Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 4 за 2015 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

1. Активное информационное сопровождение действий экипажа [№4 за 2015 год]
Авторы: Кравченко С.И., Душенко А.Г., Андреев Д.А., Котов А.Г.
Просмотров: 8590
В статье отмечается, что задачи информационной поддержки деятельности экипажей космических кораблей и станций непрерывно расширяются за счет насыщенности бортовых планов, увеличения доли научной деятельности в бортовом расписании; возрастают требования к оперативности и наглядности бортовой документации, большое значение приобретают мультимедийный иллюстративный материал, дополнительная справочная информация, звуковое сопровождение. Приводятся результаты экспериментальной эксплуатации на борту Международной космической станции прототипа многофункциональной информационной системы, в ходе которой были определены первоочередные интерактивные объекты и функции, необходимые для обеспечения полноценной и эффективной работы экипажа: возможность сенсорного воздействия на модель окружающей среды, изменение вида, позиций и внутренних параметров виртуальных объектов, ввод данных в интерактивные области документов, установка отметок о выполнении предписанных действий, исполнение предписанных временных интервалов, работа с системой авторизованных закладок, участие оператора в анкетировании по результатам завершенной рабочей сессии, протоколирование поведения космонавта в информационной среде и передача протоколов на Землю. Формулируются проблемы развития бортовых информационных систем и обеспечивающих их наземных комплексов. Затрагивается тема расширения возможностей интерактивного взаимодействия оператора и информационной среды. Предлагаются ключевые решения, описываются новые средства подготовки документации. Приводятся примеры внедрения в среду активных элементов. Уделяется внимание ситуационному поведению оператора, работе с виртуальными органами управления, протоколированию результатов и оценке деятельности экипажа. Дается описание специального редактора управляющего слоя электронного документа. Предлагаются решения для преодоления неопределенности выбора операционной системы и технической платформы персональных планшетов.

2. Алгоритмы и модели АСУ технологическими процессами технического обслуживания [№4 за 2015 год]
Авторы: Бурдо Г.Б., Федотова А.В.
Просмотров: 10204
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.

3. Бортовой комплекс многофункциональной информационной системы Международной космической станции (Российский сегмент) [№4 за 2015 год]
Авторы: Кравченко С.И., Андреев Д.А., Брунько Д.В., Горбачев Е.Б.
Просмотров: 9200
В статье приведено описание нового бортового комплекса для представления членам экипажа Российского сегмента Международной космической станции электронной бортовой документации. Отмечается, что для обеспечения информационных систем пилотируемых космических кораблей и станций электронной бортовой документацией на Земле должна заранее выполняться разработка документов в специфических, совместимых с бортовым интерфейсом форматах. Выделяется наиболее ответственный этап технологического процесса подготовки – преобразование информации в бортовых условиях. Формулируются основные задачи бортового комплекса: прием и распаковка пакетов обновления, серверная конверсия документов в совместимый формат, сборка композиций по файлам наземной разметки, рассылка авторизованных обновлений на планшетные компьютеры экипажа, воспроизведение информации на планшетах и обеспечение индивидуальной поддержки космонавта в соответствии с его ролью, протоколирование работы персонала. Приводятся схема и состав утилит специального ПО бортового комплекса. Подробно описываются алгоритм работы элементов схемы и методология обновления ресурсов, состоящие в конверсии полученного описания страницы в графическую форму, позиционировании файлов на бортовом файл-сервере в индексированных папках, реконструкции документов при наличии в обновлении соответствующих файлов разметки, сборке документов в том виде, в каком они были сформированы на Земле. Особое внимание уделяется процессу обновления персональной базы документов на планшете пользователя, который может выполняться автоматически или по согласованию с оператором; при этом оператор инициирует обновление после получения извещения о готовности канала и нажимает на кнопку обновления функциональной панели персонального интерфейса. Подчеркивается, что все остальные сервисные операции с доставляемыми пакетами обновления выполняются автоматически, без участия экипажа.

4. Высокопроизводительный блок интерфейса RapidIO для создания многоядерных микропроцессоров с виртуальными каналами RapidIO [№4 за 2015 год]
Авторы: Козлов Н.А., Бобков С.Г.
Просмотров: 7861
Одним из основных направлений повышения производительности вычислительных систем является создание многоядерных и многопроцессорных систем. Современные многопроцессорные системы, как правило, строятся на базе коммуникационных сред. К наиболее распространенным высокопроизводительным средам относятся сети HyperTransport, PCIExpress, ASI, RapidIO, VXS, StarFabric, Ethernet 10 Gb, InfiniBand, Myrinet. Коммуникационные среды создаются на внутрикристальном, модульном, межмодульном и межмашинном уровнях. Стандарт RapidIO ориентирован на создание трех последних сред и, таким образом, позволяет значительно унифицировать многопроцессорные системы. Для дальнейшей унификации с целью повышения надежности и снижения трудозатрат на разработку необходима унификация модуля обмена между ядром микропроцессора и внешней средой. В статье рассматривается унифицированный блок (блок RIO-AXI) перехода с внутрипроцессорной шины AXI на внешнюю шину RapidIO, позволяющий создавать как многоядерные процессоры, так и коммутаторы с коммуникационной средой RapidIO.

5. Задачи обеспечения устойчивости функционирования распределенных информационных систем [№4 за 2015 год]
Автор: Есиков Д.О.
Просмотров: 8612
Предложены способы обеспечения устойчивости функционирования распределенных информационных систем. Формализованы задачи обеспечения устойчивости функционирования распределенных информационных систем в составе: математическая модель оптимизации распределения элементов ПО функциональных задач по узлам сети, математическая модель оптимизации распределения информационных ресурсов по центрам хранения и обработки данных, математическая модель определения рационального уровня расходов на формирование комплекса средств хранения данных в центрах хранения и обработки информации, математическая модель оптимизации состава технических средств системы хранения и обработки данных, математическая модель оптимизации распределения резерва информационных ресурсов по центрам хранения и обработки данных. Показано, что они относятся к классу задач дискретной оптимизации, дана их характеристика. Предложен порядок применения комплекса математических моделей обеспечения устойчивости функционирования распределенных информационных систем с указанием входных и выходных данных для каждой модели. Для решения разработанных задач предложено использовать программный комплекс, реализующий метод ветвей и границ по решению задач дискретной оптимизации с булевыми переменными с применением алгоритма предварительного определения порядка ветвления переменных на основе использования теории двойственности. Применение теории двойственности в методе ветвей и границ позволяет существенно усилить отсев бесперспективных вариантов и сократить время решения задач по сравнению с традиционным методом в среднем в 8 раз. Приведены особенности практического использования разработанного комплекса математических моделей на стадиях проектирования, эксплуатации и совершенствования жизненного цикла распределенных информационных систем.

6. Интеллектуальная информационная система для решения задач прогнозирования неисправностей вагонного оборудования на железнодорожном транспорте [№4 за 2015 год]
Автор: Иванова Е.И.
Просмотров: 11219
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.

7. Интеллектуальная информационная система прогнозирования потребительского спроса и оптимизации товарных запасов [№4 за 2015 год]
Автор: Грицай А.А.
Просмотров: 8642
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.

8. Информационная поддержка космических экспериментов [№4 за 2015 год]
Авторы: Степанов В.В., Андреев Д.А., Обыденов С.С.
Просмотров: 9162
В статье приводятся результаты апробации комплекса виртуальных руководств космическими экспериментами на борту Российского сегмента Международной космической станции. На основе полученного опыта ставится задача перевода научной документации на планшетные компьютеры экипажа. Дается описание нового бортового модуля интерфейса с расширенными функциональными возможностями: версионностью сценария с несколькими уровнями сложности и переключением версий во время работы; расширенным аппаратом настройки начальных условий для более наглядного и точного воспроизведения планируемой работы; доступностью выбора последовательности действий и оперативного ввода начальных условий непосредственно на борту. При этом варьируются сценарии работы и цепочки предписанных действий, состав иллюстративного материала и используемого оборудования, виртуальные модели окружающей среды и показания приборов, значения даты и времени. Отмечается специфическая особенность информационной поддержки космических экспериментов, состоящая в необходимости параллельного сопровождения действий экипажа двумя сюжетными линиями – заранее подготовленной сценарной последовательностью, моделирующей виртуальную среду эксперимента, и произвольным доступом к классическому массиву бортовой документации; при этом ключевые точки виртуального процесса должны быть однозначно увязаны с пунктами документации. Описаны также системные решения и методология интерактивного управления информационным пространством. Уделяется внимание ситуационному поведению оператора, работе с виртуальными органами управления, протоколированию результатов и оценке деятельности экипажа. Подчеркивается, что работа космонавта полностью авторизована на уровне персональных сценариев, которые передаются ему в соответствии с индивидуальной ролью в коллективных экспериментах. Прогнозируются дальнейшее расширение функциональных возможностей программно-аппаратного комплекса информационной поддержки космических экспериментов и существенное повышение удобства, наглядности, оперативности действий операторов, получение высокой скорости доступа к материалам бортовой документации.

9. Инъектор сбоев для тестирования микропроцессоров типа система на кристалле к одиночным сбоям [№4 за 2015 год]
Автор: Чекмарёв С.А.
Просмотров: 7874
Для тестирования механизмов обнаружения и коррекции сбоев используют иъектирование ошибок в памяти микропроцессора. Инъектирование имитирует результат воздействия космических тяжелых заряженных частиц. В работе рассмотрен IP-блок инъектора сбоев. IP-блок вносит одиночные сбои в память микропроцессора типа система на кристалле. Приведены схема инъектора сбоев, состав модулей, машина состояний, кратко описана работа во всех режимах инъектирования. Инъектор позволяет вносить сбои в регистровый файл, кэш-память и внешнюю память в различных режимах. Доступны следующие режимы: режим с остановкой и без остановки процессора со случайным или предопределенным покрытиями сбоем. IP-блок инъектора сбоев был применен в СнК-процессоре LEON3. В статье описаны процедуры инъектирования сбоев в память LEON3. Доступ к внутрикристальной памяти осуществляется через DSU-интерфейс. DSU является ведомым устройством на AMBA AHB-шине. Через его регистры инъектор сбоев может остановить работу процессора, модифицировать содержимое внутренней памяти, возобновить работу ПО. Для доступа к внешней памяти процессора LEON3 используется контроллер памяти. Во время эксперимента инъектор собирает статистическую информацию о внесенных и обнаруженных сбоях. Анализ результатов позволяет сделать вывод о чувствительности микропроцессора к одиночным сбоям в памяти. По завершении тестирования инъектор сбоев может быть исключен из состава микропроцессора типа система на кристалле, не оставив в нем никаких «следов».

10. Концептуальные основы разработки и создания учебно-тренажерно-моделирующего комплекса нового поколения [№4 за 2015 год]
Авторы: Шукшунов В.Е., Янюшкин В.В.
Просмотров: 8859
В статье рассматриваются подходы к созданию учебно-тренажерно-моделирующего комплекса нового поколения в НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина на базе современных технических и программных решений. Приведены подходы к декомпозиции задач проектирования учебно-тренажерно-моделирующего комплекса нового поколения на основе нескольких взаимосвязанных этапов решения определенных задач. Дается краткий анализ создания и эксплуатации нескольких поколений тренажерных комплексов для подготовки космонавтов, в том числе с точки зрения использования в них интегрирующих принципов. Предлагается алгоритм интеграции существующих и эксплуатируемых технических средств подготовки космонавтов в единый тренажерный комплекс, при этом рассматриваются понятие «шлюз» и современные технологии вычислений, в том числе применение виртуализации и набора специализированных технических и программных средств. Приводится перспективная структура учебно-тренажерно-моделирующих комплексов, каждый из которых представляет собой отдельную составную часть, решающую определенный круг задач, особое внимание уделяется «сращиванию» образовательного и тренажерного процессов при подготовке специалистов. В заключение приводится состав экспериментального стенда, на базе которого апробировались все предлагаемые решения по созданию учебно-тренажерно-моделирующего комплекса. Описываются полученные результаты, которые отражают принципиально новые решения, в том числе применение централизованных расчетов единой вычислительной системы, применение на рабочих местах тонких клиентов. В процессе работы анализируется загрузка ресурсов, сетевых каналов передачи данных и других критических параметров. Отмечается высокая оценка многими экспертами в области информационных технологий результатов проведенных работ для создания экспериментального стенда.

| 1 | 2 | 3 | 4 | Следующая → ►