Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 1 за 2018 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

1. Principles of creating hybrid integrated automated systems of technological process design and control [№1 за 2018 год]
Authors: G.B. Burdo, N.A. Semenov
Просмотров: 4168
Известно, что за последние годы отечественное и зарубежное машиностроение затронули серьезные структурные изменения. Основная их суть состоит в том, что в настоящее время доля единичного и мелкосе-рийного типов машиностроительных производств (многономенклатурного машиностроительного производства, МП) составляет до 25–30 % в общем объеме продукции машиностроения. Однако вопросы, связанные с автоматизированным проектированием технологических процессов и автоматизированным управлением производством, не решены в указанных типах производств. Это объясняется тем фактом, что производственные системы многономенклатурного машиностроительного производства отличаются высокой динамичностью и перенос опыта использования указанных систем в серийном производстве приводит к значительному запаздыванию управляющего воздействия и его некорректности, а спроектированные технологии не учитывают состояние производственной системы. Выход из данной ситуации представляется возможным за счет информационной интеграции систем автоматизированного проектирования и управления, при этом автоматизированные системы управления технологическими процессами должны обеспечивать возможность оперативной корректировки производственных планов всех уровней. В указанных системах должна предполагаться реализация различных моделей (в том числе и с участием челове- ка – эксперта) принятия решений. Показана актуальность предложенной концепции информационной интеграции автоматизированных систем проектирования и управления технологическими процессами в многономенклатурном производстве (концепции организационно-технологического проектирования). Исследование проведено на основе аппарата теории систем и методологии жизненного цикла изделий. Показана иерархия рассматриваемых автоматизированных систем. Обоснованы принципы создания интегрированных систем и входящих в нее подсистем. Предложена методика принятия решений по проектированию технологических процессов и при управлении ими в гибридных системах.

2. Алгоритмы идентификации источников гамма-излучения [№1 за 2018 год]
Авторы: Давыдов А.Е., Фомина И.К., Никольский Б.Б.
Просмотров: 6216
В данной статье рассмотрена проблема перехода с аналоговых приборов регистрации ионизирующего излучения на цифровые. Проанализированы многокритериальные аппаратные задачи и характерные особенности применения цифровой обработки данных и микропроцессорного управления, а также распространенные виды детекторов гамма-излучения на основе счетчиков Гейгера–Мюллера и кристаллических детекторов на основе сцинтилляторов. Определена технологическая задача применения переносных детекторов гамма-излучения. Предложены программно-технические решения по применению микроконтроллеров и созданию аппаратуры анализа и оценки радиационной обстановки, обнаружения и идентификации объектов гамма-излучения. Представлены математические и алгоритмические решения, реализованные в системах управления блоками детектирования ионизирующего излучения. Показано преимущество использования цифровых схем управления на основе микроконтроллеров в составе блоков детектирования ионизирующего излучения. Представлен алгоритм корректировки счетной характеристики детектора на основе счетчиков Гейгера–Мюллера методом расчета поправочных коэффициентов счетчиков. Раскрыты результаты экспериментальной оценки алгоритмов детектирования источников гамма-излучения. Даны рекомендации по созданию эффективной приборной основы детектирования в составе алгоритмов измерения мощности дозы и идентификации источника гамма-излучения. Рассмотрены технические решения по реализации новых способов обработки данных, получаемых с детекторов, обеспечивающих регистрацию ионизирующего излучения. Предложено решение по идентификации источников ионизирующего излучения программно-математическим методом. Проведен анализ двух алгоритмов идентификации источников гамма-излучения, основанных на оконном методе анализа спектрометрической информации. Исследована проблема ложных срабатываний рассматриваемого алгоритма. Предложены варианты оптимизации алгоритмов идентификации для уменьшения количества ложных срабатываний.

3. Веб-модель распределенной информационной системы реального времени [№1 за 2018 год]
Авторы: Остроглазов Н.А., Чугунов А.И., Кудрин М.А., Елизаров В.В.
Просмотров: 10143
В статье описываются подходы к решению проблемы эффективного использования вычислительных ресурсов при проектировании сложноорганизованных веб-ориентированных распределенных систем, а также разработка веб-модели распределенной информационной системы реального времени проведения конкурсов научно-образовательных работ. Система реализована на основе фреймворка Yii на языке PHP. Взаимодействие между сервером приложений и клиентским приложением организовано с использованием паттерна MVC (Model View Controller), где представлением является интерфейс пользователя с инструментами для работы в системе, а контроллер обеспечивает взаимодействие между моделью и представлением. Клиентское приложение спроектировано на основе паттерна проектирования «Модуль» за счет механизма замыканий (closures) на языке JavaScript. Такой подход к организации структуры веб-системы создает условия для обеспечения централизованной обработки, хранения и доставки пространственных данных через сеть Интернет для удаленных пользователей. В системе реализовано разделение пользователей по ролям на «Администратор», «Проверяющий» и «Участник». В статье описаны диаграммы деятельности пользователей с ролями «Администратор» и «Проверяющий», построенные по методологии UML (Unified Modeling Language – унифицированный язык моделирования). Разработанная система позволяет в режиме реального времени подавать заявки на участие в конкурсе научно-образовательных работ «Участнику конкурса», проверять, утверждать, отклонять и отправлять на доработку заявки, а также формировать документы с подведением итогов конкурса «Проверяющему», тем самым осуществляя и контролируя весь цикл деятельности по организации проведения конкурса научно-образовательных работ в веб-системе.

4. Инструментарий для определения лингво-статистической близости языков с использованием модели тюркской морфемы [№1 за 2018 год]
Автор: Альменова А.Б.
Просмотров: 6367
В статье предлагаются новый подход и инструментарий для лингво-статистического сравнения близости тюркских языков с использованием модели тюркской морфемы. Модель тюркской морфемы является структурированным описанием тюркских морфем, которое состоит из свойств морфем и ситуаций их проявления на всех языковых уровнях (фонологическом, морфологическом, синтаксическом, семантическом). Инструментарий для определения лингво-статистической близости тюркских языков реализован в виде веб-ресурса, который обрабатывает информацию о языке, представленную в БД модели тюркской морфемы. Сравнение близости языков лингво-статистическими методами с использованием модели тюркской морфемы можно осуществлять для разных языковых уровней: морфологического, синтаксического, лексического. В данной работе описаны четыре метода для сравнения на морфологическом уровне: сравнение количества аффиксальных морфем, соответствующих грамматической категории, количества алломорфов, входящих в состав одной морфемы, слитности и раздельности написания морфемы, порядка следования аффиксальных морфем в словоформе. В настоящее время БД модели заполнена для татарского, казахского, крымскотатарского, турецкого, узбекского языков, что позволяет проводить попарное сравнение их лингво-статистической близости. Предложенный метод может быть использован при сравнении морфологий языков для получения информации о близости диалектов к литературному языку, а также о близости диалектов одного языка диалектам и литературному языку других языков. Эти методы и инструментарий применимы не только для тюркских, но и для любых близкородственных языков агглютинативного типа.

5. Использование горного алгоритма для оценки затрат при проектировании программных проектов [№1 за 2018 год]
Авторы: Зубкова Т.М., Наточая Е.Н.
Просмотров: 6146
Оценка затрат при разработке ПО позволяет снизить вероятность принятия неверных или непринятия нужных управленческих решений, вероятность получения незапланированных результатов программных проектов. В статье проведен анализ основных подходов к решению задачи оценки стоимости программных проектов: линейного подхода, методики функциональных точек и использования эмпирических данных. Предложена методика оценки затрат при проектировании программных проектов на основе горного алгоритма. В статье описано математическое и программное обеспечение для решения поставленной задачи. Она выполняется по модели композиции приложения и модели раннего этапа проектирования. Для определения стоимости програм- много проекта предлагается зафиксировать цену на программы в соответствии с их группой сложности. Рассмотрены три группы сложности программных продуктов: простая (проектирование занимает до 4 месяцев), средняя (проектирование – от 4 месяцев до года), высокая (срок проектирования превышает год). Обосновано использование метода горной кластеризации для объединения программных продуктов в группы на основе схожести признаков. На основе предложенной методики разработана программная система оценки стоимости программных проектов с целью повышения объективности и оперативности решений, принимаемых разработчиками. Входными данными программной системы являются структура предприятия, техническое задание, таблица оценок элементов программных продуктов, таблица Боэма. В качестве управляющего воздействия выступает алгоритм горной кластеризации. Ресурсами, поддерживающими выполнение функций программной системы, являются аппаратное и программное обеспечение предприятия. На выходе системы формируется отчет о затратах на проектирование программного продукта.

6. Исследование влияния алгоритмов инициализации весовых коэффициентов сети Вольтерри на решение задачи прогнозирования [№1 за 2018 год]
Авторы: Лёзина И.В., Сараева К.В.
Просмотров: 10170
В статье описана разработанная авторами автоматизированная система прогнозирования нефтяных котировок нейронной сетью Вольтерри. Реализованы три алгоритма инициализации весовых коэффициентов: алгоритм имитации отжига, эволюцион-ный алгоритм и случайная инициализация. Система предоставляет пользователю такие возможности, как загрузка выборок, установка параметров обучения, выбор алгоритма инициализации весовых коэффициентов с установлением для них параметров и просмотр результатов прогнозирования. Кроме того, существует возможность сохранять параметры нейронной сети в XML-файл, что впоследствии позволяет выполнять прогнозирование с применением уже обученной сети. При тестировании пользователь может загрузить ранее созданную сеть или работать с текущей сетью, загрузить файл с выборкой, а затем просмотреть результаты тестирования. Все результаты сохраняются в файлах формата .xlsx. Разработанную систему можно применять для прогнозирования показателей цен на нефть. В качестве показа-теля качества работы спроектированной системы было выбрано среднеквадратическое отклонение. Для проведе-ния вычислительных экспериментов использованы показатели цен на нефть марки Brent и WTI за определенный период. По результатам проведенных исследований сделан вывод о том, что использование алгоритмов оптимизации при начальной инициализации весовых коэффициентов дает более точный результат прогнозирования, чем случайная инициализация.

7. Исследование распределения коэффициента вариации в задачах статистического анализа испытаний [№1 за 2018 год]
Авторы: Агамиров Л.В., Агамиров В.Л., Вестяк В.А.
Просмотров: 7221
Рассматривается решение задачи точного распределения коэффициента вариации, статистической характеристики, применяемой при анализе измерений случайных величин, колебаний технологических процессов производства материалов, полуфабрикатов, деталей машин и элементов конструкций, а также при изучении рассеяния характеристик механических свойств, особенно при переменных нагрузках. Важность коэффициента вариации определяется также тем обстоятельством, что он является одним из расчетных параметров при обосновании надежности, долговечности и ресурса, от надежного определения которого в значительной степени зависит безопасная работа машин и конструкций. Точное распределение коэффициента вариации для нормальной совокупности получено на основании известной теоремы о функции распределения отношения двух случайных величин, в данном случае – выборочного среднеквадратического отклонения, имеющего распределение хи-квадрат, и выборочного среднего с нормальным законом распределения. Полученные точные формулы для распределения коэффициента вариации проверялись многократным статистическим моделированием методом Монте-Карло, подтвердившим точность аналитических расчетов. С целью упрощения практических расчетов рассмотрена приближенная модель, показавшая погрешность не более 1,5 % при объемах наблюдений от 3 до 20. Рассмотрены примеры оценки доверительных границ, вероятности безотказной работы и других задач надежности на основании полученных решений.

8. Комплекс программных средств для исследования погрешности измерений экспериментального лазерного кругломера [№1 за 2018 год]
Авторы: Белопухов В.Н., Заякин О.А., Манухин А.В., Ростов А.А.
Просмотров: 7003
Настоящая работа посвящена комплексу программных средств, созданному для помощи в исследовании нового способа измерений отклонений от круглости. Одной из важных целей исследования является изучение основной погрешности измерений данным способом. Лабораторный макет прибора, реализующего этот способ, был разработан в Самарском филиале Физического института РАН. Сейчас он используется в Самарском университете в учебном процессе. Там же продолжается его доводка. Принцип действия кругломера заключается в том, что контролируемая поверхность сканируется сфокусированным пучком лазера и определяется положение зеркально отраженного лазерного пучка (пат. России 2109250). Практического приложение – контроль отклонений формы дорожки качения внутреннего кольца подшипника. Функции исследовательского комплекса программных средств: получение данных предобработки из внешних файлов, расчет радиального профиля, отклонения от круглости и волнистости после однократного сканирования, статистический анализ результатов этих измерений по серии повторных сканирований и оценка погрешности координатных измерений в каждой точке профиля. Согласно предварительным результатам и анализу серии измерений, оценка их основной погрешности – 0,07 мкм для отклонений от круглости и 0,05 мкм для волнистости, если не учитывать погрешность кинематики при сканировании. Эти результаты хорошо совпадают с результатами, которые показывают применяемые сейчас приборы, такие как интерферометры и контактные кругломеры, в рассматриваемом практическом приложении. Погрешности измерений в основном вызваны кинематическими погрешностями в процессе работы узла поворота контролируемого изделия. Сделан вывод о том, что лабораторный макет прибора все же нуждается в усовершенствовании и что его метрологические характеристики могут быть улучшены. Учитывая недостаток финансирования разработки, предложено сбор и предварительную обработку данных проводить там, где для этого есть возможность, а дальнейшие вычисления выполнять в облаке.

9. Концептуальные основы построения сборочного генератора программного обеспечения сложных систем [№1 за 2018 год]
Авторы: Георгиев В.О., Прокопьев Н.А., Поликашин Д.С.
Просмотров: 4829
В статье представлены разработанные концептуальные основы построения учебно-макетных вариантов интерактивной сборочной системы, осуществляющей в автоматическом режиме сборку программных систем прикладного назначения. Генерация программных систем построена на основе концепций «Теории схем программ», ее базисных понятий, типовых конструкционных схем и методологий программной инженерии. Сборка осуществляется в интерактивном взаимодействии с пользователем на профессиональном языке общения. Этот язык построен на основе понятия интеллектуального интерфейса и реализуется на сочетании жестко запрограммированного и свободного сценарного диалогов общения. Система предназначена для наглядной практической демонстрации основных этапов и работ при разработке сложных программных средств в соответствии с макетно-модельным подходом к программной инженерии. В статье также рассматриваются формулировки и решения некоторых важных проблем, возникающих при генерации ПО сложных систем, таких как совместимость программных модулей, формализация компьютерного интерактивного взаимодействия и выбор формальных моделей человеко-машинного интерфейса. Предлагается архитектура системы, позволяющая расширять систему плагинами для обработки при сборке несовместимых программных модулей, написанных на разных языках и требующих различные версии библиотек для приведения их к совместимому виду. Систематизируются модели интерактивного взаимодействия, как формальные, так и неформальные. Приводятся макетные реализации системы для трех выбранных моделей: модели на основе теории игр, модели на основе тензорной сети и графовой модели.

10. Концепция развития комплекса учебно-тренировочных средств для освоения вооружения, военной и специальной техники [№1 за 2018 год]
Автор: Халин А.Ф.
Просмотров: 9729
Исследование проблемы технического обеспечения профессиональной подготовки военных специалистов вы-явило противоречие между необходимостью повышения эффективности освоения вооружения, военной и специальной техники и отсутствием требуемых материально-технических условий. Данное противоречие вызвано не только существующими экономическими ограничениями, но и отсутствием эффективного механизма оптимизации проектных параметров учебно-тренировочных средств. Процесс создания таких сложных технических систем, как учебно-тренировочные, характеризуется тем, что зависимости целевого результата от конструктивных свойств, а также требования назначения не сформулированы. В этой связи решение задачи исследования эффективности операции методом измерения на целевой страте невозможно. Анализ базовой терминологии и классификации в области системы показателей качества продукции, системы «человек–машина», учебно-тренировочных средств показал их несовершенство, способствующее искажению целевых установок при проектировании. К распространенным недостаткам организации процесса следует отнести недостаточные объем и качество мероприятий по эргономическому обеспечению и военно-экономическому обоснованию. Все это обусловливает наличие тенденции снижения целевого и экономического эффекта. Ввиду отсутствия единых подходов при разработке учебно-тренировочных средств стоимость реализации различных вариантов учебной информационной модели для подготовки специалистов, осуществляющих свою деятельность в однотипных системах «человек–машина», может отличаться на порядок. Таким образом, разработка научно-методических положений обоснования системы, в которой реализованы программно-целевые принципы и мероприятия по достижению требуемого качества деятельности операторов систем «человек–машина», обеспечивающей оперативное определение границ параметров разрабатываемых объектов на концептуальном этапе исследований, а также создание оперативной системы информации позволят решить проблему эффективности освоения вооружения, военной и специальной техники. Организации процесса разработки учебно-тренировочных средств предполагает наличие методологической, организационной и технической составляющих. Разработанная в целях повышения эффективности процесса создания учебно-тренировочных средств концепция детализирована в настоящей статье на страте учебно-тренировочных средств для освоения ракетных комплексов сухопутных войск.

| 1 | 2 | 3 | 4 | Следующая → ►