Авторитетность издания
ВАК - К1
RSCI, ядро РИНЦ
Добавить в закладки
Следующий номер на сайте
№4
Ожидается:
09 Декабря 2024
Статьи журнала №3 2020
11. Проецирование технических объектов на изображении в метрическое пространство при помощи глубоких нейронных сетей для задачи детектирования [№3 за 2020 год]Авторы: Толстель О.В. (tolstel.oleg@mail.ru) - Балтийский федеральный университет им. Иммануила Канта, Институт физико-математических наук и информационных технологий (доцент), кандидат технических наук; Ширкин А.Е. (shirkin39@mail.ru) - Балтийский федеральный университет им. И. Канта, Институт физико-математических наук и информационных технологий (аспирант); Калабин А.Л. (alex.ka.86@gmail.com) - Тверской государственный технический университет, доктор физико-математических наук;
Аннотация: Представлен алгоритм векторизации изображения, содержащего технические объекты. В качестве таких объектов выступают машиностроительные детали, элементы крепежа, метизы. Под векторизацией подразумевается преобразование изображения в вектор, для которого эвклидово расстояние имеет семантический смысл. Данный алгоритм создавался для усовершенствования си-стемы оценки позиции объектов, где существует проблема непостоянного количества типов предметов для распознавания. Предложен подход к формированию метрического пространства, где изображение, преобразованное в вектор по метрике l2, может сравниваться с изображением-эталоном, тем самым решается задача непостоянного количества классов. Для добавления нового класса достаточно внести в систему изображение-эталон в виде вектора и найти расстояние до него. Если оно меньше других изображений, то данный эталон будет типом объекта, представленным на вход системе. Данный подход реализуется при глубоких нейронных сетях, где последний слой убирается, а оставляется предпоследний слой, который представляет верхний уровень признаков, извлеченных из изображения. Такая нейронная сеть проходит процесс обучения с помощью функции потерь Triplet loss, научив нейронную сеть векторизовать изображение в метрическое пространство. Программа, реализующая предложенный алгоритм, разработана на языке Python 3.6 с использованием интегрированной среды Jupyter Lab для операционной системы Ubuntu 18.04. Приведены результаты эксперимента по использованию предложенного алгоритма для отнесения полученных изображений к тому или иному эталону. Для оценки качества алгоритма использованы метрики ранжирования для задач поиска, где оценивается только самый первый объект в списке ближайших объектов. Разработанный алгоритм может применяться в системах технического зрения для роботов-манипуляторов, а в дальнейшем в системах управления захватом объектов этим роботом.
Abstract: The paper presents the image vectorization algorithm containing technical objects. As technical objects are machine-building parts, fasteners, hardware. Vectorization refers to the transformation of an image into a vector for which the Euclidean distance has semantic meaning. This algorithm was created to im-prove the system of assessing the object position, where there is a problem of a variable number of types of objects for recognition.
The author proposes an approach to the formation of a metric space for images, where the image transformed into a vector by the metric l2 can be compared with the image by the standard, thereby solving the problem of a non-constant number of classes. To add a new class, it is enough to add a ref-erence image represented as a vector to the system and find the distance to it. If it is smaller than other images, then this reference will represent the type of object that was submitted to the input system. This approach is implemented in deep neural networks, where the last layer is removed and the penultimate layer is left, which represents the upper level of features extracted from the image. Such a neural net-work undergoes a learning process using the Triplet loss function, teaching the neural network to vec-torize the image into metric space.
The program implementing the proposed algorithm is developed in Python 3.6 using the Jupyter Lab integrated environment for the Ubuntu 18.04 operating system.
The results of the experiment on the use of the proposed algorithm, which consisted in attributing the obtained images to a particular image - standard, are presented. To assess the quality of the algo-rithm, ranking metrics were used for search problems, where only the very first object in the list of nearest objects is evaluated.
The developed algorithm can be used for technical vision systems for robotic manipulators, and in the future this algorithm will be used as part of the control system for capturing objects by a robotic manipulator.
Ключевые слова: глубокие нейронные сети, метрическое пространство, распознавание образов, захват объектов, роботы-манипуляторыKeywords: deep neural networks, metric space, pattern recognition, object capture, robotic arms
Просмотров: 5500
12. Использование параллельной обработки данных для оптимизации работы программного обеспечения [№3 за 2020 год]
Автор: Артёмов И.Ю. (i_artemov@ak-obs.ru) - Тверской государственный технический университет (ст. преподаватель );
Аннотация: В статье описываются предпосылки и результаты работ по ускорению времени работы одной из подсистем системы автоматизации процедуры сбора данных сотрудниками вне офиса для ERP-систем. Приводится информация о существующих системах, предназначенных для сбора данных с помощью мобильных устройств. Рассмотрены недостатки систем, работающих в режиме интерактивного (online) или пакетного (offline) обмена данными между серверной частью системы и ее мобильными клиентами, предложены способы их устранения, основанные на совмещении сильных сторон двух вариантов обмена данными (online и offline). Основное внимание автор уделяет описанию механизма генерации данных, необходимых и до-статочных для работы мобильных устройств, на основе которого было разработано ПО. В ходе эксплуатации ПО выявлены недостатки предложенной схемы, связанные с неудовлетворительной оперативностью формируемых данных. Приводится детальное описание вариантов обработки данных, показана возможность их организации в конвейер команд обработки данных. В статье названы причины возникновения необходимости в проведении работ по оптимизации процедуры обработки данных. Предлагаются варианты ускорения существующих процедур обработки за счет использования возможностей современных серверных систем, основой которых являются кластеры серверов с большим количеством ядер центрального процессора. Приведены аналитические расчеты теоретически возможного прироста производительности при использовании параллельной обработки данных, а также результаты испытания разработанного алгоритма на основе реальных данных. При этом фактический прирост производительности алгоритма составил 2,38 раза при теоретически возможном 2,51 раза.
Abstract: The article describes the supposition and working results to improve the operating time of one of the subsystems of the automation system of data harvesting procedure by operators that are out of the of-fice for EPR-system. There is information about the current systems which are dedicated to data har-vesting with mobile devices. The author determines the system weakness which works in the mode of interactive (online) or batch (offline) data exchange between the server part of the system and its mo-bility part, and proposes its remedies for, based on the connection of two ways of exchange data (online and offline).
The author devotes the main attention to the mechanism description for generating data necessary and sufficient for the mobile device operation, on the basis of which it was developed software. During the operation of the software, the problems of the proposed scheme were identified, due to the unsatis-factory efficiency of the generated data. The author provides a detailed description of the data pro-cessing options. The author shows their organization’s capability in the instruction pipeline of data processing.
The paper gives reasons for the need for work to optimize data processing procedures.
The author proposes ways for speeding up existing processing procedures by using the capabilities of modern server systems, which are based on clusters of servers with a large number of CPU cores.
The author provides analytical calculations of theoretically possible performance gains when using parallel data processing, as well as the results of testing the developed algorithm based on real data. At the same time, the actual performance increase of the algorithm was 2.38 times, while the theoretically possible 2.51 times.
Ключевые слова: параллельная обработка, сервер, мобильный терминал, кластерKeywords: parallel processing, server, mobile terminal, cluster
Просмотров: 5172
13. Моделирование траектории движения космического объекта в зоне действия комплексов обнаружения в среде Mathcad [№3 за 2020 год]
Авторы: Калинин Т.В. (diiimaaarik@mail.ru) - Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского (профессор), кандидат технических наук; Куликов С.В. (diiimaaarik@mail.ru) - Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского (старший преподаватель), кандидат технических наук; Хрестинин Д.В. (diiimaaarik@mail.ru) - Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского (преподаватель); Кознев А.С. (diiimaaarik@mail.ru) - Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского (курсант);
Аннотация: При освоении околоземного космического пространства пришлось столкнуться со всевозрастающей опасностью, вызванной ростом количества объектов космического мусора. В силу этого одной из задач радиолокационных и оптико-электронных средств мониторинга околоземного космического пространства является прогнозирование траекторного движения такого рода объектов. В статье приведены основные положения методики моделирования траектории движения космического объекта в зоне действия наземного радиотехнического и оптико-электронного комплекса космического базирования мониторинга околоземного космического пространства с использованием среды Mathcad. Обоснован достаточно адекватный и в то же время легко внедряемый в реальном масштабе времени способ получения траекторных данных при моделировании околоземной космической обстановки. Объектом исследования является траектория движения космического мусора искусственного происхождения в зоне действия комплекса обнаружения изменений в обстановке околоземного космического пространства, предметом исследования – модель траектории движения объекта космического мусора искусственного происхождения (техногенного) как составная часть модели обнаружения и сопровождения активными радиотехническими и пассивными оптико-электронными комплексами мониторинга околоземного космического пространства. Методика моделирования полета космического объекта в зоне действия станции основана на эллиптической теории движения. Параметры зоны действия и технические характеристики радио-технического комплекса определяются его предназначением. Методика движения объекта в поле зрения оптико-электронного комплекса, помимо эллиптической теории движения, учитывает технические параметры комплекса, характеристику его движения на околоземной орбите. Основным результатом исследования являются предложенные методики моделирования, которые позволяют, используя ограниченные вычислительные и графические возможности системы компьютерной математики, достаточно адекватно моделировать траекторию движения космического объекта в зоне действия наземного радиотехнического комплекса с заданными параметра-ми, а также формировать вектор траекторных измерений в различных системах координат, в том числе и пассивных средств оптико-электронной локации. Направлениями дальнейшего совершенствования методик являются учет возмущающих факторов, действующих на космический объект при его движении, а также моделирование процессов обработки траекторных измерений маневрирующих космических объектов с различными гипотезами о характере ускорения движения.
Abstract: In the development of near-Earth space had to face an ever-increasing danger caused by the increase in the number of space debris objects. In view of this, one of the problems of radar and optoelectronic means (NES) for monitoring near-Earth space is the prediction of the trajectory movement of such ob-jects.
The paper presents the main provisions of the methodology for modeling the trajectory of a space object in the coverage area of a ground-based radio-technical and optical-electronic complex of space-based monitoring of near-Earth space using the Mathcad medium. The paper substantiates a rather ade-quate and at the same time easily implemented in real time way to obtain trajectory data in modeling the near-Earth space environment.
The research object is the trajectory of space debris of artificial origin in the area of the complex of detection of changes in the environment of near-Earth space. The study subject is a model of the trajec-tory of an object of space debris of artificial origin (technogenic) as an integral part of the model of de-tection and tracking by active radio-technical and passive optoelectronic complexes for monitoring near-Earth space.
The modeling technique of space object flight in the station coverage area is based on an elliptical theory of motion. The parameters of the coverage area and the technical characteristics of the radio complex are determined by its purpose.
In addition to the elliptical theory of motion, the technique of moving an object in a vision of an op-tical-electronic complex takes into account the technical parameters of the complex and the character-istics of its motion in near-Earth orbit.
The main result of the study is the proposed modeling techniques that allow, using the limited com-putational and graphic capabilities of a computer mathematics system, it is sufficient to adequately simulate the trajectory of a space object in the coverage area of a ground-based radio complex with specified parameters, as well as generate a vector of trajectory measurements in various coordinate systems, in including passive means of the optoelectronic location.
The directions of further improvement of the methods are taking into account disturbing factors act-ing on the space object during its movement, as well as modeling the processes of processing trajectory measurements of maneuvering space objects with various hypotheses about the nature of the accelera-tion of motion.
Ключевые слова: оптико-электронный комплекс, траектория, орбита, системы координат, mathcad, радиотехнический комплекс, космический объект, моделированиеKeywords: optronic system, trajectory, orbit, coordinate systems, mathcad, radar system, space object, modeling
Просмотров: 8985
14. Программное обеспечение для сбора, обработки и передачи данных о техническом состоянии поверхности коллектора электродвигателя [№3 за 2020 год]
Авторы: Золкин А.Л. (alzolkin@list.ru) - Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики (доцент кафедры информатики и вычислительной техники ), кандидат технических наук; Тормозов В.С. (007465@pnu.edu.ru) - Тихоокеанский государственный университет (ст. преподаватель); Буштрук Т.Н. (btnsam@mail.ru) - Самарский государственный университет путей сообщения (доцент), кандидат технических наук; Петрушова М.В. (tyri@yandex.ru) - Самарский государственный экономический университет (старший преподаватель);
Аннотация: В статье исследуется комплексная методика и представляются результаты разработки программного продукта для контроля износа коллекторных пластин электродвигателей локомотивов в условиях ремонтного производства с использованием современных информационных технологий. Предлагается программный продукт, позволяющий оперативно и с высокой степенью точности производить расчеты параметров износа коллекторных пластин электродвигателей локомотивов в зависимости от их пробега. Низкая надежность электродвигателей локомотивов обусловливает появление отказов в пути. При этом повреждения электродвигателей влекут за собой наибольшие затраты времени и средств на внеплановый ремонт, а также наибольший простой поездов на участке. Одним из наиболее сложных в изготовлении и ответственных в эксплуатации узлов электродвигателя локомотива является коллектор. На его поверхности отражаются скрытые дефекты и нарушения режима эксплуатации электродвигателя. Таким образом, в настоящее время становятся актуальными применение информационных технологий при ремонте и испытаниях электродвигателей локомотивов, создание электронной БД и прогнозирование ресурса с целью оптимизации сроков безаварийной эксплуатации. При ремонте электродвигателей в локомотивных депо предлагается использовать ПО, которое позволит повысить контроль за качеством ремонта данного узла. Внедрение ПО для сбора, обработки и передачи данных о техническом состоянии поверхности коллектора электродвигателей в локомотивные депо внесет в ремонтное производство ряд положительных, но экономически трудно учитываемых факторов, среди которых повышение дисциплины и культуры труда, необходимость точного соблюдения технологии измерений.
Abstract: The paper explores a complex methodology and presents the results of developing a software product for monitoring the wear of collector plates of electric locomotives in the conditions of repair produc-tion using modern information technologies. The authors offer a software product that allows you to quickly and with a high degree of accuracy to calculate the wear parameters of the collector plates of electric locomotives, depending on their mileage.
The low reliability of locomotive electric motors leads to the appearance of failures in the way. At the same time, damage to electric motors leads to the greatest expenditure of time and money for un-scheduled repairs, as well as the greatest downtime of trains on the line. One of the most difficult to manufacture and responsible for the operation of locomotive electric motor units is the collector. Its surface reflects the presence of hidden defects and violations of the operating mode of the electric mo-tor.
Thus, the information technologies using in the repair and testing of locomotive electric motors, the electronic database creation, and resource forecasting in order to optimize the terms of trouble-free op-eration are now becoming relevant.
When repairing electric motors in locomotive depots, it is proposed to use software that will im-prove control over the quality of this node repair. The introduction of software intended for the collec-tion, processing, and transmission of data on the technical condition of the surface of the electric motor collector in motive-power depots will provide a number of positive, but economically difficult to con-sider factors into the repair industry, including increased discipline and work culture, the need for ac-curate adherence of measurement technology.
Ключевые слова: коллектор, локомотив, электродвигатель, износ, программный продукт, измерение параметров, контрольKeywords: collector, motive-power unit, electric motor, wearing, software product, parameters measuring, control
Просмотров: 5256
15. Обзор динамических задач маршрутизации транспорта [№3 за 2020 год]
Авторы: Кубил В.Н. (vksend@gmail.com) - Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова (ассистент кафедры «Программное обеспечение вычислительной техники»); Чернышев Ю.О. (sergeev00765@mail.ru) - Донской государственный технический университет (профессор), доктор технических наук;
Аннотация: Задачи маршрутизации транспорта справедливо занимают ключевое место в области оптимизации логистических процессов и уже более полувека привлекают широкое внимание исследователей своей сложностью и практической значимостью. В данной статье внимание сосредоточено на относительно новом направлении исследований динамических задач маршрутизации транс-порта. Приведены предпосылки его формирования, связанные с глобализацией и развитием информационных и коммуникационных технологий. Изложена краткая история данного подкласса задач со ссылками на работы авторов, внесших значительный вклад в его исследование. Показаны принципиальные отличия динамических задач маршрутизации транспорта от их статических аналогов. В качестве примеров практического приложения рассмотрены сфера продаж, аварийно-спасательные и ремонтно-сервисные компании, курьерские службы, системы заказа транспорта, экстренные службы и услуги такси. Представлен обзор разновидностей детерминированных и недетерминированных задач. Среди основных динамических параметров задач рассмотрены запросы на вывоз и доставку, время запросов, величина спроса, время пути транспортного средства и другие. Рассмотрены основные подходы к решению динамических задач маршрутизации транспорта и указаны наиболее популярные методы и алгоритмы, включая поиск с запретами, переменный поиск окрестностей, методы вставки, метод ближайших соседей, генерация столбцов, генетические алгоритмы, муравьиные алгоритмы, методы роя частиц. Сделан вывод об актуальных тенденциях исследований в данной области, связанных с постановкой комплексных вариантов динамических задач маршрутизации транспорта и разработкой эффективных методов глобальной оптимизации для их решения.
Abstract: Vehicle routing problems are strategic point to the optimization of logistics processes and for more than half a century have attracted wide attention of researchers due to their complexity and practical significance. This paper focuses on a relatively new area of research on dynamic vehicle routing prob-lems. The authors give prerequisites for its formation, associated with globalization and the develop-ment of information and communication technologies.
A brief history of this sub-class of problems is presented, with references to the works of authors who have contributed significantly to its research. The principal differences between the dynamic ve-hicle routing problems and their static counterparts are shown. As examples of a practical application there are considered sales sphere, emergency rescue and repair service companies, courier services, transport ordering systems, emergency services and taxi services. There is a review of varieties of de-terministic and non-deterministic problems in the paper.
Among the main dynamic parameters of the problems, there are considered the requests for export and delivery, the query time, the quantity of demand, the travel time of the vehicle, and others. The main approaches to solving dynamic vehicle routing problems are considered and the most popular methods and algorithms are specified, including tabu search, variable neighborhood search, insertion methods, nearest neighbor search, column generation, genetic algorithms, ant colony optimization and particle swarm optimization.
The conclusion is the current trends of research in this area, related to the formulation of complex variants of dynamic vehicle routing problem and the development of effective methods of global opti-mization to solve them.
Ключевые слова: задача маршрутизации транспорта, vrp, динамическая, стохастическая, комбинаторная оптимизацияKeywords: vehicle routing problem, vrp, dynamic, stochastic, combinatorial optimization
Просмотров: 4412
16. Программное обеспечение идентификации и коррекции ненормативных погрешностей средств измерений в процессе индукционной пайки [№3 за 2020 год]
Авторы: Милов А.В. (antnraven@ieee.org) - Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнева, кафедра информационно-управляющих систем (аспирант); Тынченко В.С. (vadimond@mail.ru) - Сибирский государственный аэрокосмический университет им. академика М.Ф. Решетнёва (доцент), кандидат технических наук; Мурыгин А.В. (avm54@mail.ru) - Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнева, кафедра информационно-управляющих систем (профессор, зав. кафедрой), доктор технических наук;
Аннотация: В статье представлена разработка программного модуля идентификации и коррекции ненормативных погрешностей в процессе индукционной пайки волноводных трактов космических аппаратов. Проведен анализ особенностей технологического процесса индукционной пайки тонкостенных алюминиевых волноводных трактов космических аппаратов, на основе которого сделан вывод о целесообразности использования интеллектуальных методов для идентификации и коррекции ненормативных погрешностей средств измерения в процессе индукционной пайки, а также реализации выбранного метода идентификации ненормативных погрешностей в виде программно-го модуля к существующей системе управления индукционной пайкой волноводных трактов космических аппаратов. Разработанный модуль позволяет проводить настройку исходных параметров для создания и обучения искусственной нейронной сети, применяемой для решения задачи коррекции ненормативных погрешностей измерений в процессе индукционной пайки, а также искусственной нейрон-ной сети в части функций активации, количества скрытых слоев и искусственных нейронов на слое, продолжительности обучения. Полученную нейросетевую модель можно выгрузить на диск для использования в системе управления процессом индукционной пайки. Также модуль реализует функционал выработки управляющего воздействия для коррекции ненормативных погрешностей. Использование модуля позволяет повысить качество управления технологическим процессом индукционной пайки посредством снижения влияния погрешностей на протекание данного процесса. Программный продукт представляет собой приложение для операционной системы Windows, совместимое с версиями Windows XP/7/8/8.1/10. Приложение разработано с использованием объектно-ориентированного подхода, языка программирования Python и фреймворка PyQt5. Проверка эффективности предложенного программного модуля проводилась на основе данных реальных технологических процессов. Результаты испытаний показали высокую эффективность идентификации и коррекции ненормативных погрешностей в процессе индукционной пайки.
Abstract: The paper presents the development of a software module for the identification and correction of non-standard er-rors in the process of induction soldering of spacecraft’s waveguide paths. The paper analyzes the features of the technological process of induction soldering of thin-walled aluminum waveguide paths of spacecraft. Based on this analysis, the authors concluded that it is appropriate to use intelligent methods to identify and correct non-standard errors of measurement tools in the process of induction soldering. The authors also concluded that the chosen method of identifying non-normative errors as a software module for the existing control system for in-duction soldering of spacecraft waveguide paths.
The developed module allows us to configure the initial parameters to create and train an artificial neural net-work used to solve the problem of non-standard measurement error correction in the process of induction solder-ing. The module allows us to configure the artificial neural network in terms of activation functions, hidden layers number, artificial neuron number on the layer, and training duration. The resulting neural network model can be uploaded to disk for use in the induction soldering automated control system. The module also implements the functional of generating a control action for the correction of non-standard errors.
Using the module allows us to improve the quality of the induction soldering process control by reducing the influence of errors on the course of this process. The software product is an application for the Windows operating system that is compatible with versions of Windows XP/7/8/8.1/10.
The application was developed using the Python programming language and the PyQt5 framework. Data from actual technological processes were the basis for checking the effectiveness of the proposed software module
The test results showed high efficiency of identification and correction of non-standard errors in the process of induction soldering.
Ключевые слова: искусственные нейронные сети, индукционная пайка, коррекция погрешностей измерения, идентификация погрешностей измеренияKeywords: artificial neural networks, induction soldering, correction of measurement errors, identification of measurement errors
Просмотров: 6042
17. Автоматизация расчета инструмента заключительной вытяжки с утонением цельнотянутых цилиндрических изделий [№3 за 2020 год]
Авторы: Сергеев А.И. (alexandr_sergeew@mail.ru) - Оренбургский государственный университет, Аэрокосмический институт (профессор), доктор технических наук; Щеголев А.В. (maxov-1@mail.ru;) - Механический завод (генеральный директор); Сердюк А.И. (sap@mail.osu.ru) - Оренбургский государственный университет (профессор, директор), доктор технических наук; Иванюк М.В. (spectre_m@list.ru) - Механический завод (главный инженер); Кузьмин А.В. (flickerlight@inbox.ru) - Научно-производственная компания «Маджента Девелопмент» (Заместитель главного конструктора );
Аннотация: Современное наукоемкое прессовое производство относится к высокотехнологичной сфере, что обусловливает ряд особенностей, предопределяющих специфику процессов течения металлов при обработке давлением без нагрева. Одним из сложных процессов является глубокая вытяжка с утонением, которая выполняет основную формообразующую операцию преобразования толсто-стенного цилиндрического полуфабриката типа «стакан» с глухой донной частью в тонкостенный. Допущенные в расчетах ошибки могут проявиться только на заключительной вытяжке с утонением, что приводит к дополнительным трудозатратам на повторное проектирование, изготовление инструмента и производство новой партии изделия. В результате значительно увеличивается себестоимость изделия. Поэтому актуальна автоматизация расчета геометрических параметров инструмента заключительной вытяжки с утонением цельнотянутых цилиндрических изделий. В статье описаны проблемы проектирования инструмента заключительной вытяжки с утонением при изготовлении цельнотянутых цилиндрических изделий. Приведены три основных типа цельнотянутых цилиндрических изделий с различной внутренней геометрией. Описана разработанная UML-диаграмма деятельности процесса расчета инструмента заключительной вытяжки с утонением. Отмечены особенности расчета профиля пуансона в зависимости от его геометрических параметров и типа осевого сечения, учитывающие пружинение матриц в процессе изготовления изделий, допуск на изготовление и износ матрицы и пуансона, допуск на разностенность, допуск на толщину стенки полуфабрикатов, припуски под механическую обработку. Приведена экранная форма с результатами расчета инструмента заключительной вытяжки с утонением. Полученные с высокой точностью результаты позволяют минимизировать количество ошибок и являются входными данными для модуля автоматического построения трехмерных моделей и чертежей пуансонов и матриц в системе автоматизированного проектирования КОМПАС-3D посредством использования прикладного программного интерфейса.
Abstract: Modern high-tech press production refers to the high-tech area, which causes a number of features that determine the specifics of the processes of metal flow in the processing of pressure without heating. One of the complex processes is a deep drawing with thinning, which performs the basic forming op-eration of converting a thick-walled cylindrical semi-finished product of the "cup" type with a blind bottom part into a thin-walled one. Errors in the calculations can occur only on the final drawing with thinning, which leads to additional labor costs for re-design, tool manufacturing, and production of a new batch of products. As a result, the cost of the product is significantly increased. Based on the stat-ed automation of calculation of tool geometrical parameters of the final drawing with thinning of the whole-drawn cylindrical products is actual.
The paper describes the design problems of the final drawing tool with thinning in the manufacture of whole-drawn cylindrical products. The authors present three main types of whole-drawn cylindrical products with different internal geometry. The paper describes the developed UML diagram of the pro-cess of calculating the final drawing tool with thinning. The features of calculating the punch profile, depending on its geometrical parameters and the type of the axial section, taking into account the spring-back of matrices in the process of manufacturing products, the manufacturing tolerance and wear of the matrix and punch, the tolerance on different-wall, the tolerance on the wall thickness of semi-finished products, the allowance under mechanical processing.
The authors give the screen form with the output of the calculation results of the final drawing tool with thinning. The calculation results obtained with high accuracy allow us to minimize the number of errors and they are the input data for the module of automatic construction of three-dimensional mod-els and drawings of punches and matrices in the computer-aided design COMPASS-3D through the use of an application software interface.
Ключевые слова: автоматизированное проектирование, матрица, пуансон, холодная глубокая вытяжка с утонением, uml-диаграмма деятельностиKeywords: computer-aided design, matrix, punch, cold deep drawing with thinning, uml activity diagram
Просмотров: 4935
18. Модуль автоматизированного управления системы мониторинга производственных процессов [№3 за 2020 год]
Авторы: Соломаха Г.М. (gsolomakha@yandex.ru) - Тверской государственный университет (профессор кафедры математической статистики и системного анализа), доктор физико-математических наук; Хижняк С.В. (stanislav.khizhnyak@gmail.com) - Тверской государственный университет (аспирант);
Аннотация: В работе представлены архитектура, средства и технологии, используемые при реализации модуля автоматизированного управления системы мониторинга производственных процессов, предоставляющего возможность автоматической и ручной корректировки режима работы оборудования. Модуль обеспечивает удаленное ручное и автоматизированное управление в условиях географической распределенности производственной инфраструктуры. Компоненты модуля, протокол и порядок их взаимодействия, способ и формат передачи данных ориентированы на использование как на географически распределенных, так и на сосредоточенных производствах. В статье обоснована целесообразность разработки модуля. Изложены сформированные в ходе исследования требования к нему, выполнение которых необходимо для решения поставленной перед модулем задачи, в частности, возможности дистанционного автоматизированного и ручного управления, управления с максимального количества платформ, интеграции со сторонними си-стемами. Обоснованы все сформированные требования, приведены способы их достижения. Представлены основные подсистемы и компоненты, описаны их назначение, функции и принципы работы. Приведены формат и способ передачи данных между компонентами модуля, а также способ их хранения. В качестве формата представления данных авторы используют JSON, данные передаются с помощью WebSocket. Обработка данных осуществляется посредством интегрированных обработчиков на языке JavaScript, интерпретируемых c использованием Rhino JavaScript Engine. Язык реализации модуля – Kotlin. В качестве модели обмена данными между компонентами модуля используется событийная модель. Приведена схема архитектуры модуля, названы ее компоненты. По итогам проведенных исследований сделаны выводы. Спроектированная архитектура обеспечивает высокую степень мобильности и предоставляет возможность управления в условиях географической распределенности производства. При использовании в составе системы мониторинга производственных процессов обеспечивается высокая степень гибкости и масштабируемости.
Abstract: The paper presents the architecture, tools, and technologies used in the implementation of the automat-ed control module of the monitoring system for production processes, which provides the ability to au-tomatically and manually adjust the operating mode of the equipment. The module provides the ability to control geographically distributed production infrastructure remotely manually or automatically. The components of the module, the protocol, and the order of their negotiation, the method, and format of data transfer are oriented to use both in geographically distributed and concentrated industries.
The paper substantiates the feasibility of developing the module. The paper describes the require-ments for the module formed during the research, which are necessary to solve the problem set for the module, in particular, the possibility of remote automated and manual control, control from the maxi-mum number of platforms, integration with third-party systems. The paper describes ways to achieve the former requirements. The authors present the main subsystems and components, describe their pur-pose, functions, and principles of operation, give the format and method of data transfer between the module components, as well as the method of storing them.
The authors use JSON as the data representation format. WebSocket transmits data. Integrated han-dlers in JavaScript perform data processing. Rhino JavaScript Engine provides the interpretation of these handlers. The module implementation language is Kotlin. The event model is used as a model for data exchange between module components. The authors provide the module architecture diagram and name its components. Based on the results of their research, they draw conclusions.
The designed architecture provides a high degree of mobility and allows management in the condi-tions of the geographical distribution of production. When used as part of a production process moni-toring system, it provides a high degree of flexibility and scalability.
Ключевые слова: информационная система, автоматизированное управление, архитектура информационной системы, системный анализ, модуль управленияKeywords: information system, automated management, information system architecture, system analysis, control module
Просмотров: 6527
19. Программа моделирования теплофизических процессов в руднотермических печах при изменении управляющих воздействий [№3 за 2020 год]
Авторы: Пучков А.Ю. (putchkov63@mail.ru) - Смоленский филиал Национального исследовательского университета МЭИ (доцент), кандидат технических наук; Панченко С.В. (tan_pan@inbox.ru) - Смоленский филиал Национального исследовательского университета МЭИ (профессор), доктор технических наук; Черновалова М.В. (0208margarita@bk.ru ) - Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт» (Черновалова);
Аннотация: Разработаны алгоритм и ПО для моделирования теплофизических процессов реакторной зоны руднотермической печи в ответ на изменения управляющих воздействий. В основе алгоритма лежат две математические модели, использующие гидродинамический подход при описании образования шлама в электротермических процессах переработки продуктов пеллетирования обжиговых машин в руднотермических печах. Первая модель описывает теплофизические процессы и отражает стехиометрию компонентов реакции и нестационарные состояния фосфорной руднотермической печи при переработке окомкованных техногенных отходов в приближении сосредоточенных параметров. Вторая модель описывает процесс образования шлама и характеризует унос частиц, являющихся источником шламовых загрязнений фосфора на выходе печи. Модель основана на том, что одной из основных причин образования пыли является унос капель расплава барботирующими газами. Рассматриваемые печи применяются в многостадийном процессе получения желтого фосфора из отходов апатит-нефелиновых руд, в больших количествах скапливающихся в отвалах горно-обогатительных комбинатов. Являясь техногенными месторождениями минерального сырья, такие отвалы нуждаются во вторичной переработке, так как имеют относительно богатый химический состав, который также надо использовать, и в то же время наносят ощутимый урон окружающей среде и здоровью людей. Поэтому разработка технологических систем по утилизации отходов и создание ПО, моделирующего процессы в таких системах с целью их комплексной оптимизации, представляют собой актуальную исследовательскую задачу. ПО для моделирования теплофизических процессов реакторной зоны рудновосстановительной печи в дальнейшем будет использовано как составная часть программного комплекса, задачей которого является расчет оптимальных (энергоресурсоэффективных) режимов технологической системы, включающей в себя грануляторы, обжиговые машины конвейерного типа и руднотермические печи, с целью обеспечения экологически безопасной переработки отходов апатит-нефелиновых руд.
Abstract: The authors developed an algorithm and software for modeling the thermophysical processes of the re-actor zone of an ore-thermal furnace in response to changes in control actions. The algorithm is based on two mathematical models that use a hydrodynamic approach to describe the sludge formation in electrothermal processes of the processing of pelleting products of roast machines in ore-thermal fur-naces. The first model describes thermophysical processes and represents the stoichiometry of the re-sponse components and the non-steady states of a phosphoric ore-thermal furnace during the pro-cessing of pelletized industrial waste in the approximation of lumped parameters. The second model describes the sludge formation process and characterizes the particle entrainment. These particles are a source of sludge contaminants of phosphorus at the furnace outlet. The model is based on the fact that the dusting key factor is the melt drip entrainment by bubbling gas.
The considered furnaces are used in a multistage process for producing yellow phosphorus from the waste of apatite-nepheline ores, which gather in large quantities in the dumps of mining-and-processing integrated works. Representing industrial deposits of mineral wealth, such dumps need to be recycled, since, in addition to the relatively rich chemical composition, which also needs to be used, they have an appreciable loss to the environment and human health. Therefore, the technological system devel-opment for waste disposal and the software creation that simulates the processes in such systems with the aim of their comprehensive optimization is a relevant research problem.
The software for modeling the thermophysical processes of the reactor zone of the ore reduction furnace will be further used as an integral part of the software complex, whose problem is to calculate the optimal (energy-efficient) modes of the technological system, including granulators, conveyor-type calciners, and ore-thermal furnaces in order to ensure environmentally friendly processing apatite-nepheline ore waste.
Ключевые слова: моделирование теплофизических процессов, оптимизация энергопотребления, утилизация отходов апатит-нефелиновых рудKeywords: modeling of thermophysical processes, optimization of energy consumption, waste disposal of apatite-nepheline ores
Просмотров: 4451
20. Разработка проблемно-ориентированной системы управления показателями технологических процессов рудника подземного скважинного выщелачивания урана [№3 за 2020 год]
Автор: Подрезов Д.Р. (dpodrezov81@rambler.ru) - Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (соискатель);
Аннотация: Информационная система управления предназначена для принятия своевременных эффектив-ных и обоснованных управленческих решений в сфере оперативного и тактического производ-ственного планирования. В основу реализации проблемно-ориентированной системы управления положена производственно-экономическая модель функционирования предприятия. Основной функционал модели заключается в расчете производственных и экономических показателей функционирования предприятия при заданных объемах расходов ресурсов при реализации производственной программы в условиях различных сценариев развития факторов внешней среды. Главным назначением системы является моделирование деятельности предприятий и поиск набора экономических, производственных и технологических показателей для достижения целей производственной программы. Цель работы – создание проблемно-ориентированной системы управления показателями технологических процессов рудника подземного скважинного выщелачивания для реализации информационно-аналитической поддержки процедур и процессов, позволяющих оперативно анализировать, моделировать, прогнозировать и визуализировать различные сценарии реализации бизнес-процессов и производственной программы предприятия. Новизна исследования заключается в возможности реализации процедуры моделирования показателей функционирования и оценки запасов технологических блоков рудника подземного скважинного выщелачивания урана для определения ресурсного потенциала месторождения в целом, базируясь на анализе динамики базовых технико-экономических показателей и сценарных условиях развития бизнес-процессов предприятия. Использование системы позволит формировать целевые показатели работы предприятия с различными горизонтами планирования. Для целей оперативного и тактического производственного планирования производится расчет бюджета по материальным ресурсам, а по внешним сценариям развития среды формируются портфель проектов производственной программы и консолидационные формы отчетности. Разработанные процедуры позволяют реализовать функции планирования добычи непосредственно по отдельным технологическим блокам рудника и формировать производственную программу развития технологического полигона в целом на основе полученных модельных вариантов вскрытых запасов и сформированной системы условий и ограничений.
Abstract: The management information system is designed to make timely, effective, and well-grounded man-agement decisions in the field of operational and tactical production planning. The problem-oriented management system is based on the productive-economic model of the operation of an enterprise. The main model function is to calculate the production and economic indicators of the enterprise's func-tioning under a given amount of resource expenditure during the implementation of the production program under various scenarios of the development of environmental factors. The prime purpose of the system is to model the enterprise activity and search for a set of economic, production, and techno-logical indicators to achieve production program goals.
The purpose of the work is to create a problem-oriented system for managing indicators of techno-logical processes of an underground well leaching mine for implementing information and analytical support of procedures and processes that allow to quickly analyze, model, predict and visualize vari-ous scenarios for the implementation of business processes and the production program of the enter-prise.
The study is novel in that it is possible to implement a procedure for modeling performance indica-tors and evaluating reserves of technological blocks of an underground borehole uranium leaching mine in order to determine the resource potential of the Deposit as a whole, based on the analysis of the dynamics of basic technical and economic indicators and scenario conditions for the development of business processes of the enterprise.
The system use will make it possible to create targets for the enterprise operation with different planning horizons. For the purposes of operational and tactical production planning, a budget is calcu-lated for material resources, and a portfolio of projects for the production program and consolidation reporting forms are formed according to external environmental development scenarios.
The developed procedures make it possible to implement the production planning directly functions on mine individual technological blocks and to form optimal production programs for the technological polygon development as a whole on the basis of the opened reserves obtained model versions and the formed conditions and restrictions system.
Ключевые слова: проблемно-ориентированная система управления, иерархическая распределенная система, оптимальная производственная программа, моделирование технико-экономических показателей, моделирование вскрытых запасовKeywords: problem-oriented management system, the hierarchical distributed system, optimum production program, technical and economic indicators modeling, the opened stocks modeling
Просмотров: 5048
◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | Следующая → ►
