Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 4 за 2016 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам |

21. Метод обмена информацией между программными системами автоматизации технологических и производственных процессов [№4 за 2016 год]
Авторы: Рябов С.Ю., Лютов А.Г., Рябов Ю.В., Вавилова А.В.
Просмотров: 9843
Для повышения эффективности технологических и производственных процессов, их производительности и качества предложен метод обмена информацией между программными системами, основанный на применении универсального интерфейса управления информационными потоками на базе языка XML. В настоящее время многие приложения используют собственные форматы данных, что делает невозможным взаимодействие с другими приложениями. В данной работе проанализирован процесс обмена информацией между программными системами CAPP-PDM-MES. При этом создается универсальный XML-документ на основе набора унифицированных XSD-схем. XSD-схемы содержат информацию о характере данных в XML-документе, таким образом, XSD является базой знаний, содержащей метаданные. Предлагается создание единого информационного пространства, включающего XSD-базу знаний и универсальный интерфейс на базе языка XML для всего ПО, используемого в производственном процессе. Полученные при работе конкретной программной системы XML-документы могут быть обработаны Java- или Python-приложе- ниями для создания универсального XML-документа на основе набора унифицированных XSD-схем. Передача информации с использованием универсальных XML-документов и XSD-схем рассмотрена на примере использования программы СПРУТ-ТП при формировании технологического документа «маршрутная карта». Показан фрагмент XML-схемы, отображающий структуру маршрутной карты. На основе XSD с использованием JAXB-приложений создаются XML-документы, содержащие конкретную информацию. Таким образом, набор XSD-файлов формирует базу знаний предметной области. Взаимодействие между программами предлагается осуществлять с помощью протокола SOAP, использующего для этого XML-документы, называемые сообщениями SOAP. Рассмотрен пример создания SOAP-сообщения типа «запрос» и «ответ». Спецификация SOAP содержит соглашения по преобразованию однонаправленного обмена сообщениями, а также определяет, как осуществлять передачу всего XML-документа. В итоге получаем XML-файлы, содержащие данные в форме XML-документа и знания в форме XSD, понятные человеку и компьютеру, а потому удобные в использовании.

22. Математическая модель защиты компьютерной сети от вирусов [№4 за 2016 год]
Авторы: Семыкина Н.А., Шавыкина И.В.
Просмотров: 10409
Одним из эффективных подходов к анализу процессов функционирования компьютерных систем в условиях активного распространения вредоносных программ является математическое моделирование. Его преимущество заключается в большой скорости моделирования различных сценариев для конкретных параметров компьютерной сети. Численные результаты, получаемые посредством таких моделей, позволяют анализировать поведение вирусов в сетях, состоящих из любого числа элементов. В статье рассмотрена математическая модель защиты компьютерной сети от вредоносного кода на основании модели MSEIRS. Данная модель является разносторонней и всеобщей, так как учитывает многие факторы, влияющие на состояние сети: временные параметры заражения для конкретных вирусов и лечения сети с помощью антивируса, средняя скорость иммунизации и непроизвольное отключение компьютеров от сети. Выбран критерий управления, характеризующий наилучшее состояние системы, когда большинство хостов невосприимчивы к воздействию сетевых вирусов. Построена дискретная аппроксимация исходной задачи оптимального управления. Результатом исследования модели является разработанная программа, которая позволяет грамотно оценить защищенность сети и при необходимости применить эффективные методы борьбы с вредоносным кодом. Проведены и проанализированы вычислительные эксперименты. Для этого рассмотрены два случая: прогрессирующее во времени и сети распространение вируса (эпидемия) и отсутствие существенных колебаний численности инфицированных компьютеров.

23. Постановка задачи исследования диффузионного перехода через границу шлак-металл в колонном реакторе и алгоритм ее решения [№4 за 2016 год]
Авторы: Сеченов П.А., Цымбал В.П., Оленников А.А.
Просмотров: 9769
Предметом данного исследования являются задачи диффузионного перехода через границу шлак-металл и обезуглероживание частиц металла при прохождении через слой шлака. Авторами дана математическая постановка задач перехода через границу шлак-металл в рамках задачи имитационной модели гравитационного сепаратора струйно-эмульсионного реактора. Проведено сравнение объектно-ориентированных языков программирования (Dephi, Visual C#, ActionScript 3.0), выделены целевые задачи имитационной модели. Сделан сравнительный анализ имитационных моделей, созданных за последние 10 лет, в качестве критерия сравнения взята мерность пространства. Приведена также схема взаимодействия между классами имитационной модели и основным модулем. Особое внимание уделено классам шлака внизу, металла внизу, расчетов и основному модулю, так как именно в них реализуется поставленная задача. Для класса шлака описаны свойства (проценты массовых составляющих компонентов шлака, переменная для взаимодействия с классом расчетов) и методы (инициализация переменной класса, функции приращения и изменения состава шлака). В классе расчетов показаны функции определения балансного содержания FeO и скорости восстановления на границе шлак-металл, а затем алгоритм обезуглероживания железа шлака и его взаимодействие с другими классами программы. Для реализации задачи выбран метод имитационного моделирования (Монте-Карло), позволяющий при знании механизмов изучаемого объекта на основе разыгрывания случайности построить алгоритм. В результате реализации второй схемы – обезуглероживания частиц металла при прохождении через слой шлака – на имитационной модели были проведены опыты с одинаковыми начальными условиями и достаточным временем моделирования, равным 10 минутам. Проведенные модельные исследования показали, что при реализации только первого механизма содержание углерода в конечном продукте составляет 4 %, а при реализации двух отмеченных выше схем – 3,5 %, что свидетельствует о возможности более гибкого управления процессом обезуглероживания.

24. Архитектура пользовательского интерфейса для взаимодействия с мультиагентной средой [№4 за 2016 год]
Автор: Сидоров И.А.
Просмотров: 9471
В работе рассматривается подход к созданию пользовательского интерфейса для взаимодействия с мультиагентной средой, ориентированной на решение ресурсоемких вычислительных задач и объединяющей множество разнородных программно-аппаратных ресурсов. Наличие большого числа пользователей в такой среде и разнообразие спектра решаемых ими задач обусловливают необходимость предоставления уровней обслуживания, соответствующих разным категориям пользователей и классам задач. На сегодняшний день наблюдается дефицит высокоуровневых инструментальных средств, позволяющих создавать и применять такого рода мультиагентные среды на основе агентов, представленных в виде сервисов, с ориентацией на некоторую предметную область. Кроме того, в существующих инструментариях мало внимания уделяется интерфейсу, с помощью которого различные категории пользователей (администраторы, разработчики, конечные пользователи) могут взаимодействовать с мультиагентной средой. В данной статье предлагается оригинальная архитектура пользовательского веб-интерфейса мультиагентной среды, основанная на перспективной концепции Agent-as-a-Service, для реализации взаимодействия между пользователями и агентами среды. Предлагаемая архитектура базируется на принципе построения толстого клиента, при котором все основные компоненты веб-приложения загружаются в веб-браузер пользователя и дальнейшая генерация веб-страниц осуществляется динамически на стороне клиента. Архитектурный каркас веб-приложения, функционирующего в веб-браузере пользователя, спроектирован с применением схемы MVC (модель-представление-контроллер), при которой модель данных веб-приложения, пользовательский интерфейс (представление) и логика работы (контроллер) разделены на три слабозависимых компонента, что позволяет выполнять модификацию какого-либо из компонентов с минимальным воздействием на другие. Представленный в статье подход к построению под-системы пользовательского веб-интерфейса обладает рядом преимуществ: снижает нагрузку на узел агента, повышает время отклика веб-интерфейса, улучшает кросс-платформенность и встраиваемость компонентов пользовательского интерфейса в различные подсистемы мультиагентной среды, облегчает тестирование и поддержку веб-приложения, а также решает ряд проблем с обеспечением безопасности.

25. Извлечение метаданных из полнотекстовых электронных русскоязычных изданий при помощи Томита-парсера [№4 за 2016 год]
Автор: Сулейманов Р.С.
Просмотров: 9085
При публикации материалов в электронных библиотеках возникает необходимость извлечения метаданных после перевода печатного текста в электронный, что при обработке текста вручную является трудозатратным процессом. В данной работе рассматривается возможность извлечения метаданных с помощью Томита-парсера, предназначенного для извлечения фактов из текста на естественном языке. Для обеспечения наиболее точного извлечения были разработаны грамматики для анализа полнотекстовых изданий на русском языке, сформирован список метаданных, являющихся обязательными при публикации издания. Разработанные грамматики были апробированы на 100 изданиях, после чего на основании анализа сформулирован ряд закономерностей. С учетом выведенных закономерностей алгоритм был оптимизирован, что позволило повысить эффективность автоматического извлечения данных. Определена необходимость программной обработки полученных данных, например, удаления повторяющейся информации и приведения данных к общему виду перед их публикацией. С помощью оптимизированного алгоритма проведен масштабный эксперимент по автоматизированному извлечению метаданных из 10 000 изданий, выполнено сравнение его результатов с множеством метаданных, полученных вручную. Предложенный метод автоматического извлечения данных позволил корректно извлечь 86,7 % метаданных, и еще 4 % могут быть использованы после корректировки. Наибольшие проблемы (21 % данных извлечен неверно) возникли с наименованиями материалов вследствие отсутствия четкой структуры. Для четко структурированной информации, такой как ISBN и коды рубрикаторов, процент извлечения приближается к 100 %. Однако было установлено, что, несмотря на увеличение скорости и простоту нахождения метаданных, полностью исключить человека из процесса невозможно.

26. Проблемы и перспективы создания APS для мультинациональных компаний [№4 за 2016 год]
Авторы: Сухобоков А.А., Сухобоков А.В., Лахвич Д.С., Тихонов И.В.
Просмотров: 10435
Приведена классическая функциональная архитектура систем синхронного планирования (APS). Показано, что применяемые в настоящее время на этапе сводного планирования математические модели и методы линейного математического программирования не позволяют решить ключевую для мультинациональных компаний задачу оптимизации прибыли компании в целом. Рассмотрена история развития математических моделей и методов оптимизации для решения задачи оптимизации прибыли после налогообложения в мультинациональных компаниях. Развитие математических моделей показало, что для оптимизации внутренних цепочек поставок больших мультинациональных компаний необходимо решать задачи оптимизации очень большой размерности, содержащие десятки миллиардов столбцов и строк с билинейными или трилинейными ограничениями. Рассмотрены подходы к распараллеливанию численных алгоритмов решения таких задач. В качестве наиболее перспективного выделен подход, предполагающий использование платформ Big Data для решения задач большой размерности. Определена дополнительная функциональность, которой должны обладать модуль проектирования цепочек поставок, а также модуль планирования спроса, чтобы APS мог эффективно использоваться в мультинациональных компаниях. Определена дополнительная функциональность, которой должны обладать модули управления финансовыми цепочками и модули контроллинга смежной ERP-системы, чтобы APS мог эффективно использоваться в мультинациональных компаниях. Показано, что перспективный APS для мультинациональных компаний должен разрабатываться на основе комплекса из двух технологических платформ – In-Memory и Big Data. Представлена функциональная архитектура APS для мультинациональных компаний в контексте корпоративной системы в целом. Дополнительно на один уровень глубже детализирована архитектура модуля сводного планирования APS, обеспечивающего решение оптимизационной задачи как для одного, так и для конечного числа периодов времени.

27. Метод распознавания структуры таблицы в электронных табличных документах [№4 за 2016 год]
Авторы: Ткешелашвили Н.М., Клименков С.В., Дергачев А.М.
Просмотров: 5080
Одним из популярных средств хранения деловой информации являются электронные таблицы. К сожалению, информация в них плохо структурирована. Определение структуры таблицы необходимо для корректного извлечения из нее данных в процессе автоматической обработки. В работе предложен метод распознавания структуры таблицы, основанный на визуальном подходе. Он опирается на тот факт, что в момент создания электронной таблицы заголовки, данные и агрегатные ячейки представляются таким образом, чтобы человек мог без проблем отличить их друг от друга. В разработанном методе типы данных и свойства форматирования ячеек представляются в виде набора битовых карт, рассматриваемых как графическое представление таблицы. Полагаясь на визуальные различия, позволяющие человеку отличать одни структурные элементы таблицы от других, а также на статистические зависимости внутри битовых карт, метод определяет ориентацию таблицы, расположение заголовков и данных и формирует структуру в виде набора объектов. Для определения направления таблицы используется метод Хафа. Для проверки корректности распознавания был выбран набор тестовых электронных таблиц, содержащих деловую информацию. Метод показал высокую точность: из более чем 100 тестовых файлов, содержащих более 20 000 строк, корректность распознавания составила 92 %.

28. Системы поддержки принятия решений в управлении вузом: вычислительные модели дифференциации учебной нагрузки [№4 за 2016 год]
Автор: Шахова Е.Ю.
Просмотров: 8099
В настоящее время во многих вузах идет переработка локальных нормативных актов, регламентирующих труд педагогических работников, отнесенных к профессорско-преподавательскому составу. Требование дифференциации верхних пределов учебной нагрузки по должностям профессорско-преподавательского состава является обязательным. Построены и проанализированы линейные и нелинейные модели распределения нормативной учебной нагрузки. Применяемые методы: аппроксимация по методу наименьших квадратов линейной функцией и кубическим полиномом, сплайн-интерполяция. Моделирование проводилось с помощью системы MathCAD. Определены наиболее эффективные модели при различной структуре численности профессорско-преподавательского состава. Критерий эффективности – наименьший объем сверхнормативной учебной нагрузки. Оценка эффективности построенных линейных и нелинейных моделей проводилась на основе трех вариантов структуры численности профессорско-преподавательского состава структурного подразделения вуза (института) с высоким, средним и пороговым уровнями профессоров и доцентов в общей численности. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что линейная дифференциация верхних пределов учебной нагрузки не всегда является наилучшим решением. Линейные модели в данном исследовании оказались наиболее эффективными только для модели института с высоким уровнем профессоров и доцентов в общей численности профессорско-преподавательского состава; для моделей численности со средним и пороговыми уровнями наиболее эффективной оказалась нелинейная модель, построенная по методу сплайн-интерполяции (кривая – кубический сплайн с параболическими конечными точками). Для всех рассмотренных моделей дифференциации при структуре численности института с высоким уровнем профессоров и доцентов в общей численности профессорско-преподавательского состава минимальная сверхнормативная нагрузка превышает максимальную сверхнормативную нагрузку для институтов с пороговым и средним уровнями.

29. Анализ уровней интеграции компонентов гетерогенных информационных систем [№4 за 2016 год]
Авторы: Щекочихин О.В., Шведенко П.В.
Просмотров: 11841
Интеграция разрозненных информационных систем предприятия на сегодняшний день является наиболее рациональным способом построения его единой информационной среды. Для ее реализации необходим класс интегрирующих инструментов. В статье проанализированы основные уровни интеграции гетерогенных информационных систем. Предложены авторская классификация уровней интеграции, а также варианты взаимодействия информационных систем в зависимости от целей интеграции. Проанализированы варианты интеграции на уровне брокеров, данных, сервисов и интерпретирования метаинформации. Предложенная классификация является попыткой выделить ключевые, с точки зрения практической реализации, варианты интеграции информационных систем. Приведены примеры успешной реализации задач интеграции на каждом из предложенных уровней. Указаны сильные и слабые стороны каждого варианта интеграции. Уровень брокеров выгодно использовать в том случае, когда доступен исходный код интегрируемых приложений и можно дописать необходимый модуль интеграции. Интеграцию на уровне данных можно рекомендовать для информационных систем, схемы данных которых позволяют построить единую непротиворечивую структуру данных. Основными достоинствами уровня сервисов являются возможность многократного использования, слабая связанность сервисов друг с другом, отсутствие необходимости в единой БД или хранилище. При работе на уровне интерпретации метаинформации появляется возможность быстро перенастраивать метаинформацию при интеграции данных из нового источника. Классификация дает возможность определить наиболее рациональный вид инструментов и набор методов создания интегрированной системы с заданными харак-теристиками. Авторы считают, что наиболее перспективным видом интеграции компонентов управляющих информационных систем, который требует дальнейшего изучения и совершенствования, является интеграция узкоспециализированных систем на уровне сервисов.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3