Архив номеров

Для разработки технологий контроля трансформаторного масла на основе моделей нейронной сети глубокого обучения могут быть использованы оптические спектральные методы в ультрафиолетовой и видимой областях. Целью исследований является выявление информативных спектральных диапазонов люминесцентной диагностики для системы автоматизации контроля характеристик и параметров трансформаторного масла с использованием нейронных сетей глубокого обучения. Измерения спектральных характеристик чистого и отработанного трансформаторного масла в диапазоне 180–700 нм были проведены на дифракционном спектрофлуориметре «Флюорат-02-Панорама». Установлено качественное и количественное различие спектров возбуждения: для отработанного масла спектры смещены вправо и снижены примерно в четыре раза по максимуму. Спектры фотолюминесценции чистого масла при возбуждении 300 нм являются суперпозицией как минимум трех кривых, наибольшая из которых имеет максимум на 382 нм. Для возбуждения 370 нм спектр существенно шире и имеет максимумы на длинах волн 387, 405, 433–439 и 475–479 нм. Спектры фотолюминесценции отработанного масла в несколько раз ниже и имеют максимумы на 446, 483 и 520–540 нм. Установленные диапазоны возбуждения и люминесценции будут использованы при создании методики и установке контроля параметров качества трансформаторного масла. Была разработана модель нейронной сети глубокого обучения, основанная на использовании самоорганизующейся карты Кохонена, которая позволила на основе потока фотолюминесценции трансформаторного масла прогнозировать параметры масла и, как следствие, за счет системы принятия решений определять эффективность эксплуатации описываемого метода в промышленности.

В настоящее время производственное предприятие немыслимо без автоматизации всех его процессов – технологических, производственных, управленческих. Эффективность предприятия во многом зависит от качественной обработки данных в рамках единого информационного пространства. Внедрение комплексной автоматизированной системы управления промышленным предприятием, соответствующей бизнес-модели, устранит многие проблемы, возникающие при создании, интеграции и развитии автоматизированных систем, создаст эффективную систему управления предприятием и снизит себестоимость продукции в будущем. Современные тенденции цифровой трансформации повышают спрос на модель интегрированной системы управления бизнесом, которая включала бы модель интегрированной системы управления информацией как неотъемлемую ее часть. Целью исследования является разработка эталонной функциональной модели горнодобывающих предприятий, включающей комплексное видение бизнеса, производственных и технологических процессов и их ИТ- поддержки. Предлагаемая модель основана на анализе существующих международных отраслевых подходов к автоматизации, а также опыта и лучших практик автоматизации горнодобывающих предприятий. Методологические основы исследования включают подход к архитектуре предприятия (включая концепцию сервис-ориентированной архитектуры) и авторский функционально-ориентированный подход к проектированию ИТ-архитектуры. В статье описана эталонная функциональная модель горнодобывающего предприятия, на основе которой определена структура функциональной структуры ИТ-архитектуры горнодобывающего предприятия. Функционально-ориентированный подход к проектированию ИТ-архитектуры как отражение функциональной структуры бизнеса является хорошим примером феномена симметрии в управлении предприятием. Дальнейшие исследования будут посвящены вопросам проектирования модели информационного обмена и модели архитектуры данных для цепочки создания стоимости горнодобывающей промышленности и ее отдельных частей во взаимосвязи, а также отражения сквозных процессов горнодобывающих предприятий в ИТ- архитектуре на основе разработанной модели определения границ функциональных блоков информационных систем.

В статье рассматривается проблема организации обучения специалистов по исследованию и анализу данных (data scientist, data analytics) с использованием информационных технологий. Авторами проведен анализ актуальных наборов компетенций исследования и анализа данных, выявлены проблемы организации их освоения, рассмотрены современные тенденции в инструментальной поддержке процесса обучения. Особое внимание уделяется особенностям развития гибких компетенций исследования и анализа данных, которые должны учитываться в системах и платформах поддержки обучения при построении моделей формирования персонализированного контента и траектории обучения в рамках курса. Обоснована необходимость создания многоагентного программного приложения поддержки педагогического дизайна курса, позволяющего адаптировать возможности современных программных систем и платформ обучения для повышения эффективности группового взаимодействия и формирования гибких навыков, необходимых при реализации проектов анализа данных. Приводятся результаты концептуального проектирования многоагентного приложения, интегрируемого с современными платформами обучения: предложена UML-диаграмма вариантов использования, обеспечивающих поддержку персонализации обучения не только на индивидуальном, но и на командном уровне, выделены базовые классы агентов и разработана онтологическая модель для поддержки формирования гибких навыков исследования и анализа данных, определены направления дальнейших исследований. Полученные результаты будут полезны для поддержки формирования полного набора компетенций специалистов по исследованию и анализу данных, а также для повышения эффективности групповой работы и поддержки персонализации контента в гибридном или онлайн-формате обучения как в системе высшего образования, так и в корпоративных подразделениях.

Статья посвящена вопросам моделирования и проектирования информационно- аналитических процессов, соответствующих производственно-технологическим процессам на предприятии. Предприятиям, конкурентными преимуществами которых является гибкость искоростьреакциинапотребностирынка,требуютсяинструментыдляоперативногоуправления производственно-технологическими процессами. Для эффективного функционирования в рамках сложной системы планирования и осуществления производственно-технологические процессы должны поддерживаться соответствующими информационно-аналитическими процессами, которые обеспечивают сбор и анализ информации, а также моделирование и принятие управляющих решений для производственно-технологического процесса. Управление производством осуществляется в виде стратегического, тактического и оперативного планирования, что выдвигает дополнительные требования к инструментарию моделирования и поддержки принятия управляющих решений. В статье предложена разновидность нейронечетких сетей Петри с темпоральными нечеткими нейронами. Рассмотрен пример построения модели производственно-технологического процесса и соответствующих информационно-аналитических процессов. Рассмотрено разработанное специализированное программное обеспечение для моделирования производственных и технологических процессов и реализации информационно-аналитических процессов, включающее модули формирования онтологической модели сложной системы и процессов получения данных, нейросетевого супервизора, построения модели производственно-технологического процесса и соответствующих ему информационно-аналитических процессов с использованием механизма конструкторов на основе нейронечетких темпоральных сетей Петри.

В настоящее время специфика внешних условий и особенности развития трех основных субъектов инновационной деятельности определяют не только потребность в тесном долгосрочном научно-техническом кооперационном взаимодействии с государством для устойчивого развития территорий, но и необходимость разработки и обоснования предложений по управлению развитием инновационных процессов в такой системе в целом. Описанная в статье модель представления научно-промышленного взаимодействия при реализации региональных инновационных процессов в виде трехмерного «среза» тройной спирали как ресурсного VRIO-профиля кооперационного формирования позволяет наглядно продемонстрировать систему отношений, выявлять, в каком из направлений проблемная область, воздействуя на которую удастся вернуть систему в равновесное состояние устойчивого развития в стратегической перспективе. Анализ современных научных работ показывает актуальность, необходимость и эффективность применения методов, основанных на нейронных сетях, для прогнозирования изменения состояния сложных социально- экономических систем, таких как региональные инновационные системы. Существующие подходы, как правило, демонстрируют узкую направленность и принадлежность к отдельному предприятию или организации, а следовательно, не отвечают всем требованиям как со стороны реализации самого инновационного процесса, так и модификации внешней среды. В связи с чем авторами предложено информационно-аналитическое решение использования описанной модели для поддержки принятия решений по управлению кооперационными формированиями. Разработанная программа основывается на прогнозировании будущего состояния (положения в трехмерной системе координат) системы с помощью глубоких нейронных сетей, а именно рекуррентных. Описанная практическая апробация модели может в перспективе выступать основой для принятия решений по выбору форм и направлений взаимодействий кооперационных формирований в стратегической перспективе.

Программы-оракулы являются ключевым звеном во взаимодействии блокчейн систем с внешним миром. Они должны обеспечить подлинность и безопасность данных, передаваемых по компьютерной сети в смарт-контракты блокчейна. Повысить безопасность можно созданием сети блокчейн для программ-оракулов, а консенсус независимых оценок подлинности данных в программах-оракулах позволит обеспечить безопасность передаваемых в основной блокчейн данных. Блокчейн системы управления в режиме реального времени отводят на проверку подлинности данных, на интеллектуальный анализ данных и выработку управляющего воздействия на исполнительные устройства несколько миллисекунд. Механизм консенсуса, требующий значительно больше времени, не приемлем в указанных системах управления. Целью данной работы является разработка архитектуры интеллектуальной информационной системы программ-оракулов для блокчейн системы управления в режиме реального времени. Для достижения цели были решены задачи: анализ состояния проблемы обеспечения достоверности и полноты данных, исследование возможностей интеллектуальных смарт-контрактов и интеллектуальных возможностей периферийных вычислений, разработка архитектуры интеллектуальной информационной системы программ-оракулов. Научная новизна работы состоит в том, что найден путь скоростной передачи достоверных данных, передаваемых системой программ-оракулов смарт- контрактам блокчейн системы управления в режиме реального времени. Практическая значимость работы состоит в решении проблемы обеспечения достоверными данными блокчейн системы управления в режиме реального времени.

В статье рассмотрены имеющиеся математические модели магнитно- реологических сред, описаны некоторые аспекты их поведения. В результате анализа открытых источников установлено, что отсутствуют модели экзоскелетов со звеньями переменной длины с регулируемой жесткостью, основанные на использовании магнитно-реологических жидкостей, поэтому рассмотрено их применение в других технических системах. Предложена математическая модель звена экзоскелета переменной длины с регулируемой жесткостью, которая может быть использована для поддержки и усиления нижних звеньев опорно- двигательного аппарата человека. Отличие предложенной математической модели звена от имеющихся заключается в том, что участок, изменяющий свою длину, считается весомым. Поэтому речь идет о модели звена с переменной инерционной характеристикой – моментом инерции относительно оси, перпендикулярной продольной оси симметрии звена и проходящей через его начало – точку, в которой звено с помощью цилиндрического шарнира прикреплено к неподвижной опоре. Применен аналитический метод управления движением, основанный на задании аналитических дифференцируемых функций, синтезирована траектория движения звена, определены линейные и угловые скорости и ускорения. Приведена компьютерная анимационная визуализация результата решения задачи управления движением звена для наглядного представления перемещения. В результате проведенного вычислительного эксперимента найдены управляющие воздействия, необходимые для реализации заданного движения звена, определен диапазон для изменения коэффициента сопротивления магнитно- реологической среды при реализации предложенного движения звена. Программная реализация предложенной математической модели звена экзоскелета переменной длины с регулируемой жесткостью осуществлена в универсальной системе компьютерной математики Wolfram Mathematica 11.3. Разработан программный комплекс, включающий в себя: блок составления системы дифференциальных уравнений движения в аналитическом виде, блок кинематического синтеза траектории, блок вычислительного эксперимента, блок анимационной визуализации движения модели и экспорта в распространенный видеоформат gif.

Статья направлена на решение задачи научного обоснования критериев и способов оценки технического состояния электромеханических систем на базе метода топологической диагностики. Представлены математическая модель и компьютерная программа для моделирования показателей технического состояния асинхронных электродвигателей (АЭД). В качестве данных показателей рассматриваются функции и матрицы Грина, а также матрицы отклонений. Основой программы является математическая модель АЭД с неускоренным ротором и неоднородными обмотками. Питание АЭД осуществляется от источника импульсных напряжений. Воздействие производится по различным направлениям векторного пространства электродвигателя с целью определения его характеристик и степени однородности. По реакциям объекта программа производит вычисление и анализ технических показателей для неповрежденного и поврежденного состояний АЭД. Компьютерная программа для математического моделирования показателей технического состояния АЭД была выполнена с использованием пакета символьных и числовых вычислений Maple, предоставляющего широкие возможности для математических исследований различного уровня. Приведено описание алгоритмического обеспечения программной реализации предложенной математической модели. Приведен пример использования программы для моделирования показателей серийного электродвигателя с заданными техническими характеристиками. В статье представлены результаты моделирования показателей объекта, соответствующих его различным эксплуатационным состояниям. В качестве данных состояний были взяты эталонное состояние, поврежденное состояние, характеризуемое изменением свойств векторного пространства в ходе длительной эксплуатации, а также предельное состояние, которому соответствует обрыв одной из фаз обмотки статора. Даны заключения по каждому из приведенных состояний электродвигателя.

В статье рассматриваются вопросы онтологического инжиниринга сложных систем. Онтологический инжиниринг включает процессы проектирования и построения онтологий, технологически объединяющие объектно-ориентированный и структурный анализ. Онтологический инжиниринг ставит своей целью обеспечение принятия качественных управленческих решений за счет повышения уровня интеграции необходимой информации, улучшения возможностей поиска по базам данных и знаний, обеспечения возможности совместной работы с базой знаний, что обеспечивается единым семантическим описанием прикладной онтологии. Данный процесс осуществляется в рамках предлагаемого подхода к управлению сложными системами. К онтологии, полученной в результате инжиниринга, предъявляются требования удобства и гибкости, что необходимо для моделирования системных процессов и обеспечения функционирования информационно-аналитических процессов в сложной системе. Описано применение в онтологическом инжиниринге обычных графов, гиперграфов и метаграфов. Обосновано использование метаграфов при построении иерархических онтологий. Применение метаграфов обосновано как удобный и гибкий инструмент для построения прикладной онтологии сложной системы. Предложена модификация метаграфа, позволяющая включать в онтологию события и методы обработки данных. Такая модификация интегрирует процессную составляющую в онтологическую модель системы как неотъемлемую ее часть, что позволяет гибко и с меньшими временными затратами формировать процессные модели на основе подграфов метаграфа общей онтологической модели. Описан подход и пример реализации программно-инструментальной среды онтологического инжиниринга и дальнейшего построения моделей процессов сложной системы. Описана технология, используемая для реализации онтологии в системе управления базами данных PostgreSQL, и структура базы данных для хранения онтологии.

В статье с помощью средств имитационного компьютерного моделирования предложено решение задачи ускорения процессов самозапуска асинхронных электродвигателей насосного оборудования для уменьшения негативного влияния на схему электропитания собственных нужд атомной станции. Рассмотрены особенности протекания переходных процессов выбега и взаимодействия электродвигателей различной мощности в возникающем после их отключения автономном контуре. Показано, что наиболее тяжелый режим такого перехода возникает в результате работы автоматического включения резерва и отключения рабочих источников питания технологическими защитами или действиями оперативного персонала при эксплуатационном уровне рабочего напряжения и номинальной или близкой к ней загрузке секций. Произведен анализ возникающих режимов при помощи авторских моделей. Продемонстрированы особенности процессов выбега и последующего самозапуска в различные моменты времени и значений рассогласований напряжений сети и возникающего автономного контура. Модели позволяют получить достоверное математическое описание электромагнитных и механических процессов двигателей в сложной электромеханической системе, осуществить измерение мгновенных разностей напряжений сети и контура выбега, прогнозировать оптимальный момент времени включения резервного источника питания. Результатами проведенных на моделях исследований является выработка рекомендаций по технологии контроля над рассогласованиями напряжения и контура по одноименным фазам, оценке их среднеквадратичного отклонения и эффективному поиску момента повторного включения резервного источника для совершенствования технологических режимов атомных станций.