Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 2 за 2020 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

11. Модифицированный алгоритм построения карты занятости по облаку точек от нескольких лидаров [№2 за 2020 год]
Автор: Шепель И.О.
Просмотров: 3977
В работе рассматривается проблема построения модели проходимости окружающего пространства по данным от нескольких сенсоров, установленных на роботизированной платформе. Эта проблема является ключевой для решения задачи автономного движения без использования какой-либо априорной информации о среде. Применение нескольких сенсоров обусловлено физическими ограничениями датчиков и необходимостью уменьшить размер слепых зон вокруг автономных роботизированных платформ. Целью работы является качественное улучшение алгоритма синтеза карты окружающего пространства путем добавления возможности обработки данных от нескольких независимых источников данных с их последующим комплексированием. В статье представлен алгоритм построения карты занятости для системы технического зрения, состоящей из нескольких разнесенных в пространстве лидаров. Предложен подход к объединению данных от различных сенсоров без требования аппаратной синхронизации данных. Такое объединение происходит на алгоритмическом уровне и не накладывает ограничений на количество сенсоров или на физическую природу их данных. Оно позволяет обрабатывать облака точек от сенсоров независимо друг от друга, тем самым уменьшая вычислительную сложность по сравнению с обработкой объединенного облака точек. Кроме того, представлено дополнение алгоритма трассировки лучей, которое учитывает размещение нескольких лидаров на роботизирован-ной платформе и объединяет поля зрения этих датчиков, что позволяет получить более полную модель проходимости окружающей среды. Описанный модифицированный алгоритм построения адаптивного буфера безопасности вокруг препятствий на карте занятости дает возможность планировать траекторию на равном удалении от объектов в сложных сценариях.

12. Моделирование аутентификации пользователей по динамике нажатий клавиш в промышленных автоматизированных системах [№2 за 2020 год]
Авторы: Тумбинская М.В., Асадуллин Н.Ф., Муртазин Р.Р.
Просмотров: 3833
Современные промышленные автоматизированные системы управления используются повсеместно. Сложная архитектура таких систем, требования непрерывности процесса и доступа к сети Интернет делают их легкоуязвимыми для злоумышленников и кибератак. В настоящее время компоненты промышленных автоматизированных систем управления не являются полностью защищенными, следовательно, возникает потребность в их адекватной защите и повышении уровня информационной безопасности. Как показывает анализ предметной области, 82 % промышленных предприятий не могут противостоять внутреннему нарушителю, который стремится проникнуть в технологическую сеть из корпоративной. Получив доступ к технологическому сегменту сети, он имеет широкие возможности злонамеренного влияния на компоненты автоматизированных систем управления. В 2018 году количество новых уязвимостей в компонентах промышленных автоматизированных систем увеличилось на 30 % по сравнению с 2017 годом. Значительная доля уязвимостей в промышленных автоматизированных системах управления связана с некорректной аутентификацией или избыточными правами доступа пользователей. При этом больше половины уязвимостей могут эксплуатироваться удаленно. В статье представлен обзор уязвимостей информационной безопасности промышленных автоматизированных систем. На основе анализа предметной области авторы предлагают трехуровневую модель повышения точности аутентификации пользователей по динамике нажатия клавиш, которая позволит повысить уровень безопасности автоматизированных систем управления. Про-ведено экспериментальное исследование, показавшее высокую способность предложенной модели разграничения доступа для легальных пользователей и злоумышленников с учетом незначительных изменений параметров динамики нажатия клавиш повысить точность аутентификации пользователей. Достоверность аутентификации и пользователей на практике составила 97,5 %.

13. Контекстное ранжирование ответов по относительным метрикам в диалоговых системах помощи пользователям [№2 за 2020 год]
Автор: Гафуров Н.Р.
Просмотров: 3544
Предметом исследования являются диалоговые системы помощи пользователям веб-приложений или онбординг-системы. Рассматриваются диалоговые системы в целом, вероятные причины их текущей актуализации, условия целесообразности применения, их виды и обосновывается выбор вида для описываемой системы. Исследованы системы помощи, порождающие необходимость отвечать на вопросы пользователей исходя из обозреваемого в данный момент раздела или страницы веб-приложения, помимо учета семантической релевантности ответа запросу. При этом остается потребность в составлении универсальных ответов без учета дополнительных условий, относящихся ко всем страницам веб-приложения, для сокращения используемых объемов хранилищ данных и ускорения обработки поступающих запросов. В статье описываются статус-кво в области алгоритмов ранжирования, условия систем помощи для применения алгоритмов ранжирования и разработанный алгоритм контекстного ранжирования ответов по относительным метрикам в диалоговых системах помощи пользователям, приводится пример применения алгоритма. Целью статьи является описание алгоритма ранжирования ответов на запросы пользователей в соответствии с контекстом запроса в диалоговых системах, основанных на списках ответов. Данный алгоритм рекомендуется применять в диалоговых системах, основанных на списках, в которых релевантность запроса пользователя и ответов из списка основана не только на семантической близости запроса и ответа, но и на релевантности условий применения ответа из списка и условий, в которых пользователь находится в момент запроса. К таким системам, помимо систем помощи пользователям, относятся системы, работающие по принципу «обмен сообщениями как интерфейс» (messaging-as-an-interface). В заключении статьи обозначены перспективные направления дальнейших исследований.

14. Анализ методов интеграции для разработки информационно-аналитических систем по свойствам неорганических соединений [№2 за 2020 год]
Авторы: Дударев В.А., Темкин И.О., Корнюшко В.Ф.
Просмотров: 5195
В статье рассматривается применение системного анализа для формализации информационных процессов, протекающих в интегрируемых информационных системах, и разработки системы рекомендаций для выбора одного из методов интеграции при решении практических задач консолидации информационных систем. Анализ начинается с выделения базовых информационных процессов, протекающих в локальных информационных системах, затем идет наблюдение за их трансформацией в интегрированных системах, построенных с использованием трех методов консолидации: интеграции корпоративных приложений (Enterprise Application Integration, EAI), интеграции корпоративной информации (Enterprise Information Integration, EII) и ПО для извлечения, преобразования и загрузки данных (Extract, Transform, Load – ETL), основанного на технологии хранилищ данных. Осуществлен синтез обобщенной схемы методов интеграции гетерогенных информационных систем, и на ее основе выполнено сравнение методов с использованием десяти критериев. По итогам сравнения предложены рекомендации по выбору предпочтительного метода интеграции гетерогенных информационных систем. Отмечается возможность совместного использования методов ETL и EII для достижения оптимальной скорости работы источника интегрированных данных. Поскольку ни один из методов не покрывает всех потребностей, возникающих при консолидации информационных систем, предлагается методология их совместного использования для наиболее тесной интеграции информационных систем. Кратко рассматриваются результаты практического применения разработанной методологии интеграции для консолидации информационных систем в области неорганического материаловедения, как отечественных, так и зарубежных: описывается набор созданных web-сервисов, являющихся основным техническим средством, обеспечивающим взаимодействие распределенных кроссплатформенных информационных систем по свойствам неорганических веществ для консолидации данных, и пользовательский интерфейс единой точки входа www.imet-db.ru, позволяющий любому пользователю осуществлять поиск и просмотр информации по свойствам содержащихся в интегрируемых информационных системах веществ.

15. Моделирование столкновения двух атомов над поверхностью конденсированной фазы [№2 за 2020 год]
Авторы: Плетнев Л.В., Желтов С.А.
Просмотров: 4766
Испарение вещества с поверхности конденсированной фазы представляет интерес как с практической, так и с теоретической точек зрения. Описать процесс вылета атомов с поверхности конденсированной фазы на микроскопическом уровне можно только с помощью метода молекулярной динамики, метода Монте-Карло или уравнения Больцмана. В связи с этим возникает вопрос о распределении столкновений атомов над поверхностью конденсированной фазы. Для современной вычислительной техники моделирование испарения даже с микроскопических областей конденсированной фазы за малый промежуток времени – нереальная задача из-за большого объема вычислений. Существенную проблему представляет описание взаимодействия двух молекул в газовой фазе. В статье анализируется проблема столкновения двух атомов над поверхностью конденсированной фазы после вылета с ее ограниченной области. В компьютерных экспериментах использовалась модель жестких сфер. Моделирование методом Монте-Карло подразумевает статистическую обработку результатов достаточно большого числа экспериментов. Использование последовательных вычислений на стандартных CPU неэффективно с точки зрения времени выполнения программ. Последовательный алгоритм, реализующий моделирование столкновений 1 млн атомов, требует порядка 10 часов машинного времени. Для большей достоверности результатов желательно, чтобы в каждом эксперименте сталкивались как минимум 300 млн атомов. Алгоритм расчета обладает параллелизмом по данным и может быть адаптирован для параллельных вычислений на графических процессорах с архитектурой CUDA, что позволяет существенно снизить фактическое время выполнения программ и повысить достоверность результатов за счет увеличения количества разыгрываемых пар атомов.

16. Подходы к созданию онтологий для автоматизированных систем в машиностроительных производствах [№2 за 2020 год]
Авторы: Бурдо Г.Б., Семенов Н.А., Воронцов Н.В.
Просмотров: 3779
Большинство отечественных машиностроительных предприятий, выпускающих наукоемкую продукцию, характеризуются многономенклатурностью изделий и частой сменой видов изделий, что обусловливает необходимость сокращения времени, предусмотренного на выполнение этапов жизненного цикла изделия. Это возможно путем использования автоматизированных систем проектирования и изготовления. Известно, что достаточно перспективным является онтологический подход к созданию автоматизированных систем, однако его использование может затрудняться применением не совсем рациональных методов. В статье рассмотрены системные принципы и дано математическое описание предметной си-стемы онтологий. Показано, что функция онтологий – это определяющий систему онтологий признак, вытекающий из целей разработки онтологий. Предлагается, помимо функции, определять систему онтологий набором элементов, связями между элементами данной системы онтологий с другими системами онтологий, параметрами каждого элемента в онтологии, параметром времени, онтологиями области решений, области исходных данных, области задач. На основе методологии жизненного цикла изделия показано, что выявленные двенадцать стадий жизненного цикла характеризуются тем, что в рамках каждой из них решается одна задача, свойственная машиностроительному производству. Это значит, что для осуществления процесса проектирования в автоматизированной системе для данной стадии строится и реализуется одна система онтологий, а в рамках одного этапа реализуются несколько систем онтологий, связанных между собой, как имеющие значительные области пересечения. В каждом конкретном случае состав этапов жизненного цикла изделия нуждается в уточнении. Предлагается уточнение этапов, как и выявление задач, решаемых на этапах жизненного цикла изделия, выполнять на основе изучения процессов деятельности организации.

17. Архитектура и режимы функционирования системы поддержки принятия решений по диспетчерско-организационному управлению объектами газоснабжения [№2 за 2020 год]
Автор: Кантюков Р.Р.
Просмотров: 4232
В статье описываются разработанная система поддержки принятия решений по диспетчерско-организационному управлению объектами газоснабжения, ее архитектура, режимы функционирования и программно-информационное обеспечение. Система создана на универсальной программной платформе 1С:8 с открытой архитектурой. Архитектура системы поддержки принятия решений включает восемь программных модулей, а также автоматизированное рабочее место диспетчера центра, которое имеет подсистему визуализации процессов газоснабжения и газораспределения. Назначение системы поддержки принятия решений – обеспечить контроль за технологическим процессом транспорта газа, управление запорной арматурой с целью отключения ремонтных или аварийных участков региональной системы газоснабжения, предотвращение или локализация возможных аварий. Все данные, собранные системой на объектах региональной системы газоснабжения (крановые площадки, газораспределительные станции, головные газораспределительные пункты, шкафные распределительные пункты), передаются в диспетчерский центр на автоматизированное рабочее место и отображаются на мнемосхеме в удобной форме. Далее эта информация передается в центральную диспетчерскую, где на мнемосхеме отображается уже вся распределительная газопроводная система. Система поддержки принятия решений имеет инструменты взаимодействия с такими функционально-организационными автоматизированными системами, как автоматизированная система бухгалтерского и налогового учета, автоматизированная система мониторинга и обеспечения без-опасности объектов региональной системы газоснабжения, включая автоматизированную систему коммерческого учета расхода газа и управления устройствами контроля утечек газа в бытовых производственных помещениях, АСУ энергоресурсоэффективностью и контроллингом энергоресурсоэффективности, АСУ персоналом на основе повышения мотивации персонала к развитию информатизации и широкому применению средств информационно-компьютерных технологий. Разработанная система поддержки принятия решений по диспетчерско-организационному управлению объектами газоснабжения предназначена для принятия многоатрибутных и многокритериальных решений в задачах контроля и управления газораспределением между потребителями в региональных системах газоснабжения.

18. Программное обеспечение автоматизированной системы управления электронно-лучевой сваркой тонкостенных конструкций [№2 за 2020 год]
Авторы: Тынченко В.С., Петренко В.Е., Милов А.В.
Просмотров: 4476
В статье предлагается решение проблемы автоматизированного управления технологическим процессом электронно-лучевой сварки узлов и деталей космических аппаратов. Анализируются особенности технологического процесса электронно-лучевой сварки, в результате чего становится очевидной необходимость его автоматизации с применением программной системы. Использование разработанной автоматизированной системы позволяет повысить точность задания и воспроизводимость основных технологических параметров в процессе электронно-лучевой сварки, таких как ток луча, накал, фокусировка луча, скорость сварки. Программный продукт представляет собой приложение для операционной системы Windows, совместимое с версиями Windows XP/7/8/8.1/10. Приложение разработано с использованием языка программирования высокого уровня C++ и интегрированной среды разработки Embarcadero RAD Studio XE7. Разработка велась с использованием объектно-ориентированного подхода. В статье приведены структура программной системы управления, алгоритм ее работы в виде блок-схемы, а также диаграмма экранных форм. Представленное в рамках данной статьи программное решение содержит функционал задания таких параметров технологического процесса электронно-лучевой сварки, как скорость сварки, ток пуска, время нарастания, время спада. ПО также решает задачу контроля ряда параметров: ускоряющее напряжение, скорость сварки, ток пучка, ток фокусировки и ток накала. Целевые параметры технологического процесса задаются пользователем вручную, а управление самим процессом реализуется в программном виде. Кроме того, возможен просмотр графиков данных параметров технологического процесса. Апробация решения проводилась в рамках серии стендовых испытаний, результаты которых показали достаточно высокое качество управления технологическим процессом электронно-лучевой сварки.

19. О программном обеспечении для планирования мероприятий по снижению потерь мощности от несимметрии токов в сетях 0,4 кВ [№2 за 2020 год]
Авторы: Баламетов А.Б., Салимова А.К., Гаджиев Н.И., Баламетов Э.А.
Просмотров: 3996
Рост мощности электроприемников с нелинейным и несимметричным характером нагрузки ухудшает показатели качества электрической энергии в системах электроснабжения. В результате электрооборудование, рассчитанное на работу в электрической системе при определенном уровне характеристик электрической энергии, эксплуатируется в неэффективных режимах. Это приводит к снижению эффективности работы как самих систем электроснабжения, так и потребителей, подключенных к ним. В результате растет интерес к расчетам потерь мощности от несимметрии токов и напряжений в электрических сетях 0,4 кВ и к соответствующему ПО для оценки потерь мощности от несимметрии токов и напряжений в электрических сетях. Для определения показателей качества электроэнергии в электрических сетях 0,4 кВ проводились измерения с помощью прибора SIMEAS Q. Напряжение в фазах несимметрично и меняется в пределах 211–228 В, в то же время в конце фидера напряжение меняется в пределах от 145 до 228 В. Изменение активной мощности на головном участке фидера за сутки составляет 2–7 кВт, в фазах нагрузки варьируется в пределах 15–50 % от полной нагрузки, изменение реактивной мощности по фазам находится в пределах 0,8–1,6 кВАр. У потребителей с нелинейным и несимметричным характерами нагрузки, отдаленных от центра питания, уровни напряжения в течение 30 % времени дня меньше нормы. Авторы разработали программу для расчета несимметричных режимов и потерь мощности для четырехпроводных электрических сетей 0,38 кВ режимов с нулевым проводом. Проведен расчет потерь мощности для несимметричных режимов четырехпроводной электрической сети с нулевым проводом.

20. Требования к программной среде автоматизированной обработки полетных данных [№2 за 2020 год]
Авторы: Еремин Е.М., Нагорнов А.В.
Просмотров: 2060
С середины прошлого века в испытаниях летательных аппаратов, а также в летных исследованиях и полунатурных экспериментах по авиационной тематике существует задача автоматизированной обработки табличных временных рядов экспериментальных данных. Современные программные средства обработки данных обеспечивают успешное решение задач анализа полетной информации, но универсальной программной среды для этих целей не существует: авиационные специалисты сталкиваются с необходимостью использования нескольких разных приложений, что замедляет работу. Этим обусловлена актуальность задачи создания специализированной программной среды, ориентированной на потребности авиационной тематики. Для формирования требований к новой программной среде рассмотрены типовые элементы работы с полетной информацией: фильтрация данных по заданным критериям, визуализация динамики процесса на графике зависимости параметра от времени, добавление производных временных рядов, визуализация данных на графике зависимости параметра от другого параметра, определение значения обобщающего расчетного показателя на основе всей записи или ее фрагмента, определение взаимосвязей между параметрами, построение моделей множественной линейной и нелинейной регрессии. Для каждого из типовых элементов приведен пример из практической работы с результатами выполнения экспериментов. Также приведены примеры существующих приложений, решающих конкретные задачи с приемлемым или максимально возможным качеством. Рассмотрена общая архитектура системы. Предложены использование схемы «модель–вид–контроллер», разработка на языке программирования C++ с использованием паттернов объектно-ориентированного программирования «наблюдатель», «компоновщик» и «стратегия», а также код основы класса Row, каждый объект которого содержит один столбец таблицы данных. Количественные данные столбца таблицы в объекте класса Row размещаются в стандартном контейнере C++ vector, содержащем элементы типа double.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | Следующая → ►