных систем (МС) относительно любого элемента этой системы, где под моделью молекулярной системы понимается формализованное компьютерное представление геометрических координат атомов молекулы. Анализ показал, что существующее программное обеспечение, используемое в процессе моделирования молекулярных взаимодействий, не позволяет проводить трансформации МС. При этом процесс трансформации МС значительно усложняется с увеличением количества элементов в рассматриваемых системах. В работе авторами предложена новая методика трансформации МС, основанная на преобразовании МС в молекулярный граф, где под преобразованием понимается перестроение графа относительно новой вершины. Обоснована необходимость автоматизации процесса анализа и обработки формализованного представления трансформируемой МС. Кроме того, описан алгоритм работы программного модуля, основанный на методике трансформации. Приведена демонстрация разработанного программного продукта на примере трансформации молекулы метионина, получены молекулярный граф и трансформированная МС. Программный продукт позволил значительно сократить время, затраченное на трансформацию МС. Кроме того, полученное программное обеспечение позволяет сохранять формализованное компьютерное представление структуры трансформированной молекулы. Повторное использование ранее трансформированного представления структуры молекулы метионина в дальнейшем позволит повысить эффективность и увеличить скорость при моделировании взаимодействия метионина с другими молекулярными системами.

Ключевые слова: молекулярные системы, синтез молекулярных систем, методика трансформации, конвертация данных, перестроение молекулярных систем, молекулярный граф, формализованное представление, программа

Обобщенная экологическая модель динамической распределенной вычислительной системы

2023. T.11. № 4. id 1439

Брюханова Е.Р. Антамошкин О.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.002

В работе представлена обобщенная модель, позволяющая проводить структурный анализ распределенной вычислительной динамической системы, а также исследовать применимость различных методов управления с учетом параметров экологичности ее работы. С приходом эпохи информационного общества интенсивность использования распределенных вычислительных систем для обработки данных и выполнения разнообразных задач безостановочно растет. Однако с ростом их количества и масштабов остро встаеют вопросы энергопотребления и негативного воздействия на окружающую среду. Предложенная модель предоставляет инструментарий для оценки воздействия таких систем на окружающую среду, а также для принятия мер по минимизации их экологического следа. Она включает в себя комплекс параметров, позволяющих анализировать и учитывать факторы, такие как энергопотребление, выбросы углерода и эффективность использования ресурсов. Данная модель призвана способствовать развитию более экологически позитивных подходов к управлению распределенными вычислительными системами. Это имеет особую важность в свете нарастающего внимания к экологической проблематике и стремления общества к более ответственному использованию ресурсов. Результаты данного исследования открывают путь к созданию более эффективных и экологически дружественных вычислительных решений, способствуя снижению негативного воздействия на окружающую среду и более устойчивому будущему, обеспечивая баланс между производительностью и экологичностью распределенных систем вычислений.

Ключевые слова: распределенные вычислительные системы, динамические системы, экологическая устойчивость, энергопотребление, оптимизация

Стойкость метода ассоциативной стегозащиты данных картографических сцен

2023. T.11. № 4. id 1438

Вершинин И.С.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.003

В статье приводится введенное ранее и необходимое для дальнейшего рассмотрения понятие двумерно-ассоциативного механизма маскирования, используемого для зашиты данных картографических сцен, представленных точечными объектами. Механизм маскирования положен в основу ассоциативной стеганографии. При этом объекты и координаты сцены представляются кодовыми словами в алфавите почтовых символов и подвергаются маскированию с дальнейшим формированием стегоконтейнеров. Набор масок является секретным ключом, используемым далее для распознавания сцены, представленной в защищенном виде совокупностью стегоконтейнеров. Оценивается стойкость метода к атаке с позиции знания информации о некоторых объектах и их координатах (ассоциации с картой местности). Рассматриваются два случая действия таких атак – собственно знание противником местоположения некоторого известного ему объекта, а также анализ сцены на предмет правдоподобности после распознавания на некотором ключе. Приводятся результаты экспериментальных исследований, позволяющие утверждать безусловную либо доказуемую (т. е. вычислительную, связанную с невозможностью полного перебора ключей) стойкость метода. Дополнительно проводится анализ стойкости для случая избыточного маскирования, вводимого для повышения помехоустойчивости хранимых или передаваемых данных, когда для защиты этих данных используется не один, а несколько наборов масок.

Ключевые слова: ассоциативная стеганография, стойкость, информационная безопасность, картографические сцены, анализ сцен

Разработка алгоритма подбора модели анализа данных для прогнозирования работоспособности промышленных роботов

2023. T.11. № 4. id 1437

Гончаров А.С. Савельев А.О. Писанкин А.С. Чепкасов А.Ю.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.028

В связи с интенсивным темпом развития систем сбора, накопления и анализа данных разрабатывается все больше методов, подходов и систем для принятия решений в области предиктивного обслуживания в современных роботизированных производствах с целью увеличения производительности и эффективности использования временных, финансовых и материальных ресурсов. Процесс технического обслуживания основных средств производства является одним из ключевых для обеспечения безопасного, эффективного и непрерывного производства. Современное оборудование оснащено множеством систем мониторинга, самодиагностики и интеллектуальных датчиков, позволяющих осуществлять сбор значительного объема первичных данных, которые могут содержать полезные знания. В статье представлен подход по разработке алгоритма подбора моделей машинного обучения при анализе данных о работе промышленных манипуляторов в рамках процесса предиктивного обслуживания. Разработанный алгоритм позволяет сократить временные издержки на обучение моделей анализа данных (в том числе машинного обучения и искусственных нейронных сетей) за счет подбора массивов данных, собранных с парка оборудования (на примере промышленных роботов), которые имеют наибольшую степень подобия относительно данных собранных с единичного оборудования, что позволяет избежать обучение дополнительных моделей анализа данных, при удовлетворительных результатах тестирования. Сбор данных производился с четырех разных промышленных роботов; для анализа использованы методы: линейная модель, сверточная нейронная сеть, многослойный перцептрон; для оценки степени подобия использован алгоритм динамической трансформации временной шкалы.

Ключевые слова: предиктивная аналитика, прогнозирование работоспособности, машинное обучение, промышленный робот, системный анализ

Модели формализованной оценки и поддержки принятия решений при управлении региональным развитием на основе измеримых показателей

2023. T.11. № 4. id 1436

Шамаева Е.Ф.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.001

Сложившаяся в мире сложная кризисная ситуация ставит перед научным сообществом задачу точно измерять и прогнозировать энергетические потребности, экологические, социальные и экономические факторы. Такая постановка проблемы требует построения междисциплинарной модели поддержки принятия решений, комплексно отражающей возможности, локальные и глобальные потребности развития регионов, а также взаимосвязь принимаемых в регионе решений, социально-экономических и экологических процессов. В работе представлены модели, которые используют измеримые показатели и методы системно-энергетического анализа, связанные с потреблением, преобразованием и распределение энергетических ресурсов в рамках производственной деятельности региональных организационных систем. Представлены формализованные понятия, связанные с управлением развитием региональной системы, измеримые показатели экологического, социально-экономического состояния региональной системы. Возможности реализации результатов работы представлены в виде математического и программного обеспечения информационной системы поддержки принятия решений на основе измеримых показателей. Результаты исследования подтверждают применимость модели формализованной оценки и поддержки принятия решений на основе измеримых показателей как одной из альтернатив в условиях неденежных оценок при принятии решений с учетом экологических, социальных, экономических факторов. Результаты исследования полезны в решении задач оценки решений (новаций, технологий, проектов).

Ключевые слова: устойчивое развитие региона, моделирование, управленческие решения, измеримые показатели, формализованная оценка, математические модели, программное обеспечение

Разработка методов прогнозирования динамики заболеваемости на примере COVID-19

2023. T.11. № 3. id 1434

Каширина И.Л. Матыкина О.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.014

Пандемия COVID-19 привела к глобальным последствиям и стала причиной серьезных ограничительных мер во всех сферах деятельности, изменивших условия работы и жизни населения мира. Даже после окончания пандемии прогнозирование заболеваемости COVID-19 остается важной задачей, так как необходимо следить за развитием ситуации, а результаты исследований по этой теме могут быть перенесены на другие эпидемии. Особое значение имеют научные исследования по анализу факторов, оказывающих существенное влияние на протекание эпидемии. В данном исследовании предлагается комплекс моделей и алгоритмов машинного обучения, базирующихся на обработке больших данных, для прогнозирования динамики распространения вируса COVID-19 на мезоуровне, с помощью которого анализируется влияние различных экзогенных факторов на заболеваемость. В качестве исходных данных для построения моделей машинного обучения используется деперсонифицированный набор данных, предоставленный Воронежским областным клиническим консультативно-диагностическим центром и содержащий информацию по всем проведенным в Воронежской области тестам на COVID-19. Для эффективной борьбы с эпидемиями необходимы прогнозы развития динамики заболеваемости на достаточно длительный период времени (например, от двух недель и более), тогда как в литературе, как правило, предлагаются краткосрочные методы, позволяющие делать достаточно точный прогноз только на 1–5 дней. Поэтому задача данного исследования заключается в поиске оптимального метода прогнозирования заболеваемости на средний период времени с использованием экзогенных факторов. В качестве экзогенных переменных для улучшения качества прогнозирования были выбраны сведения о погоде, дне недели и месяце и популярность поисковых запросов, связанных с COVID-19.

Ключевые слова: COVID-19, машинное обучение, временные ряды, прогнозирование динамики, гибридная нейронная сеть

Задача оптимизации формы сопла гидропушки для максимизации импульса силы ультраструи

2023. T.11. № 4. id 1433

Дмитрук Ю.В. Толстых В.К.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.012

Импульсные струи жидкости высокого давления способны разрушить породу любой крепости. Применение ультраструй позволяет повысить производительность труда при разрушении горных пород и строительных конструкций. Однако из-за низкой надежности гидроимпульсных установок коммерческое применение импульсных струй в настоящее время ограничено. Повысить надежность и эффективность гидропушки можно путем оптимизации конструкции. В связи с этим в статье рассмотрен прямой экстремальный подход для практического решения задачи оптимизации формы сопла поршневой гидропушки с целью достижения максимума средней силы действия струи на преграду. Форма сопла (площадь поперечного сечения) присутствует в уравнениях в виде пространственной производной. В качестве управления выбрана вся функция производной, позволяющая исключить погрешности численного дифференцирования. В прямом экстремальном подходе предполагается итерационная максимизация функционала экстремальными методами на основе градиента. Получено аналитическое выражение градиента как функции по длине сопла и необходимое условие оптимальности формы сопла. Градиент представляет собой функцию пространственной переменной, что делает задачу оптимизации бесконечномерной. Значение градиента определяется из решения сопряженной задачи. Градиент указывает направление максимизации целевого функционала, что может далее использоваться в бесконечномерных экстремальных алгоритмах оптимизации. Критерием достижения оптимальной формы сопла является выполнение необходимого условия с наилучшей возможной точностью.

Ключевые слова: гидропушка, градиент, условие оптимальности, бесконечномерная экстремальная задача

Формализация модели информационной безопасности предприятия в виде многокритериальной задачи линейного программирования

2023. T.11. № 3. id 1431

Базилевский М.П. Наседкин П.Н.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.021

Ранее авторами была предложена методика оценки функциональной эффективности подсистемы программно-технических решений (ПТР) комплексной системы защиты информации (КСЗИ) предприятия. С помощью нее можно оценить не только общую эффективность подсистемы ПТР КСЗИ, но и эффективности таких ее компонент, как подсистемы и их функции. В данной статье на основе предложенной методики сформулирована оптимизационная модель информационной безопасности предприятия в виде многокритериальной задачи линейного программирования. Целевыми функциями в ней выступают оценки эффективностей всех возможных компонент подсистемы ПТР КСЗИ. Переменными являются ожидаемые оценки аудиторов после будущей модернизации КСЗИ и затраты, обеспечивающие соответствующие оценки. Решение этой задачи дает ответ на вопрос, как распределить имеющуюся сумму денежных средств так, чтобы максимизировать не только эффективность подсистемы ПТР КСЗИ, но и эффективности всех ее компонент. Предложенная многокритериальная задача сведена к однокритериальной, в которой вместо максимизации всех критериев эффективности максимизируется минимальный из них. Также предложена задача, решение которой дает ответ на вопрос о том, какие минимальные затраты необходимы, чтобы обеспечить заданный уровень эффективности подсистемы ПТР КСЗИ и всех ее компонент.

Ключевые слова: информационная безопасность, оценка эффективности защиты информации, объект воздействия, оптимизационная модель, линейное программирование

Высокоуровневая структура модулей для построения специальных систем автоматизированного проектирования

2023. T.11. № 3. id 1430

Троценко А.С. Успехов А.А. Чижов М.И.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.018

В современном производстве существует потребность в проектировании специализированных изделий, заданных определенным набором изменяющихся параметров. Повторное проектирование изделия, связанное с изменением некоторых из этих параметров, становится одной из задач инженера. Использование тяжелых систем автоматизированного проектирования в таких случаях может приводить к значительному повышению трудозатрат. Создание истории построений твердотельной модели изделия, сбалансированной относительно заданного набора ее параметров, оказывает существенное влияние на общую сложность процесса проектирования. Повысить эффективность этого процесса позволяет применение специальных систем автоматизированного проектирования, направленных на создание параметризированной модели определенного изделия. В данной работе представлена структура высокоуровневых модулей, обеспечивающих быструю разработку специальных систем автоматизированного проектирования. Одним из методов, обеспечивающих быструю разработку, является сокращение большого объема знаний классов и методов используемого геометрического ядра. Наличие отдельных функциональных блоков позволяет строить системы твердотельного моделирования различной наполненности: от простых линейных систем до систем с расширенными возможностями моделирования, анализа и импорта / экспорта данных. Для снижения зависимости разрабатываемых систем от конкретных геометрических ядер предложенная структура обеспечивает сокрытие используемого геометрического ядра с помощью шаблона проектирования закрытой реализации.

Ключевые слова: архитектура, твердотельное моделирование, системы автоматизированного проектирования, шаблоны проектирования, сокрытие реализации

Система показателей для оценки эффективности процедур многофакторной аутентификации в Web-приложениях

2023. T.11. № 3. id 1426

Богданов Д.С.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.015

Актуальность исследования обусловлена растущими темпами внедрения механизмов многофакторной аутентификации в Web-приложения, популяризацией Web-технологий, а также отсутствием в Российской Федерации конкретных стандартов, описывающих работу процедур многофакторной аутентификации и устанавливающих требования к Web-приложениям, которые используют данные процедуры. Целью проводимого исследования является разработка системы показателей для оценки эффективности процедур многофакторной аутентификации в Web-приложениях на основе ранее разработанной классификации рассматриваемых процедур. В ходе исследования был проведен анализ научных публикаций по исследуемой теме, предложены лингвистические шкалы для показателей: затрат, надежности, безопасности, эффективности, а также факторы, влияющие на соответствующие показатели, выделены допустимые значения показателей, которые в последующих публикациях по данной тематике будут уточнены с использованием метода экспертных оценок. Также в рамках исследования были предложены способы расчета значений показателей затрат, надежности, безопасности и эффективности. Полученный в ходе исследования материал в последующем может быть конкретизирован в соответствии с перечнем решаемых задач, направленных на обеспечение информационной безопасности процедур многофакторной аутентификации. Материалы работы представляют теоретическую ценность для дальнейших исследований в данной области.

Ключевые слова: многофакторная аутентификация, web-приложение, двухфакторная аутентификация, классификация, показатели процедур аутентификации, оценка эффективности

Нейронечеткие сети для систем дистанционного мониторинга амбулаторных пациентов с заболеваниями органов дыхания

2023. T.11. № 3. id 1425

Бутусов А.В. Алавcи Х.А. Карачевцев Р.А. Филист С.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.016

В статье предложен решающий модуль для контроля функционального состояния системы дыхания, обеспечивающий интеллектуальную поддержку при принятии решений медицинским персоналом по госпитализации пациента. Для контроля степени тяжести внебольничной пневмонии на основе интернет-технологий разработан гибридный многоагентный классификатор со структурой, включающий сегменты факторов риска, связанные со «своей» системой нечеткого логического вывода, и метаклассификатор, предназначенный для агрегации решений этих систем, позволяющий осуществлять мониторинг функционального состояния системы дыхания пациента в удаленном интерактивном режиме. Разработана пятислойная нечеткая сеть, предназначенная для классификации степени тяжести внебольничной пневмонии по входному вектору, основанная на алгоритме Мамдани-Ларсена, позволяющая оценить степень тяжести внебольничной пневмонии на шкале 0–1 по сегменту факторов риска, используемому в традиционных шкалах риска пневмонии. Синтезирован нейронечеткий классификатор тяжести внебольничной пневмонии, построенный на основе шкалы риска пневмонии CRB-65. Сформирована база нечетких решающих правил системы нечеткого логического вывода и определены функции принадлежности для входных и выходных переменных в выбранном сегменте факторов риска. Апробация нейронечеткой модели гибридного классификатора степени тяжести внебольничной пневмонии проведена на экспериментальной группе из 200 пациентов, больных внебольничной пневмонией различной степени тяжести. Модель классификатора на контрольной выборке продемонстрировала диагностическую чувствительность 90 % и диагностическую специфичность 86 %. Осуществлено сопоставление результатов полученной модели риска внебольничной пневмонии с результатами экспертного оценивания и результатами, полученными на известных регрессионных моделях. Показатели качества классификации синтезированного нейронечеткого классификатора позволяют рекомендовать его для телекоммуникационных систем дистанционного мониторинга степени тяжести внебольничной пневмонии.

Ключевые слова: дистанционный мониторинг, интерьер, шкалы риска внебольничной пневмонии, многоагентная система классификации, нейронечеткий классификатор, показатели качества классификации

Оптимизация моделирования процессов балансировки и ребалансировки инвестиций для реализации программы развития многообъектной организационной системы

2024. T.12. № 1. id 1419

Бухольцев И.М. Львович Я.Е.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.015

Статья посвящена оптимизации управления инвестициями при формировании и реализации программы развития многообъектной информационной системы. Рассматривается этап, связанный с переходом от выполненной за некоторый временной период программы развития к новой программе развития с заданным горизонтом планирования. Показано, что в момент перехода осуществляется балансировка инвестиций, а в процессе реализации возникает необходимость их ребалансировки. Для первой задачи сформирована многоуровневая система балансовых условий, которая является основой для построения оптимизационных моделей процесса балансировки. Поскольку нижний уровень балансовых условий связан с требованием роста значения показателей развития объектов организационной системы до определенной величины, установленной управляющим центром, задачи оптимизации базируются на прогностических оценках. Эти оценки вычисляются либо по результатам нейросетевого моделирования, либо экспертного оценивания. При формировании оптимизационных моделей процесса ребалансировки инвестиций рассматриваются два способа выявления отклонения значения показателей развития от планируемой траектории роста: в заданный момент времени, при превышении порогового значения. В этих случаях определяется момент времени, в который осуществляется коррекция оптимальной стратегии распределения инвестиций между временными переходами для выхода в конечной точке на заданный уровень показателей развития. Таким образом, предложенный переход позволяет оптимизировать распределение инвестиций в рамках программы развития как в процессе их балансировки, так и ребалансировки.

Ключевые слова: многообъектная организационная система, программа развития, инвестирование, оптимизация, нейросетевое моделирование, экспертное оценивание

Имитационное моделирование безопасного расхождения групп морских судов

2023. T.11. № 3. id 1418

Артемьев А.В. Гриняк В.М. Девятисильный А.С. Петров В.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.011

Статья посвящена проблеме безопасного движения судов в условиях насыщенного трафика. Рассматривается задача безопасного расхождения групп судов. Отмечается, что расхождение автономных (безэкипажных) судов имеет свою особую специфику. При их групповом движении автономному судну необходимо «знать» намерения других участников для правильной интерпретации правил расхождения судов. Это требует расширения известных алгоритмов расхождения на случай группового движения. В статье описана математическая модель задачи расхождения судов, основанная на традиционных геометрических представлениях относительного движения судов. Дан алгоритм действий судна в условиях группового движения. Описан программный инструментарий, использованный для постановки вычислительных экспериментов по расхождению групп автономных судов. Отмечается, что предложенный алгоритм может быть успешно применен и для судов с экипажем, внедрен в автоматизированные бортовые средства управления судном. Показан пример расчета маневров для расхождения группы из семи судов. Указывается, что для проверки предложенного алгоритма и оценки перспектив его использования на практике необходима постановка натурных экспериментов для групп малоразмерных моделей автономных надводных судов. Даются рекомендации по возможной конструкции таких судов для постановки экспериментов и развитию соответствующей береговой инфраструктуры, позволяющей в перспективе обеспечить поддержку автономного судовождения.

Ключевые слова: управление движением судов, безэкипажное судоходство, е-Навигация, а-Навигация, опасное сближение, маневр уклонения, группа судов

Алгоритмизация принятия управленческих решений в рамках реализации программы развития отрасли при случайных вариациях инвестиционного ресурса

2023. T.11. № 3. id 1417

Иванов Д.В. Львович Я.Е.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.006

В статье рассмотрено применение оптимизационного подхода для принятия управленческих решений при случайных вариациях инвестиционного ресурса, выделяемого управляющим центром отраслевой организационной системы на реализацию подсистемы развития. Показаны недостатки традиционных экспертных оценок при распределении инвестиций между объектами организационной системы, причины необходимости случайных вариаций для сглаживания издержек неоптимальных решений. Приведена постановка оптимизационный задачи управления инвестированием. Предложена алгоритмизация принятия управленческих решений на основе интеграции экспертных и оптимизационных оценок. Определены цель и задачи исследования, приведенного в работе. Обоснована структура комбинированной алгоритмической процедуры принятия управленческих решений, основанной на синхронном поиске в пространствах показателей эффективности программы развития и варьируемого инвестиционного ресурса за счет погружения в рандомизированную среду. С этой целью на каждой итерации вводятся и определяются вероятностные характеристики значимости показателей при их аддитивной свертке и инвестиции объектов при согласовании экспертной оценки потребности в ресурсе с численным решением. С целью движения в пространстве показателей предложена модификация алгоритма роя частиц, интегрированного в схему рандомизированного поиска объема инвестиций при случайной вариации в соответствии с равномерным и нормальным законами распределений. Для реализации алгоритмической процедуры в случае двух вариантов закона распределения рассмотрена последовательность действий при введении начальных условий и топологии соседства частиц, при переходе от текущей итерации к последующей, при использовании правила останова и определения оптимального управленческого решения.

Ключевые слова: инвестирование, отраслевая организационная система, программа развития, оптимизация, экспертное оценивание, рандомизированный поиск

Алгоритм определения угла между направлениями шлифовки поверхности

2023. T.11. № 3. id 1416

Шмидт А.Г. Алтухов А.А. Фещенко В.С. Шепелев В.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.020

Работа посвящена разработке алгоритма анализа изображений профилограмм, полученных с помощью оптического профилометра ZYGO ZeGage Pro HR, с целью определения некоторых параметров обработки поверхности материала: направлений шлифовки и угла между ними. Анализ таких данных позволяет устанавливать связь между применяемой технологией обработки материала и качеством получаемой поверхности. Необходимость автоматизации данного процесса является актуальной задачей, решение которой позволит сократить время анализа большого объема исследуемых образцов и ускорить проверку их качества. В данной исследовательской работе представлен процесс функционирования разработанного алгоритма, основанного на применении методов обнаружения геометрических объектов на изображениях. Алгоритм состоит из нескольких этапов, включая предварительную обработку входных данных, методы обнаружения прямых линий на изображении, выделение направлений шлифовки поверхности и определение угла между ними. Кроме того, в рамках исследования была предложена модификация алгоритма, основанная на частотном анализе изображений. Данная модификация позволяет устранить описанные в работе недостатки основной реализации, вызванные спецификой входных данных, и повысить эффективность работы программы. Также приведены выводы по результатам проверки точности разработанного алгоритма и его модификации, полученные на разных образцах исследуемых поверхностей.

Ключевые слова: анализ изображений, нахождение линий на изображении, вычисление углов, алмазная подложка, шлифовка поверхности

Разработка системы информационного поиска для сопоставления с уровнем техники

2023. T.11. № 3. id 1413

Бобунов А.В. Коробкин Д.М. Фоменков С.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.023

Актуальность данного исследования заключается в повышении эффективности извлечения ключевых фраз и слов из русскоязычного патентного массива. В настоящее время эксперты патентного ведомства вынуждены проводить анализ текста патентных заявок вручную, чтобы определить ключевые фразы и слова, которые затем используются для поиска патентов-аналогов. Этот процесс требует значительных временных затрат и может быть подвержен ошибкам. Другая проблема заключается в отсутствии системы, аналогичной Google Patents, но для русскоязычных патентов. В настоящее время не существует надежного и эффективного инструмента для автоматического определения ключевых патентных фраз и слов в русскоязычных патентах. Это ограничивает возможности экспертов при поиске и анализе патентных аналогов, а также при принятии решений о патентовании. Повышение эффективности извлечения ключевых фраз и слов из русскоязычного патентного массива имеет большое практическое значение. Это позволит сократить временные затраты на анализ патентных заявок, повысить точность поиска патентов-аналогов и обеспечить более надежные решения о патентовании. Такой инструмент будет полезен для патентных ведомств, юридических консультантов, инженеров и исследователей, которые работают с русскоязычными патентами. В целом данное исследование обусловлено необходимостью совершенствования и автоматизации процесса анализа патентных заявок, что приведет к повышению эффективности и точности работы с русскоязычным патентным массивом и сделает его более доступным и удобным для пользователей.

Ключевые слова: патенты, патентный поиск, извлечение ключевых фраз и слов, полнотекстовый поиск, HDFS, apache Solr, django, keyT5

Разработка алгоритмического аппарата по обеспечению безопасности дорожного движения

2023. T.11. № 3. id 1411

Арутюнян М.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.013

В настоящей статье представлен один из полученных автором научных результатов в ходе проводимого диссертационного исследования. Поднята рассматриваемая в исследовании проблема, а именно проблема обеспечения безопасности участников дорожного движения. Выявлено, что в мегаполисах установка «необходимого минимального пакета средств» соблюдается не во всех районах, что, в свою очередь, становится причиной нарушений со стороны участников дорожного движения. Рассмотрены существующие методы оценки и повышения безопасности участников дорожного движения, выделены ограничения. Предложен возможный инструмент решения анализируемой задачи исходя из выделенных ограничений – рациональное размещение технических средств организации дорожного движения. На основе алгоритма машинного обучения «Дерево принятия решений» разработан алгоритмический аппарат, позволяющий прогнозировать и рекомендовать целесообразные места для установки технических средств организации дорожного движения на тех улицах, на которых они расположены либо нерационально, либо отсутствуют вовсе. Предложен собственный метод подготовки входных данных с описанием этапов. Предложено использование метода семантического дифференциала для определения весов / важности атрибутов. Проведена апробация разработанного алгоритмического аппарата как на примере «модели», так и на примере реального участка. Отмечено, что предлагаемый алгоритм имеет возможность генерировать большой объем входных данных, что позволит в дальнейшем расширить алгоритм и учитывать еще больше различных факторов. Ожидается, что разработанный алгоритмический аппарат позволит существенно минимизировать количество дорожно-транспортных происшествий. Предполагается, что научные результаты, полученные в работе, позволят комплексно оценить проблематику организации дорожного движения на существующих застроенных территориях или планируемых к развитию участков.

Ключевые слова: технические средства организации дорожного движения, алгоритмический аппарат, метод, семантический дифференциал, алгоритм машинного обучения «Дерево принятия решений»

Разработка алгоритмов решения задач оптимизации производства для программного обеспечения системы поддержки принятия решений в сельском хозяйстве

2023. T.11. № 3. id 1410

Рахматуллин Р.Р. Спешилов Е.А. Чумаков А.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.012

Управление сельским хозяйством в условиях цифровой трансформации экономики приобретает дополнительный важный аспект при обеспечении конкурентных преимуществ нашей страны, особенно с учетом вызовов современной геополитической обстановки. Внедрение различного рода инноваций требует оперативных действий в направлении разработки отечественных технических, технологических и информационных продуктов. В статье рассматривается вопрос автоматизации обеспечения поддержки принятия решений при управлении подсистемами сельского хозяйства посредством использования разработанного программного продукта, обладающего адаптационными характеристиками и не требующего дополнительных цифровых и квалификационных ресурсов. Применялись методы системного анализа, логического подхода и синтеза, оптимизации, алгоритмизации и др. Использовались официальные статистические данные, на основе которых приведена динамика ряда показателей (посевная площадь и урожайность кормовых культур, поголовье коров и объем производства молока и пр.) сельскохозяйственного производства в России за период 2017–2021 гг. Сделан вывод об интенсификации производственной деятельности в сфере молочного скотоводства. Акцентировано внимание на разработке алгоритмов и их программной реализации для подбора рациона кормления дойных коров с учетом научно обоснованных требований, породных ограничений, норм и пр. Приведены блок-схемы создания пользовательского интерфейса и функции вычисления необходимого количества минеральных веществ, алгоритмы расчета потребности в энергии и протеине. Программа разработана на языке Python, учитывает выделенные параметры для расчета продуктивного рациона кормления коров и является составной частью разрабатываемой интеллектуальной системы. Позволяет посредством имитации подбирать наиболее подходящие значения выходных параметров для дальнейшего их использования в виде числовых ограничений при решении задачи минимизации себестоимости рациона кормления методами линейного программирования. Программа имеет универсальный характер относительно внедрения и использования сельхозтоваропроизводителями, обеспечивает автоматизацию системы поддержки принятия решений и не требует дополнительного трудоемкого обучения лиц, принимающих решения, направленные на эффективность функционирования отечественного сельского хозяйства.

Ключевые слова: разработка алгоритмов, задачи оптимизации, управление сельским хозяйством, система поддержки принятия решений, молочное скотоводство, рацион кормления, лицо принимающее решение, блок-схема, программа

Архитектура программного модуля сбора и обработки временных рядов зонтичной системы мониторинга ИТ-инфраструктуры

2023. T.11. № 3. id 1409

Каменев А.С. Сахаров Ю.С.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.027

Статья посвящена проблеме сбора временных рядов зонтичной системы мониторинга ИТ-инфраструктуры с последующей обработкой полученных данных в режиме реального времени. Актуальность исследования обусловлена возрастающим интересом к системам подобного класса со стороны крупных предприятий и организаций с высокой степенью цифровизации производственных процессов. В свою очередь, организация процесса сбора такой информации обусловлена рядом особенностей: во-первых, программные модули должны проектироваться с учетом значительной нагрузки (сбор и обработка порядка 10 млн значений временных рядов в минуту); во-вторых, сбор данных зачастую осуществляется не с конечных устройств, а из других систем мониторинга. Также требуется учитывать современное состояние ИТ-инфраструктуры, характеризующееся своим динамизмом, вызванным развитием и повсеместным внедрением технологий аппаратной виртуализации, контейнеризации приложений и автоматизированного управления конфигурациями. На основе сравнения подходов к сбору и обработки временных рядов, реализованных в различных средствах мониторинга, в работе делается вывод о перспективности применения и развития в зонтичных системах мониторинга Prometheus-подхода. Авторы предлагают свой вариант адаптации и развития данного подхода. Отличительными чертами предложенного варианта являются мультистатусная модель порогов с временем жизни, а также опосредованная установка связей между объектами в ресурно-сервисной модели и собранной метрической информацией, что позволяет реализовать требуемую предприятиями функциональность сбора и обработки временных рядов для зонтичной системы мониторинга в условиях высокой нагрузки и динамизма современной ИТ-инфраструктуры. В завершении приводятся результаты предварительных испытаний разработанного программного модуля, а также делается заключение о возможности использования предложенного авторами подхода для реализации функции контроля степени покрытия мониторинга объектов. В настоящее время описанный вариант архитектуры используется в коммерческом программном продукте «MONQ» и проходит апробацию в ряде ключевых российских предприятий.

Ключевые слова: система мониторинга, временные ряды, ИТ-сервис, ресурсно-сервисная модель, система управления услугами, AIOps, big data

Модельное изучение процесса рассеяния электромагнитных волн на электродинамических структурах с нанесением диэлектрических материалов

2023. T.11. № 4. id 1408

Аветисян Т.В. Львович Я.Е. Преображенский А.П. Преображенский Ю.П.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.020

Рассеиватели радиолокационных сигналов (радиолокационные цели космического, воздушного, наземного и водного базирования) и преобразователи энергии электромагнитных волн (транспаранты, средства уменьшения заметности в радиодиапазоне волн, антенные устройства в сверхвысокочастотном диапазоне волн) имеют сложную геометрию и большие электрические размеры, а также содержат поглощающие и нелинейные элементы. Анализ и синтез указанной электродинамической техники на базе грубых знаний о физических процессах, происходящих в этих объектах, может привести к существенным и трудно контролируемым погрешностям в оценке их основных характеристик, которые быстро изменяются при изменении частоты, вида поляризации и угла падения электромагнитных волн. В данной работе исследуется методический подход, направленный на оценку и оптимизацию характеристик рассеяния электромагнитных волн, которые возникают при взаимодействии электромагнитных полей с электродинамическими структурами, содержащими диэлектрические включения. Для расчета этих характеристик используется метод интегральных уравнений, а для их оптимизации применяется генетический алгоритм. Результаты исследования демонстрируют работоспособность предлагаемых подходов. Рассмотренный в работе методический подход может быть использован для улучшения электромагнитной совместимости устройств, уменьшения их радиолокационной заметности.

Ключевые слова: моделирование, оптимизация, рассеяние электромагнитных волн, интегральное уравнение, генетический алгоритм, радиосвязь

Межкомпонентное взаимодействие в мультиагентной системе

2023. T.11. № 3. id 1407

Бредихин А.В. Веркошанский Д.В. Неретин Е.О. Собенина О.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.022

Статья посвящена изучению механизмов межкомпонентного взаимодействия в мультиагентных системах. В работе рассмотрены различные подходы к обмену сообщениями между компонентами, а также преимущества и недостатки каждого из них. Определены ключевые проблемы межкомпонентного взаимодействия и предложены их решения. Особое внимание уделено механизму обмена сообщениями на основе брокера сообщений. В статье описаны принципы работы программного брокера, его преимущества и недостатки, а также примеры использования в мультиагентных системах. Результаты исследования показали, что использование брокера сообщений позволяет создать гибкую и масштабируемую систему, способную эффективно обрабатывать большое количество сообщений и поддерживать высокую надежность в работе. В работе представлено описание разработанной структуры формата передачи данных между компонентами мультиагентной системы. Показаны схемы маршрутизации сообщений в рамках системы с использованием брокера сообщений. Описана настройка для реализации разработанных схем межкомпонентного взаимодействия. Предложен механизм кодирования сообщений на основе тэг-ключей, который позволяет проводить их идентификацию для дальнейшей обработки программными агентами. Этот подход может быть полезен при проектировании и разработке различных мультиагентных систем, где необходим обмен сообщениями между различными программными агентами.

Ключевые слова: мультиагентная система, брокер сообщений, формат данных, JSON, rabbitMQ, MAS, кодификация

Имитационное моделирование конвекционных процессов в теплообменных аппаратах

2023. T.11. № 4. id 1404

Чивилев Я.В. Яуров С.В. Скородумов Д.Г. Тучков М.Ю. Данилов А.Д. Гусев К.Ю. Равочкин Н.Н.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.018

В статье описывается методика расчета влияния конвекции на теплообмен в теплообменниках (ТО) со спирально-навитыми трубками, а также представлена модель, реализующая данный объект без учета потерь теплоты в атмосферу. Излагается информация о расчетном коде, его теплогидравлических блоках, а также представляются необходимые уравнения для идентификации влияния свободной и вынужденной конвекции на теплообмен в среде динамического моделирования SimInTech. Перед началом исследования была проведена верификация расчетной модели, где относительная погрешность составила 1,3 %, что является допустимым для данной модели. После успешной верификации были выполнены расчеты для ТО в проектных пределах и за его границами, по результатам которых можно сделать вывод о том, что скорость среды, при которой свободная конвекция не оказывает влияния на эффективность теплообменника, где 324 трубки составляет 1,08 м/с, для ТО с 93 трубками – 1,25 м/c. В последующем была разработана рекомендация для использования кожухотрубных теплообменных аппаратов со спирально-навитыми трубками. Согласно этой рекомендации, чтобы гарантировать эффективный теплообмен и минимизировать воздействие свободной и вынужденной конвекции, разработчикам следует стремиться к поддержанию средней скорости течения в трубках теплообменника не менее 1,0 м/с, если же поддержание данной скорости невозможно, то необходимо учитывать данное влияние и правильно располагать теплообменник, чтобы направление вынужденной и свободной конвекции совпадало.

Ключевые слова: конвекция, уравнение, расчетное моделирование, гидравлический канал, объем, температура, расход, средняя скорость, теплообмен