Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 1 за 2016 год.

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

1. Modeling of the time-cycle control system for technological processes equipment in pharmaceutical solid dosage manufacturing based on Petri nets [№1 за 2016 год]
Authors: Окаи Д.Э.Я., Klyushin A.Yu., Bogatikov V.N.
Просмотров: 7043
Основной целью данного исследования является разработка подхода к моделированию системы серийного производства фармацевтических твердых лекарственных форм с использованием сетей Петри. Эту возможность обеспечивает модель, которую могут легко понять системный аналитик и технологические инженеры. В статье проведен системный анализ разработанной модели процессов производства фармацевтических твердых лекарственных форм с большим акцентом на таблетки. Также приводится краткая классификация технологических процессов в системе производства твердых лекарственных форм. Системный анализ в основном касается производственных процессов и оборудования, используемых на каждом этапе производственной системы. Кратко описано развитие чистой модели сети Петри для процессов производства фармацевтических твердых лекарственных форм. Чистая модель сети Петри была реализована и проанализирована с инструментом PIPE (Platform Independent Petri net Editor 4.3) для ОС Windows. Проанализирована временная шкала диаграммы для анализа технологических маршрутов изготовления трех различных твердых лекарственных форм. Из разработанной модели сети Петри и временного графика получена более четкая картина технологических процессов производственной системы. Чистая модель сети Петри, описанная в данной статье, может быть использована для решения проблемы выбора оптимальной модели производства или оптимальных технологических маршрутов. Ее применение целесообразно для повышения эффективности использования комплекта оборудования в системе производства фармацевтических твердых лекарственных форм.

2. Review of studies on time series forecasting based on hybrid methods, neural networks and multiple regression [№1 за 2016 год]
Authors: Yarushev S.A., A.N. Averkin
Просмотров: 7136
В статье делается детальный обзор исследований в области прогнозирования временных рядов. Рассматриваются наиболее мощные современные методы прогнозирования, такие как статистические, нейросетевые и гибридные методы прогнозирования. Начало статьи посвящено истории развития методов прогнозирования и краткому обзору некоторых методов. Далее рассматриваются методы прогнозирования на основе множественной регрессии, основные параметры методов, область применения и результативность. Описаны самые современные исследования в области применения гибридных методов прогнозирования. Делается краткий обзор методов, а также говорится о результативности методов, по оценке их авторов. Среди них следует отметить исследование по применению BigData в прогнозировании. Авторы предлагают модель прогнозирования, основанную на BigData-технологиях, используя гибрид технологий мягких вычислений и искусственных нейронных сетей, и тестируют ее на рынке акций. Рассматривается модель на основе нейронных сетей, вейвлет-анализа и бутстрап-метода. Метод разработан для прогнозирования потоков для результативного управления водными ресурсами. Также рассмотрен ряд других исследований в области гибридных методов. В работе делается подробное сравнение методов на основе нейронных сетей и методов на основе множественной регрессии. Рассматриваются различные исследования, где кратко описываются методы сравнения и результаты. Помимо обзора методов, в работе проводится сравнение данных методов на примере прогнозирования рынка не-движимости. Проводится подробный анализ обоих методов на различных выборках, и в итоге сравниваются результаты исследования и результаты прогнозирования.

3. Некоторые технологические аспекты создания учебно-тренировочных средств подготовки командиров и специалистов Военно-морского флота [№1 за 2016 год]
Авторы: Андреев В.Ю., Базлов А.Ф., Ильин В.А., Шуванов А.Д.
Просмотров: 12482
В статье рассматривается взаимосвязь педагогических и информационных технологий и технологий создания учебно-тренировочных средств для подготовки специалистов ВМФ. Проведен анализ системы обучения и подготовки командиров кораблей и специалистов ВМФ. Рассмотрены понятия образовательной и педагогической технологий, на которых базируется процесс подготовки. На основе анализа системы обучения и подготовки определена номенклатура необходимых учебно-тренировочных средств. Приведен перечень задач, которые должны быть определены при создании любых учебно-тренировочных систем. В общем виде выявлены структура аппаратных средств современных автоматизированных систем обучения и тренажерных средств, которые, как правило, являются серийными изделиями с необходимыми доработками. Специализированные и комплексные тренажеры могут включать учебно-действующее оборудование и аппаратно-программные имитаторы реальных средств. Рассматривается разделение ПО на общее и специальное, а также представлен возможный перечень программных продуктов, входящих как в общее, так и в специальное ПО. Специальное ПО учебно-тренировочных средств включает программные модели объектов, средств, среды, боевых действий, учебных информационных моделей, программные средства руководства обучением. Разработка моделей и процессов включает их вербальное, математическое и алгоритмическое описание, программирование, тестирование и отладку. Вербальное, математическое и алгоритмическое описание по возможности должны выполнять будущие пользователи или специалисты в предметной области, а тестирование – совместно программисты и специалисты. Представлен перечень частных технологий создания тренажерных средств. Определены структура и содержание технологий разработки основных программных компонентов современных автоматизированных систем обучения и тренажерных средств.

4. Особенности применения объектно-ориентированного проектирования встроенных систем жесткого реального времени [№1 за 2016 год]
Авторы: Аржаев В.И., Скворцов А.В.
Просмотров: 5785
Рассмотрены проблемы, возникающие в процессе объектно-ориентированной разработки функционального ПО встроенных систем реального времени. Сформулированы типы задач, которые требуют реализации на языках программирования и языках описания аппаратуры. Процессорные элементы гетерогенных вычислительных платформ характеризуются значительными объемами основной и внешней памяти, гибкостью реализуемых алгоритмов управления и форматов данных, в то время как элементы ядер, реализованные на языках описания аппаратуры, обеспечивают существенно большее быстродействие. Предложены принципы декомпозиции функционального ПО для реализации на гетерогенной вычислительной платформе, заключающиеся в объединении в подсистемы объектов, имеющих близкие требования к времени реакции на события, соответствующие элементу аппаратной платформы. Описан пример их применения, в качестве которого рассмотрен процесс проектирования элемента системы управления технологическим процессом в реальном времени, имеющим ограничения в виде двух временных шкал. Описаны подсистема, работающая в миллисекундном цикле и программно реализованная в среде операционной системы реального времени, и подсистема микросекундного цикла, реализованная в программируемых логических блоках. Приведены диаграммы декомпозиции и состояний, а также временная диаграмма, описывающая загрузку основных ресурсов аппаратуры. Кроме этого, определены временные ограничения, которым должна удовлетворять программная подсистема. Применение описанных принципов декомпозиции на практике показало, что использование данного подхода позволяет обеспечить рациональное распределение нагрузки на элементы аппаратной платформы и обеспечить выполнение ограничений в работе программно-аппаратной системы, накладываемых требованием обеспечения режима работы жесткого реального времени.

5. Опыт разработки учебно-тренировочных средств для военно-морского флота [№1 за 2016 год]
Авторы: Базлов А.Ф., Рисунков В.Б., Соколов С.Н., Стручков А.М.
Просмотров: 9571
The advent of high-performance computer equipment and software tools, telecommunication and multimedia technologies, interactive technologies, new tools for data playback and presentation from digital media changed the requirements to development of training facilities. They also showed new opportunities of training facilities, the feasibility of modern innovative technologies in education and combat training. One of the main directions of the Research Institute Centerprogramsystem activities (Tver) is design, development, pro-duction of training equipment. The company has four main areas in the work connected to creation of naval training facilities: automated training systems, special simulators, complex training devices, training complexes.

6. Об адресном распределении мощностей в электрических сетях [№1 за 2016 год]
Авторы: Баламетов А.Б., Халилов Э.Д., Исаева Т.М., Исгендеров Ф.Г.
Просмотров: 8941
Реформы отрасли электроснабжения, возможность широкого использования возобновляемых источников электроэнергии, разделение услуг по передаче в электроснабжении, определение источников искажений синусоидальности тока и напряжений делают необходимым исследование задачи распределения потоков мощности и энергии между участниками рынка. В рыночных условиях стоимость электроэнергии у генерирующих станций и других поставщиков может быть разная, поэтому актуально определение узловых цен, в которые включается составляющая потерь в сети. Процесс отслеживания потоков электроэнергии позволяет устанавливать маршруты, связывающие конкретные генераторы с конкретными потребителями, и определять долевые вклады генераторов в покрытие нагрузки с учетом адресного распределения. Метод адресности позволяет также определять цену транзита электроэнергии. Правила присоединения новых потребителей к электрической сети обусловливают необходимость структурного анализа электроэнергетической системы на высших гармониках. В статье исследовано адресное разделение потоков и потерь активной мощности между участниками рынка электроэнергии. Разработаны алгоритм и программа для решения задачи адресности потоков и потерь мощности. В разработанной программе Z-матрица используется как для решения уравнений установившихся режимов, так и для расчета узловых потерь. Для исследования адресной передачи активных мощностей были использованы 6-узловая тестовая схема IEEE, 8-узловая и 26-узловая эквивалентные схемы Азербайджанской электроэнергетической системы. Результаты расчетов адресного распределения можно использовать при заключении двусторонних контрактов, для расчетов узловых цен, определения стоимости передачи и т.д.

7. Алгоритмическое обеспечение адаптивной системы тестирования знаний [№1 за 2016 год]
Авторы: Бессарабов Н.А., Бондаренко А.В., Кондратенко Т.Н., Тимофеев Д.С.
Просмотров: 8704
В статье рассмотрена задача создания алгоритмического обеспечения адаптивной системы тестирования знаний. Тестирование знаний рассматривается как динамический процесс. На каждом такте работы системы организатор тестирования формирует однородную группу испытуемых; система подбирает наилучший тест исходя из сходящейся процедуры стохастической аппроксимации. Этот тест зависит от вероятностных характеристик контингента испытуемых и позволяет увеличить точность оценивания их подготовленности. Для выявления факторов, мешающих получению объективных оценок, таких как разговоры и списывание, введен коэффициент взаимодействия. Исследовано влияние взаимодействия тестируемых на точность оценивания их подготовленности. Для повышения точности оценивания подготовленности система на каждом такте переоценивает вероятностные характеристики группы испытуемых. Полученные оценки подготовленности испытуемых выравниваются на единой шкале. В системе реализован расчет трудности заданий с помощью метода максимального правдоподобия, метода условного максимального правдоподобия и метода маргинального максимального правдоподобия. Для оценки подготовленности могут использоваться методы максимального правдоподобия и взвешенного максимального правдоподобия и байесовский подход. Оценки подготовленности и трудности реализованы для дихотомической модели Раша и ее 2-, 3- и 4-параметрических расширений, для политомических моделей RSM, PCM и их линеаризованных моделей. Для проверки адекватности результатов тестирования используются статистика отношения правдоподобия, статистика Хосмера–Лемешоу, коэффициенты детерминации, ROC-анализ. Для предложенной системы приведены блок-схема алгоритма работы на каждом такте и принципиальная схема БД.

8. Имитационное моделирование противоборства в воздушно-космической сфере [№1 за 2016 год]
Авторы: Богданов О.А., Смирнов А.А., Ковалев Д.В.
Просмотров: 14272
Для процессов и систем, имеющих сложный и многоаспектный характер поведения, каковыми являются и процессы вооруженной борьбы, при отсутствии возможности математической формализации, обеспечивающей аналитическое решение задачи, единственным подходом к исследованию является использование методов моделирования, в частности, методов имитационного моделирования. Важнейшее место в системе моделирования занимают интерактивные имитационные комплексы моделирования, обеспечивающие возможность исследования сценариев форм крупномасштабного применения средств воздушно-космического нападения и группировок воздушно-космической обороны (противовоздушной обороны) в виде игрового имитационного машинного эксперимента. В конце 90-х годов в 2 ЦНИИ МО РФ (г. Тверь) началась разработка имитационного моделирующего комплекса «Селигер» на основе новых информационных технологий. В настоящее время разработана и проходит опытную эксплуатацию базовая версия этого комплекса. ПО разработано на языке C++ с использованием библиотеки QT, что делает его кроссплатформенным программным продуктом. Имитационный моделирующий комплекс «Селигер» обеспечивает возможность имитации двустороннего конфликта, в котором учитываются системы объектов сторон, их группировки воздушно-космической обороны и ударных средств, а также расчета системы показателей, характеризующих эффективность группировки воздушно-космической обороны по отражению удара средств воздушно-космического нападения. Рассмотрены направления развития комплекса, основными из которых являются его наращивание блоками модулей имитации систем разведки и предупреждения о воздушном нападении, а также ракетно-космической обороны.

9. Информационная система анализа эксплуатации технологических машин [№1 за 2016 год]
Авторы: Болотов А.Н., Горлов И.В., Полетаева Е.В., Рахутин М.Г.
Просмотров: 8376
В работе предлагается новый подход к анализу эксплуатации технологических машин с использованием информационных технологий. Актуальным направлением повышения эффективности использования торфяных машин является создание системы управления состоянием в зависимости от конкретных условий эксплуатации. На основе анализа моделей технологических объектов и параметрической оптимизации компонентов, отвечающих за работоспособность, достигается максимальная сезонная производительность торфяных машин. Реализация автоматизированной системы анализа эксплуатации технологических машин проводилась в три этапа. Для получения необходимых статистических данных для наполнения модели на первом этапе были проведены исследования параметров эксплуатации технологических машин для фрезерного способа добычи торфа. Разработан алгоритм определения основных эксплуатационных параметров системы восстановления работоспособности, обеспечивающий наивысшую эффективность использования машин в сезон добычи торфа. На втором этапе исследования была разработана имитационная модель процесса эксплуатации торфяных машин, состоящая из последовательно соединенных элементов, отказ которых приводит к отказу всей системы. Задача анализа эксплуатации торфяной машины решена на примере комплексного агрегата, включающего в себя все основные элементы торфяных машин для фрезерного способа добычи. На третьем этапе проводился компьютерный эксперимент, анализ результатов которого обеспечивает выбор наиболее взвешенных решений по воздействию на техническое состояние технологической машины в конкретных условиях с максимальной эффективностью. Объективная составляющая процесса поддержания работоспособности обеспечивается сбором и переработкой информации о техническом состоянии объекта диагностирования на основе выявления недостатков сборочных единиц и деталей, лимитирующих наработку до ремонта.

10. Адаптивное размещение ориентиров в задаче о кратчайшем пути для графов большой размерности [№1 за 2016 год]
Авторы: Быкова В.В., Солдатенко А.А.
Просмотров: 8600
Задача о кратчайшем пути (Shortest-Paths, SP) является одной из основных задач маршрутизации, решаемых в теории графов. Данная задача возникает в анализе веб-структур, при создании систем навигации, моделировании трафика и логистической оптимизации. В задаче осуществляется поиск кратчайшего пути между двумя заданными вершинами исходного ориентированного графа G и минимизируется сумма весов дуг, составляющих этот путь. Традиционно задача SP решается с помощью алгоритма Дейкстры, который работает посредством приписывания меток вершинам графа G и равномерного расширения пространства поиска решения, начиная от стартовой вершины s и до целевой вершины t этого графа. Существуют различные модификации алгоритма Дейкстры, направленные на сокращение времени его работы. Алгоритм A* (A star) - одна из таких модификаций, в которой ускорение достигается за счет применения потенциальной функции, определяемой на множестве вершин графа G. В алгоритме ALT (A* with Landmark & Triangle), основу которого составляет алгоритм A*, потенциальная функция задается набором ориентиров - некоторым подмножеством множества вершин графа G. Различным размещениям ориентиров отвечают различные потенциальные функции. Выбор оптимального набора ориентиров осуществляется в конечном множестве вариантов и является NP-трудной задачей. Алгоритм ALT реализуется в виде двух фаз: на первой фазе выполняется предварительная обработка графа с целью расстановки ориентиров и определения потенциальной функции; на второй фазе находится точное значение кратчайшего (s, t)-пути с применением вычисленной потенциальной функции. В работе предложена адаптивная эвристика для первой фазы алгоритма ALT. Данная эвристика использует историю обработки предыдущих запросов по поиску кратчайших путей в графе G и корректирует текущий набор ориентиров для эффективного исполнения поступившего запроса по нахождению кратчайшего (s, t)-пути в этом графе. В предложенной модификации алгоритм ALT и алгоритм Дейкстры сопоставимы с точки зрения асимптотической оценки времени их работы. Однако в реальной действительности модифицированный алгоритм ALT на графах большой размерности работает значительно быстрее алгоритма Дейкстры, что подтверждают результаты вычислительных экспериментов.

| 1 | 2 | 3 | 4 | Следующая → ►