На правах рекламы:
ISSN 0236-235X (P)
ISSN 2311-2735 (E)

Публикационная активность

(сведения по итогам 2020 г.)
2-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,493
2-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,425
Двухлетний импакт-фактор РИНЦ с учетом цитирования из всех
источников: 0,932
5-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,455
5-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,414
Суммарное число цитирований журнала в РИНЦ: 8847
Пятилетний индекс Херфиндаля по цитирующим журналам: 165
Индекс Херфиндаля по организациям авторов: 255
Десятилетний индекс Хирша: 20
Место в общем рейтинге SCIENCE INDEX за 2020 год: 165
Место в рейтинге SCIENCE INDEX за 2020 год по тематике "Автоматика. Вычислительная техника": 4

Больше данных по публикационной активности нашего журнале за 2008-2020 гг. на сайте РИНЦ

Добавить в закладки

Следующий номер на сайте

1
Ожидается:
16 Марта 2021

Статьи журнала №4 2015

31. Репрезентативность метрик на основе событий процессора Intel Sandy Bridge при анализе времени обработки данных в памяти [№4 за 2015 год]
Авторы: Иванов Е.Ю. ( i@eivanov.com, eiva@tbricks.com) - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, «Тбрикс АБ» (аспирант, инженер-программист); Косяков М.С. (mkosyakov@gmail.com, mkosyakov@tbricks.com) - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, «Тбрикс АБ» (доцент), кандидат технических наук;
Аннотация: В данной работе выполнена оценка репрезентативности метрик на основе событий процессора Intel Sandy Bridge при анализе времени обработки данных в памяти. Приведены детальный обзор и анализ наиболее часто используемых при профилировании метрик, рекомендованных в документации Intel. Разработан синтетический тест, позволяющий измерить временные задержки при последовательном, случайном и постраничном доступах к памяти, различных размерах всего рабочего множества и отдельных его элементов, обрабатываемых тестовым приложением. Описан способ профилирования и получения числа событий процессора, основанный на использовании утилиты perf ОС Linux. С помощью теста получены временные характеристики работы с оперативной памятью и рассчитаны метрики на основе событий процессора. Экспериментально установлено, что при последовательном доступе к данным зависимость рекомендованных компанией Intel метрик CPI, SCPI, PSRC и частоты кэш-промахов от измеренных временных задержек имеет линейный характер. Кроме того, изменение данных метрик пропорционально изменению времени с коэффициентом, близким к единице. На основе полученных результатов для случайного доступа к памяти показано, что наиболее эффективной метрикой является число тактов, затраченных на ожидание шины данных, так как данная метрика хорошо описывает временные задержки в работе приложений, выполняющих обработку данных вне зависимости от их расположения в памяти. По мнению авторов, указанная метрика наиболее удобна для оценки эффективности оптимизации работы приложения с оперативной памятью. На основе полученных результатов показано, что рассматриваемые в работе метрики являются репрезентативными и могут быть использованы при анализе временных характеристик приложений, обрабатывающих данные в оперативной памяти компьютера.
Abstract: This paper examines the representativeness of metrics based on Intel Sandy Bridge performance event counters and memory access latencies for data processed in RAM. It contains detailed overview and analyses of frequently used metrics recommended by Intel documentation. The authors have implemented a synthetic test application, which allows measuring memory access latencies for serial, per-page and random memory accesses and different sizes of working set and its elements processed by test application. The paper describes an approach to access performance event counters based on Linux perf utility. The test presented memory access latencies and calculated metrics based on performance event counters. The experimental studies showed that CPI, SCPI and PSRC metrics recommended by Intel and cache-miss ratio with serial memory access have linear dependency with measured memory latencies. Besides, the metrics values change proportionally to the change of memory latencies with the coefficient close to one. The random access results showed that most efficient metric for performance is the number of cycles wasted on bus waiting for data, because it always has high representativeness of memory access latencies and does not depend on data location. According to authors’ analyses, this metric is the most useful to evaluate memory access performance optimization efficiency. The results showed that the metrics considered in this paper can be used to analyze memory characteristics of application, which process data in RAM.
Ключевые слова: intel sandy bridge, кэш-память, быстродействие, оптимизация, профилирование, доступ к памяти, временные задержки, события процессора, счетчики производительности
Keywords: intel sandy bridge, cache-memory, speed, optimisation, profiling, memory access, memory access latencies, event processor, performance event counters
Просмотров: 6918

32. Репликация данных в иерархических информационных системах с непостоянной связностью узлов [№4 за 2015 год]
Авторы: Сорокин В.Е. (sorokinve@yandex.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (ведущий научный сотрудник), кандидат технических наук;
Аннотация: Особенность многих иерархических информационных систем, ядром которых являются размещенные в их узлах реляционные БД, заключается в непостоянстве связи между узлами. Она препятствует классическому использованию централизованной или распределенной БД, возлагая на специальное ПО, решающее функциональные задачи системы, дополнительные функции обмена специализированными сообщениями и консолидации данных, в том числе от внешних для информационных систем источников. Репликация в локальной БД необходимых фрагментов БД других узлов информационных систем, консолидируемая с информацией из внешних источников, позволяет значительно упростить и повысить унификацию специального ПО различных узлов информационных систем. В статье предлагается подход к преобразованию исходной структуры БД, основанный на создании отдельных для различных источников данных таблиц, наследованных от исходных, адаптированный к особенностям асинхронной master/slave-репликации иерархически связанных БД. Показана возможность использования управляемых триггерами флагов и процедур для реализации различных стратегий консолидации данных и простой адаптации исходного специального ПО для решения функциональных задач информационных систем на преобразованной БД. Приводится пример реализации описанного подхода для широко распространенной и используемой во многих отечественных сертифицированных программных средствах объектно-реляционной СУБД PostgreSQL с системой асинхронной master/slave-репликации Slony-I. Отмечается возможность преодоления известных ограничений использования данной системы асинхронной master/slaveрепликации применением модулей dblink поддержки сессионного соединения с другими БД и postgres_fdw обертки внешних данных, а также совместного использования системы репликации с этими модулями на преобразованной БД.
Abstract: A particular feature of many hierarchical information systems (IS) with relational databases (DB) in their nodes as the core is impermanent communication between the nodes. It prevents classical use of a centralized or distributed database and assigns additional special message exchange and data consolidation functions including external sources to special software, which solves system functional tasks. Replication of required fragments of other IS nodes DB in a local DB consolidates with information from external sources. It allows to simplify and increase harmonization of various IS nodes software. The article proposes an approach to original DB structure transformation based on creating separate for different data sources inherited from source tables. The approach is adapted to asynchronous “master/slave” replication of hierarchically related DB. The paper shows the possibility of using flags and procedures managed by triggers to implement various strategies for data consolidation, as well as a simple adaptation of the original software to solve IS functional problems on the converted DB. There is an example of the described approach implementation for widespread and used in many domestic certified software tools of an object-relational database management system PostgreSQL with an asynchronous “master/slave” replication system Slony-I. There is a possibility to overcome limitations of an asynchronous “master/slave” replication system using dblink support modules of session connection to other DB and postgres_fdw foreign-data wrapper, as well as replication system joint using with these modules on the converted DB.
Ключевые слова: обертка внешних данных, наследование таблиц, асинхронная репликация, реляционная бд, иерархическая информационная система
Keywords: external data wrapper, inheritance tables, asynchronous replication, relational database, hierarchical information system
Просмотров: 6428

33. Модели представления данных сложных производственных проектов в автоматизированных информационных системах промышленных предприятий [№4 за 2015 год]
Авторы: Дли М.И. (midli@mail.ru) - Филиал Московского энергетического института (технического университета) в г. Смоленске (профессор, зам. директора по научной работе), доктор технических наук; Стоянова О.В. (ovstoyanova@list.ru) - Смоленский филиал Национального исследовательского университета МЭИ, кандидат экономических наук; Белозерский А.Ю. (ovstoyanova@ list.ru) - Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (профессор ), доктор экономических наук;
Аннотация: В процессе управления сложными производственными проектами на промышленных предприятиях используется множество разнообразных информационных систем, каждая из которых решает отдельные задачи обработки проектных данных. Так, для проектов по организации производства новых образцов продукции сведения об изделии распределены между САПР и АСУ производством, информация о необходимых производству ресурсах – между АСУ производством, АСУ предприятием, АСУ проектами и т.д. Обмен проектными данными между указанными системами осложняется отличиями используемых ими программно-аппаратных платформ, форматов данных, моделей представления этих данных. В статье рассмотрены два вида моделей представления данных сложных производственных проектов: объектная и реляционная. Модель первого вида используется в качестве основы обработки данных с помощью объектных языков программирования, реляционная модель необходима для организации хранения данных в БД промышленных предприятий. Данный выбор обусловлен современными тенденциями развития информационных технологий в сфере автоматизации промышленных предприятий: использование объектного программирования для реализации приложений по обработке данных и доминирование реляционных СУБД. Использование различных моделей данных в отдельных компонентах информационной системы требует разработки решений по обеспечению преобразования данных из одного представления в другое. Указанная задача не имеет на сегодняшний день универсального решения. В статье рассмотрен пример такого преобразования для объектной модели, реализованной в Java, и реляционной модели для СУБД Oracle.
Abstract: A great number of various information systems is used during the process of complex industrial projects management. Each of them solves independent projects data processing tasks. Thus, as for new production setup projects, product information is distributed between computer-aided design systems (CAD) and automated process control systems (APCS), information about necessary resources is distributed between APCS, management information system (MIS), automated project management system (APMS), etc. Project data exchange between stated systems is complicated by using different hardware and software, data formats, data representation models. The article considers object and relation data representation models of complex industrial projects. The first type of model is used as base of data processing using object-oriented programming languages. The relation model is necessary for data storage in industrial institutions databases. This situation is caused by information technologies evolution, i.e. data processing a pplication development using object-oriented programming and relation DBMS dominance. Different units of information systems use different data models. This requires decision-making on transforming data representations. There is no one-stop solution for the stated task for now. The paper considers the example of such transformation for an object model in Java and for a relation model in DBMS Oracle.
Ключевые слова: автоматизированная информационная система, управление проектами, модель проектных данных, производственный проект
Keywords: automated information system, project management, project data model, industrial project
Просмотров: 9179

34. Интеллектуальная информационная система прогнозирования потребительского спроса и оптимизации товарных запасов [№4 за 2015 год]
Автор: Грицай А.А. (allgrit@forecastnow.ru) - Тверской государственный университет (аспирант);
Аннотация: В статье представлена автоматизированная система управления и оптимизации товарных запасов торговых предприятий. Система ориентирована на малые и средние торговые предприятия. Она позволяет высвобождать денежные средства в размере 20–30 % от объема запасов и увеличивать уровень удовлетворенного спроса на 5–7 %. Это достигается за счет точного прогнозирования товарного запаса исходя из оптимального уровня сервиса для каждой товарной позиции. В статье описаны основные возможности системы: предобработка данных, прогнозирование спроса, расчет оптимального уровня сервиса, расчет оптимального товарного запаса, расчет заказа поставщику. Предобработка данных производится для очистки данных от резких выбросов, воздействия маркетинговых акций, влияния праздников и отсутствия товара на складе. Прогнозирование спроса осуществляется на основе временного ряда, прошедшего предобработку. Для каждого товара вычисляются характеристики его временного ряда истории продаж. В зависимости от характеристик выбирается алгоритм прогнозирования. Страховой запас определяется с заданным уровнем сервиса. Оптимальный уровень сервиса рассчитывается исходя из стратегии максимизации рентабельности вложений торгового предприятия. На основании рассчитанного уровня сервиса и выбранного метода прогнозирования производится расчет оптимального товарного запаса. С учетом имеющегося товара на складе предприятия, товара в пути, а также резервов под конкретных покупателей вычисляется оптимальный размер заказа по данной товарной позиции. После этого применяются попозиционные ограничения на заказ (например кратность упаковки), а затем ограничения на заказ поставщику в целом (например весогабаритные). В работе приведен пример использования системы и сделан вывод об экономическом эффекте от ее внедрения на реальном торговом предприятии.
Abstract: The paper presents inventory management and stock optimization system for retail trade. The system is focused on small and medium retailers and wholesale trade customers. The estimated savings make a total of 20–30 % of the stock. System can increase satisfied demand by 5–7 %. The article describes the main features of the system: data preprocessing, demand forecasting, calculation of the optimal service level, calculation of optimal inventory, order calculation for a supplier. Data preprocessing cleans data from sharp emissions, marketing campaigns impact, holiday impact and the lack of goods in the warehouse. Demand forecasting is based on the preprocessed time series of the sales. The characteristics of sales history time series are calculated for each product. The prediction algorithm is selected according to the characteristics. Given service level defines the reserve stock. The optimal service level is calculated according to the strategy of trading company investment return maximization. Optimal inventory is calculated based on the calculated service level and the chosen forecasting algorithm. Available goods in stock, goods in transit, as well as provisions for individual customers determine the optimal order size of the item. After that row order restrictions are applied (e.g. packaging multiplicity), and then order restrictions to a supplier as a whole (e.g. weight and dimensional). The paper provides an example of applying the system and the conclusion about economic effect from its implementation in a real trading enterprise.
Ключевые слова: заказ поставщику, оптимальный уровень сервиса, прогнозирование спроса, нейронные сети, система управления запасами, оптимизация товарных запасов, управление товарными запасами
Keywords: order to a supplier, optimal service level, demand forecasting, neural network, inventory management system, inventory stock optimization, inventory management
Просмотров: 7489

35. Интеллектуальная информационная система для решения задач прогнозирования неисправностей вагонного оборудования на железнодорожном транспорте [№4 за 2015 год]
Авторы: Иванова Е.И. (kkateivanova@gmail.com) - Тверской государственный университет, (аспирант);
Аннотация: Повышение уровня безопасности функционирования железнодорожного транспорта представлено в «Стратегии развития железнодорожного машиностроения до 2030 года» как одна из важнейших проблем, актуальных для научных исследований. В числе первостепенных задач, поставленных ОАО «РЖД» в данной стратегии, – создание комплексных систем диагностики и прогнозирования технического состояния инфраструктуры подвижного состава. Анализ публикаций на данную тему показывает, что в них нет информации об использовании подобных систем и средств на подвижных железнодорожных составах, представленных на российском рынке вагоностроения. В статье описан один из подходов к решению упомянутой проблемы – применение интеллектуальной информационной системы, ориентированной на решение задач прогнозирования неисправностей вагонного оборудования на железнодорожном транспорте. Отражены основные научные результаты разработки данной системы, описаны архитектура системы и ее особенности, используемые в процессе реализации алгоритмы и средства реализации, результаты и анализ применения системы на реальных данных парка подвижного состава Федеральной пассажирской компании. Описанная система во многих смыслах является адаптируемой и универсальной. Она ориентирована на применение в качестве системы прогнозирования неисправностей пассажирских вагонов, но в дальнейшем может быть адаптирована и применена к другим элементам железнодорожного транспорта (к грузовым вагонам, локомотивам, электропоездам и так далее). Ее подсистемы не зависят друг от друга и дают возможность экспериментировать с применением различных алгоритмов в рамках ее подсистем, не затрагивая работу системы в целом. Данная система реализована при финансовой поддержке РФФИ в рамках конкурса ориентированных фундаментальных исследований по актуальным междисциплинарным темам в интересах РЖД 2013 года. Работа описанной системы проверена на ресурсах вагонов производства Тверского вагоностроительного завода, оснащенных новейшей системой контроля, диагностики и управления парка подвижного состава Федеральной пассажирской компании.
Abstract: The “Strategy of railway engineering development until 2030” presents rail transport increased safety as one of the most important problems for research. One of the main goals of JSC “Russian Railways” in this strategy is creation of complex systems for diagnostics and forecasting of rolling stock infrastructure technical condition. Analysis of publications on the subject shows that there is no information on using such systems on rolling stock on the Russian market. The article describes one approach to solve the abovementioned problem, which is using an intelligent information system focused on solving problems of equipment fault forecasting in rail transport. The article describes the main scientific results of such system development, the system architecture and its features, algorithms and implementation means, results and analysis of using this system on real data of rolling stock cars of JSC “FIC”. The described system is an adaptable and versatile in many ways. It is applied as a forecasting system to passenger cars, but in the future it can be adjusted and applied to other rail transport elements (freight cars, locomotives, electric, etc.). Its subsystems are independent and it is possible to try different algorithms within its subsystems without affecting the system as a whole. This system is realized with support from Russian Foundation for Basic Research within the competition of oriented basic research on important cross-disciplinary subjects on behalf of JSC “Russian Railways”. The developed system is tested on the car resources of JSC “TCW” equipped with the latest SKDU system of JSC “FIC” rolling stocks.
Ключевые слова: нейронная эхо-сеть, нейронная сеть, генетический алгоритм, мягкие вычисления, принятие решений, прогнозирование, диагностика, железнодорожный транспорт, информационная система
Keywords: echo state network, neural network, generic algorithm, soft computing, decision making, forecasting, diagnostics, rail transport, information system
Просмотров: 8803

36. Алгоритмы и модели АСУ технологическими процессами технического обслуживания [№4 за 2015 год]
Авторы: Бурдо Г.Б. (gbtms@yandex.ru) - Тверской государственный технический университет (профессор, зав. кафедрой «Технология и автоматизация машиностроения»), доктор технических наук; Федотова А.В. (afedotova@acm.org) - Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (соискатель );
Аннотация: Основные проблемы, возникающие при использовании АСУ технологическими процессами (ТП) в многономенклатурных производствах, к которым зачастую относятся производственные системы предприятий, выпускающих наукоемкую продукцию, обусловлены высокой динамичностью ситуации в фирмах. Это вызвано постоянным появлением новых контрактов в течение календарного года, что приводит к корректировке производственных планов предприятий, приближенностью технического нормирования из-за дефицита времени на технологическую подготовку, приводящую к неточности оперативного планирования. На взгляд авторов, предлагаемая АСУТП (на примере технического обслуживания авиатехники) лишена указанных недостатков. Это достигается за счет следующих факторов. Иерархическая структура АСУТП отражает иерархию производственных планов предприятия и представлена подсистемами объемного, календарного, оперативного планирования и диспетчирования. АСУТП как система в целом информационно связана с системой управления организации и является ее подсистемой. Для обеспечения диспетчирования информационное взаимодействие осуществляется и с производственными подразделениями. Все подсистемы АСУТП информационно связаны, что позволяет оперативно выполнять корректировку всех видов планов. Планирование происходит путем использования итерационных процедур, обеспечивающих «тонкое» наполнение производственных планов, при этом за счет обратных связей существует возможность корректировки производственных планов высших уровней, что обеспечивает их выполнимость. При производственном планировании предусматриваются локальные резервы мощностей и фондов времени работы, предлагаются мероприятия по их использованию. Работа подсистемы оперативного планирования, заканчивающаяся составлением расписания работы производственных подразделений, основана на аналитико-приоритетном методе. Показана уточненная постановка задачи составления расписания работы производственного подразделения, особенности связаны с выполнением работ бригадами рабочих и применением приоритетных схем обслуживания. Выявлены и показаны способы формирования приоритетных схем обслуживания объектов, обеспечивающие вариативность расчетов и возможность выбора оптимального решения в соответствии с установленным критерием. При доработке АСУТП может быть реализована в качестве системы поддержки принятия решений на различных предприятиях многономенклатурного машиностроения, занимающихся обслуживанием, ремонтом и сборкой наукоемких изделий.
Abstract: Production systems of enterprises, which produce high technology products, often relate to multiproduct production. When using the technological processes automated control systems (TPACS) in multiproduct production, the main problems are caused by the high situation dynamism in the companies. This is due to the regular emergence of new contracts during a calendar year, resulting in production plans adjustment; the technical regulation approximation because of lack of time for technological preparation leading to operational planning inaccuracy. According to the authors, the proposed process automated control system (for example, aircraft technical maintenance) is devoid of these shortcomings. This is due to the following factors. The hierarchical structure of TPACS reflects the hierarchy of the enterprise production plans and is presented by subsystems of volume, calendar, operational planning and scheduling. TPACS as a system in whole is connected to an organization management system through information and is its subsystem. To ensure scheduling, there is information interaction with production departments. All the subsystems of TPACS are connected, so it is possible to correct all types of plans quickly. Planning is accomplished by using iterative procedures, which provide “thin” fulfillment of production plans. Therefore, higher level production plans adjusting is possible due to feedbacks, and this ensures their feasibility. When production planning, local capacity reserves and operating time funds are planned, the ways of using their reserves are suggested. The operational planning subsystem results in scheduling of production units. It is based on the relative priority method. The paper shows the refined statement of the production unit schedule problem. The particular features are associated with the performance of work by work groups and with the use of priority service schemes. The paper identifies the methods of forming the priority object service schemes that provide a variety of calculations and a choice of optimum in accordance with the established criterion. When refining, TPACS can be implemented as a decision support system in various diversified engineering enterprises, which provide service, repair and high technology products assembly.
Ключевые слова: поддержка решений, искусственный интеллект, наукоемкая продукция, диспетчирование, планирование, автоматизированные системы управления технологическими процессами
Keywords: decision support, artificial intelligence, high-tech products, dispatching, planning, technological processes automated control systems
Просмотров: 7939

37. Программный комплекс проектирования обогрева технологических трубопроводов тепловыми спутниками для систем автоматизированного проектирования [№4 за 2015 год]
Авторы: Кохов Т.А. (tkohov@ggo.ru) - АО «Гипрогазоочистка» (аспирант); Корельштейн Л.Б. ( korelstein@truboprovod.ru) - НТП Трубопровод, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (доцент, заместитель директора ), кандидат физико-математических наук; Гартман Т.Н. ( gartman@muctr.ru) - Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, доктор технических наук;
Аннотация: В промышленных установках используются следующие виды обогрева технологических трубопроводов: обогрев трубопроводов обогревающими спутниками (теплоспутниками), обогрев трубопроводов в паровой рубашке, электрообогрев трубопроводов. В зависимости от технических требований или от климатических условий в проекте может преобладать один из этих видов обогрева. Порядка 10–15 % работы проектировщика (в сфере монтажного проектирования) приходится на проектирование обогрева технологических трубопроводов. В некоторых случаях практически 40 % трубопроводов в проекте должны обогреваться теплоспутниками, а иногда этот показатель может достигать порядка 50 %. При этом примерно 80 % трудозатрат на проектирование обогрева приходится именно на проработку трасс обогревающих спутников в 3D-модели. С целью ускорения проектирования обогрева технологических трубопроводов тепловыми спутниками был разработан программный комплекс проектирования обогрева технологических трубопроводов для систем автоматизированного проектирования, реализованный в среде 3D-проектирования AVEVA PDMS. Отличительная особенность созданного программного комплекса проектирования обогрева технологических трубопроводов в сравнении с имеющимися системами в том, что она интегрирована в систему автоматизированного проектирования AVEVA PDMS. Это позволяет выполнять моделирование обогревающих спутников технологических трубопроводов в 3D-модели и выпускать необходимые конечные документы – изометрические чертежи трубопроводов. Функциональные возможности программного комплекса проверены при разработке водяного обогрева технологических трубопроводов тепловыми спутниками установки производства серы.
Abstract: Industrial plants use the following types of technological pipelines heating: trace heating; steam tracing; electric trace heating. Depending on performance specification or environmental conditions one of these types of heating can dominate in the project. About 10–15 % of design works (in wiring design) are technological pipelines heating design. In certain cases almost 40 % of pipelines in the design project should be heated by heat tracers. Sometimes this index can reach 50 %. Thus, about 80 % of heating engineering labor costs is elaboration of heat tracers’ traces in a 3D model. To speed-up engineering of technological pipelines heating by heat tracers the authors developed a software design package for technological pipelines heating implemented in 3D-design AVEVA PDMS. A distinguishing feature of the developed software design package for technological pipelines heating in comparison with other systems is that it is integrated into AVEVA PDMS. It allows executing modeling of technological pipelines heat tracers in 3D models and releasing necessary target documents: isometric drawings of pipelines. Software package functionality is verified when developing technological pipelines water heating by heat tracers of sulfur recovery.
Ключевые слова: распределительная гребенка, перекидка, распитка, запитка, тепловой спутник (теплоспутник)
Keywords: pipe manifold, perekidka, reversing, power supply, thermal satellite
Просмотров: 7599

38. Подход к моделированию, масштабированию и оптимизации работы биореакторов на основании вычислительной гидродинамики [№4 за 2015 год]
Авторы: Гусева Е.В. (eguseva@rally-online.ru) - Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (доцент), кандидат технических наук; Сафаров Р.Р. (safarov@actremed.ru) - Инвестиционно-строительная компания «Возрождение» (специалист); Меньшутина Н.В. (chemcom@muctr.ru) - Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (профессор), доктор технических наук; Будран Ж. (eguseva@rally-online.ru) - Университет Лоррен, лаборатория реакций и химической инженерии, LRGP, ENSAIA (профессор );
Аннотация: За последние 20 лет вычислительная гидродинамика зарекомендовала себя как инструмент для решения задач, включающих одно или более из следующих явлений: движение потоков жидкости, теплопередача, массоперенос, химическая реакция. В данной работе CFD был использован для реализации предложенного обобщенного подхода к моделированию, масштабированию и оптимизации биореакторов, один из этапов которого заключается в использовании современного метода цифровой трассерной визуализации PIV, позволяющего определять скорости частиц по их изображениям. В качестве примера рассмотрен процесс моделирования, расчета и оптимизации получения молочной кислоты бактериями Lactobacillus casei в реакторе смешения периодического действия. При расчете учитывалось влияние одного из аспектов механического стресса, перемешивания, на жизнедеятельность и продуктивность бактерий. Максимальная скорость диссипации энергии выбрана в качестве характеристики механического стресса. Были определены размеры турбулентных характеристических вихрей в биореакторе, негативно влияющих на жизнедеятельность клеток/бактерий. Введено понятие удельного объема стрессовой зоны. На его основании была определена предельная скорость перемешивания в данном биореакторе смешения, превышение которой ведет к значительному воздействию механического стресса на бактерии. Данный подход может быть использован для перехода к большим реакторам и поиску оптимальных условий работы.
Abstract: During last 20 years computational fluid dynamics (CFD) proved itself as an instrument to solve problems with one or more phenomena, such as liquid flow, heat and mass transfer, chemical reaction. This article is devoted to the general approach to modeling, scaling-up and optimization of bioreactors using CFD. One of the steps the proposed approach is based on PIV (particle image velocimetry), which helps to determine particles velocities from their images. As an example the paper considers the process of modeling, scaling-up and optimization of lactic acid production by Lactobacillus casei bacteria in a stirred-tank batch bioreactor. The mechanical stress aspect (agitation rate) which influences on bacteria viability and productivity has been taken into account during the calculation. The maximum dissipation rate has been selected as a characteristic of mechanical stress. The authors defined the sizes of turbulence characteristic eddies in bioreactor that negatively affected bacteria. The authors have introduced the concept of stress zone specific volume, which has been used to define the limiting agitation rate in this bioreactor. The approach can be used for scaling-up and searching of optimal operation conditions.
Ключевые слова: стрессовая зона, масштабирование, оптимизация, cfd, биореактор, микроорганизмы, клетки/ бактерии, механический стресс, скорость диссипации энергии, моделирование
Keywords: stress zone, scale, optimisation, cfd, bioreactor, microorganisms, cells/bacteria, mechanical stress, energy dissipation rate, modeling
Просмотров: 8484

39. Программа по оценке качества академических программных продуктов на основе методики Холстеда [№4 за 2015 год]
Авторы: Афанасова А.И. (nastyaafanasova@yandex.ru) - Ульяновский государственный университет (младший научный сотрудник), Аспирант ;
Аннотация: Оценивание академических программных продуктов заметно сказывается на уровне усвоения сложных дисциплин информационных и вычислительных технологий. Однако в литературе по программометрии практически не делается различий между академическими и профессиональными программными продуктами. Проекты академических программных продуктов в отличие от профессиональных не имеют непосредственной обратной связи по качеству с конкурентной рыночной средой. Учитывая большой объем документации, фронтальное оценивание академических программных продуктов становится трудоемким делом, часто не дающим нужного эффекта – быстрого и/или заметного прироста компетенций студента ввиду неизбежной субъективности – опоры на личный опыт, знания и представления преподавателя. Решение видится в создании специальных методик, отличных от методик оценивания профессиональных программных продуктов, и в разработке инструментария преподавателя – специализированных программ оценивания академических программных продуктов. Ожидается, что эти инструменты, благодаря создаваемой ими объективной обратной связи, будут содействовать модификации поведения студентов, что выразится в повышении качества не только самих академических программных продуктов, но и всего проектно-ориентированного образовательного процесса. В статье представлены результаты разработки необходимого инструмента оценивания академических программных продуктов. С использованием методики Холстеда построен вычислительный алгоритм формирования количественных показателей качества таких продуктов, создаваемых студентами на языке программирования C++. На языке С# разработана оригинальная программа оценки качества академических программных продуктов на основе методики Холстеда. Опытной эксплуатацией разработанной программы подтверждены ожидаемые результаты.
Abstract: Academic software products (ASP) assessment has a major impact on the acquisition level of complex computer and information disciplines. However, programmetry literature does not make the difference between ASP and professional software products (PSP). ASP projects, alternatively to PSP, do not have immediate achievement-oriented feedback from the market environment. Taking into account the scope of documentation, ASP frontal assessment comes out to be a labor-intensive work without necessary effect, which is a quick or visible accruement in student competency on account of unavoidable instructor’s subjectivity stemming from reliance on their personal experience, knowledge and beliefs. According to the authors, a solution is the creation of taskoriented methods, which are different from the PSP assessment methods, and in the development of specific instructor’s tools for ASP assessment. Due to the created non-biased feedback, such tools can contribute to students’ behavior modification. This will take the form of increased not only ASP quality, but also the quality of the entire project-based education process. The paper presents the development results of such ASP assessment tool. Based on the Halstead technique, an algorithm to compute quantitative performance indices for the ASP created by students in C++ is set forth. The authors suggest an original computer program written in C# as a framework tool. The expected results are supported by the product beta testing and trial operation of the assessment framework.
Ключевые слова: с++, проектно-ориентированное обучение, метрики холстеда, программометрия, академические программные продукты, оценивание качества программных продуктов
Keywords: с++, projectbased learning, halstead metrics, programmetry, student developed software, software quality assessment
Просмотров: 4959

← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | 4