Авторитетность издания
ВАК - К1
RSCI, ядро РИНЦ
Добавить в закладки
Следующий номер на сайте
№1
Ожидается:
16 Марта 2024
Статьи журнала №4 2021
11. Онтологическая модель цифрового паспорта изделия приборостроительной отрасли [№4 за 2021 год]Авторы: Донецкая Ю.В. (donetskaya_julia@mail.ru) - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО) (доцент), кандидат технических наук; Ткачева Е.В. (tkacheva@itmo.ru) - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО) (аспирант); Токмаков А.А. (uw5fl.2@yandex.ru ) - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО) (аспирант);
Аннотация: В статье на основании результатов анализа аспектов информационного взаимодействия между предприятиями на различных этапах жизненного цикла изделия сформулированы про-ектные альтернативы компонентов цифрового паспорта изделия. Разработана онтологическая модель цифрового паспорта изделия для приборостроительной отрасли с использованием стандартных элементов метамоделей – объектов, отношений и функций. В процессе разработки сформированы перечни проектно-производственных процедур в соответствии с этапами жизненного цикла изделия, а также атрибуты и классы данных предмет-ной области. Описаны атрибуты и свойства классов (подклассов) и ограничения на их значения и типы данных. Определены информационные объекты онтологической модели, включающей все возможные варианты описаний компонентов, обобщенных для приборостроительной отрасли. Классификация терминов предметной области представлена иерархическими связями согласно принципу наследования объектно-ориентированного подхода. Классы модели определены множествами терминов предметной области с использованием системы Protégé. Разработанная онтологическая модель содержит полную структуру данных о разрабатываемом на предприятии изделии с соответствующими процедурами для отрасли приборостроения. Перечень формируемых описаний компонентов цифрового паспорта на конкретном пред-приятии определяет возможные варианты содержания проектных решений. В качестве примера реализации приведен демонстрирующий алгоритм использования предложенной онтологической модели на предприятии, внедряющем цифровой паспорт изделия для управления внутренними процессами организации производства с выполнением всех этапов жизненного цикла изделия. Полученная модель может быть передана любому другому предприятию и отрасли в рамках реализации информационных структур взаимодействия при выполнении проектных работ.
Abstract: The paper formulates design alternatives for a product digital passport components in the instru-ment-making industry based on the results of the analysis of the information interaction between enterprises at various stages of an electronic product life cycle. An ontological model of the knowledge database of an electronic product digital passport for the instrument-making industry has been developed based on the metamodels standard elements – objects, relations and functions.
The development process involved forming the lists of design and production procedures in ac-cordance with electronic product life cycle stages, as well as attributes and data classes of the sub-ject area. The paper describes the properties and attributes of classes (subclasses) and restrictions on their values and data types, determines information objects of the ontological model, which in-cludes all possible options for describing components generalized for the instrument-making indus-try. The classification of the subject area terms is represented by hierarchical relationships accord-ing to the principle of inheritance of the object-oriented approach. Model classes are defined by sets of subject area terms using the Protégé system.
The developed ontological model contains the complete data structure of the product being de-veloped at the enterprise with the corresponding procedures for the instrument-making industry. The list of generated descriptions of the digital passport components at a particular enterprise de-termines the possible options for the content of design solutions. As a utilization example, there is a demonstrating algorithm for introducing the proposed ontological model to an enterprise in the in-strument-making industry, which implements an electronic product digital passport to manage the internal processes of organizing production with the utilization of all stages of an electronic product life cycle.
The resulting structure can be transferred to any other enterprise and industry, as part of the im-plementation of information structures of interaction when performing design work.
Ключевые слова: онтология, цифровой паспорт, приборостроение, жизненный цикл изделияKeywords: ontology, digital passport, electronic product, product life cycle
Просмотров: 5211
12. Модель формирования операционных знаний для экспертной системы обеспечения запасными частями, инструментами и принадлежностями радиоэлектронных средств [№4 за 2021 год]
Авторы: Игнатьев С.В. (pogrebnserg@mail.ru) - Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны (профессор), доктор технических наук; Красников А.В. (alexalexosipov@mail.ru) - Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны (ст. преподаватель), кандидат технических наук; Осипов А.А. (alexalexosipov@mail.ru) - Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны (адъюнкт); Шаталина Н.В. (nshatalina@rambler.ru) - Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны, кафедра автоматики и вычислительных средств (соискатель, преподаватель);
Аннотация: В статье обоснована причина формирования знаний как способа их получения для экспертной системы обеспечения запасными частями, инструментами и принадлежностями радиоэлектронных средств. В соответствии с классификацией определен вид знаний как операционных. Выявлено, что для рассматриваемой предметной области такие знания находятся на системном уровне в виде закономерностей между параметрами элементов системы обеспечения: обслуживающим персоналом, радиоэлектронными средствами, транспортной системой, база-ми хранения различного уровня иерархии, ремонтными и производственными предприятиями. Для их получения применяется метод формирования знаний путем разработки специализированного математического аппарата, который базируется на моделировании и выявлении требуемых закономерностей, составляющих основу новых знаний. Основные положения работы связаны с построением модели формирования операционных знаний для экспертной системы обеспечения запасными частями, инструментами и принадлежностями радиоэлектронных средств. На первом этапе определяются структура и параметры модели. На втором этапе разрабатывается формализованное описание радиоэлектронных средств, баз хранения, ремонтного предприятия, производственного предприятия с учетом параметров обслуживающего персонала и транспортной системы. На третьем этапе осуществляется синтез формализованного описания элементов системы обеспечения в единую модель и определяется подход к получению исходных данных для формирования операционных знаний экспертной системы. Результатом проделанной работы является программный продукт «Инструментальная среда формирования операционных знаний для экспертной системы обеспечения ЗИП радиоэлектронных систем».
Abstract: The paper justifies the reason for forming knowledge as a way of obtaining it for an expert system that provides radioelectronic facilities with spare parts, tools and accessories. It defines the type of knowledge as operational according to the classification.
The paper reveals that for the subject area under consideration, such knowledge is at the system level in the form of regularities between the parameters of the support system elements: service per-sonnel, radioelectronic facilities, transport system, storage bases of various hierarchical levels, re-pair and production enterprises. To obtain them, the authors use the method of knowledge formation by developing a specialized mathematical apparatus based on modeling and identifying the required patterns that form the basis of new knowledge.
The main provisions of the work are related to constructing a model for forming operational knowledge for an expert system for providing radioelectronic facilities with spare parts, tools and accessories. The first stage involves determining the model structure and parameters. The second stage includes developing a formalized description of radioelectronic facilities, storage bases, a re-pair enterprise, a production enterprise, taking into account the parameters of the service personnel and the transport system. The third stage synthesizes a formalized description of the support system elements into a single model and determines an approach to obtaining the initial data for forming the expert system operational knowledge.
The result of the work done is the software product called the Instrumental environment for forming operational knowledge for the expert system for providing radioelectronic facilities with spare parts.
Ключевые слова: экспертная система, операционные знания, модель формирования знаний, радиоэлектронные средства, система обеспечения запасными частями, инструментами и принадлежностямиKeywords: expert system, operational knowledge, knowledge formation model, radio-electronic facilities, system to ensure spare parts, tools and accessories
Просмотров: 5158
13. Информационное и программное обеспечение гибридной интеллектуальной системы при управлении технологическими процессами [№4 за 2021 год]
Авторы: Корнюшко В.Ф. (arbenina@mitht.ru) - Московский государственный университет тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова (профессор), доктор технических наук; Кузнецов А.С. (askuznetsov@mitht.ru) - Московский технологический университет (МИРЭА) (старший преподаватель), кандидат технических наук; Садеков Л.В. (leosadekov@yandex.ru) - МИРЭА – Российский технологический университет, Институт тонких химических технологий, кафедра информационных систем в химической технологии (аспирант);
Аннотация: Статья посвящена разработке средств информационного и программного обеспечения гибридных интеллектуальных систем, предназначенных для принятия решений при управлении технологическими процессами. Рассмотрены особенности построения гибридных систем, со-держащих физические модели, на основе аналитических приборов, имитирующих технологию (включая датчики, системы контроля и регулирования) и системы искусственного интеллекта для решения задач исследования и оптимального управления технологией. Подробно описана гибридная система интеллектуального управления технологией смешения и структурирования эластомерных композитов с использованием прибора RPA-2000. Показано, что применение систем, реализующих компетентностный подход, позволяет принимать решения в сложной технологической обстановке, когда управленческие решения неоднозначны и недостаточно эффективны. С применением стандартизированных вероятностных моделей найдены показатели для количественной оценки процессов смешения и структурирования эластомерных композитов, которые целесообразно учитывать при решении задач управления этими процессами. Показано, что вся накопленная технологическая информация хранится в БД стандартных реограмм состояния эластомерных композитов, а также в базе знаний по контролю и управлению смешением и структурированием эластомерных композитов в виде наборов продукционных правил. Сформулированы на языке продукций принципы контроля и управления, и на их основе в среде MATLAB построена система поддержки принятия решений для выпонения задач ситуационного управления и оптимизации. На примере построения кинетических кривых показано, что применение новых количественных характеристик, таких как скорость структурирования, ускорение процесса и обобщенное ускорение, значительно расширяет предсказательные возможности реограмм и тем самым способствует повышению качества и эффективности управления процессом.
Abstract: The paper discusses the issues related to the development of information support and software tools for hybrid intelligent systems used for decision-making in managing technological processes. It considers the features of constructing hybrid systems that include physical models based on analyt-ical devices that simulate technology (including sensors, control and regulation systems) and artifi-cial intelligence systems for solving research problems and optimal technology control. There is a detailed description of a hybrid system for intelligent control of the technology of mixing and struc-turing of elastomeric composites using the RPA-2000 device. It is shown that the use of systems that implement the competence-based approach allows making decisions in a complex technological en-vironment, when managerial decisions are ambiguous and may be insufficiently effective leading to product rejects.
The indicators for quantitative assessing the processes of mixing and structuring elastomeric composites are found using standardized probabilistic models. These indicators are reasonable to take into account when solving the problems of controlling the mixing and structuring processes. It is shown that all the accumulated technological information is stored in the database of standard rheograms of the state of elastomeric composites, as well as in the knowledge base for the control and management of mixing and structuring of elastomeric composites in the form of production rule sets.
The principles of control and management are formed in the production language, and on they became the basis in the MATLAB for building a decision support system for solving problems of situational control and optimization.
Using the example of constructing kinetic curves, it is shown that the use of new quantitative characteristics such as the structuring rate, process acceleration, and generalized acceleration sig-nificantly expands the predictive capabilities of rheograms and thus contributes to an increase in the quality and efficiency of process control.
Ключевые слова: цифровая модель, эластомерные композиты, процессы смешения и структурирования, дополнительное профессиональное обучение, оптимизация управления, система управления, непрерывное обучение, цифровой двойник, цифровизация, информационная поддержкаKeywords: digital model, elastomeric composites, mixing and structuring processes, additional professional training, control optimization, control system, lifelong learning, digital twin, digitalization, data support
Просмотров: 4649
14. Программный комплекс для компьютерного моделирования процессов параметрической идентификации математических моделей конвективно-диффузионного переноса [№4 за 2021 год]
Авторы: Кувшинова А.Н. (kuvanulspu@yandex.ru) - Ульяновский государственный педагогический университет им. И.Н. Ульянова (аспирант); Цыганов А.В. (andrew.tsyganov@gmail.com) - Ульяновский государственный педагогический университет им. И.Н. Ульянова (профессор), кандидат физико-математических наук;
Аннотация: В работе описан программный комплекс для компьютерного моделирования процессов параметрической идентификации одномерных математических моделей конвективно-диффузионного переноса с постоянными коэффициентами в условиях зашумленных измерений. Реализованные в программном комплексе методы параметрической идентификации основаны на переходе от математической модели, описываемой уравнениями в частных производных с начальным и граничными условиями, к модели, описываемой линейной дискретной стохастической системой в пространстве состояний с зашумленными измерениями, с последующим применением к данной системе методов оптимальной дискретной фильтрации и параметрической идентификации. Программный комплекс написан на языке MATLAB и представляет собой набор функций и скриптов, предназначенных для построения конечно-разностной сетки, дискретизации исход-ной задачи, построения решения исходной задачи методом конечных разностей, моделирования экспериментальных данных, численной идентификации граничных условий, идентификации скорости конвекции и коэффициента диффузии, а также выполнения различных вспомогательных операций, таких как визуализация результатов, проведение численных экспериментов и др. Идентификация граничных условий выполняется при помощи алгоритма С. Гиллийнса и Б. Мура одновременного оценивания вектора состояния и неизвестного вектора входных воздействий линейной динамической системы. Идентификация скорости конвекции и коэффициента диффузии выполняется при помощи минимизации критерия идентификации, взятого в виде ло-гарифмической функции правдоподобия, которая строится на основе величин, вычисляемых фильтром Калмана. Минимизация критерия идентификации выполняется с помощью функций системы MATLAB для безградиентной и градиентной оптимизации. Приводятся подробное описание программного комплекса и результаты компьютерного моделирования, подтверждающие работоспособность алгоритмов.
Abstract: The paper describes a software package for computer modeling of parameter identification process-es of one-dimensional mathematical models of convection-diffusion transfer with constant coeffi-cients under noisy measurement conditions. The parameter identification methods implemented in the software package are based on the transition from a mathematical model described by partial differential equations with initial and boundary conditions to a model described by a linear discrete stochastic system in the state space with noisy measurements followed by the application of optimal discrete filtering and parameter identification methods to this system.
The software package is written in MATLAB and is a set of functions and scripts for construct-ing a finite-difference grid, discretizing the original problem, constructing a solution to the original problem by the finite difference method, modeling experimental data, numerical identification of boundary conditions, identification of the convection velocity and diffusion coefficient, as well as performing various auxiliary operations, such as: visualization of results, conducting numerical ex-periments, etc.
The identification of boundary conditions is performed using the algorithm of S. Gillijns and B. Moore for simultaneous estimation of the state vector and the unknown control vector of a linear dynamic system. The identification of the convection velocity and the diffusion coefficient is per-formed by minimizing the identification criterion taken in the form of a logarithmic likelihood func-tion based on the values calculated by the Kalman filter. The minimization of the identification cri-terion is performed using the functions of the MATLAB system for gradient-free and gradient opti-mization.
The paper gives a detailed description of the software package and the results of computer mod-eling confirming the operability of the algorithms.
Ключевые слова: matlab, оптимальное оценивание, параметрическая идентификация, дискретная линейная стохастическая модель, граничные задачи, конвективно-диффузионный переносKeywords: matlab, optimal estimation, parameter identification, discrete linear stochastic model, boundary problems, convection-diffusion transfer
Просмотров: 4917
15. Анализ состояния окружающей среды и вопросы нейтрализации выбросов в Китае на примере Пекина [№4 за 2021 год]
Авторы: Сольницев Р.И. (remira70@mail.ru) - Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) (профессор), доктор технических наук; Лэй Ван (18361206765@163.com) - Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) (аспирант); Кузьмин С.А. (KSA84@yandex.ru) - Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), кандидат технических наук; Куприянов Г.А. (science@help-in.ru) - Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), Международный институт инжиниринга в экологии и безопасности человека (программист, научный сотрудник);
Аннотация: Статья посвящена проблеме компенсации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Применяется комплексная оценка концентрации выбросов в пространстве. Строится соответствующая модель распространения выбросов в зависимости от типа источника загрязнения. Анализ проводится на основе данных по выбросам загрязняющих веществ в конкретном районе Пекина (Китай). На основе анализа основных стационарных и подвижных (автотранспорта) источников загрязнения в этом районе определены градиенты концентрации выбросов в атмосферу и уровень качества воздуха в течение дня. Предлагаются подходы и конструктивные решения по компенсации выбросов на основе концепции построения замкнутой системы «Природа–Техногеника». Такие замкнутые системы управления включают средства компенсации выбросов как стационарных, так и нестационарных источников загрязняющих веществ. Предлагается решение задач синтеза управлений по критерию минимизации выбросов в экстремальных сечениях потоков выбросов. Построение замкнутых систем управления компенсацией выбросов связано с формированием соответствующей базы знаний, которая создается на основе составляющих онтологии, в том числе видов загрязняющих атмосферу веществ и способов их компенсации. В онтологии присутствуют такие понятия, как окружающая среда, в которой в данный момент находится человек, загрязняющее вещество в данный момент в среде и текущая степень компенсации источников загрязняющих веществ. В дополнение к онтологии в базе знаний присутствуют правила, которые на основании состояния окружающей среды (в том числе городской инфраструктуры или закрытых помещений) и вида загрязняющих веществ (пыль, токсичные или нейтральные газы) позволяют сделать вывод о степени эффективности компенсации предлагаемыми средствами. Онтология разрабатывалась в редакторе Protégé, а веб-приложение для работы с базой знаний с помощью технологии JSP и языка программирования Java. На основе базы знаний строятся геоинформационные системы для визуализации данных и технологии блокчейн для регистрации и надежного хранения данных. В статье показана перспектива развития этого подхода для решения комплексной проблемы компенсации выбросов как от стационарных источников загрязнений, так и от автотранспорта.
Abstract: This paper is devoted to the problem of compensation for emissions of pollutants into the atmos-phere. It shows the application of a comprehensive assessment of the emission concentration in space. An appropriate model of emission propagation is constructed depending on the type of a pol-lution source. The analysis is based on the data on emissions of pollutants in a specific area of the city of Beijing (China). Based on the analysis of the main stationary and mobile sources (vehicles) of pollution in this area, the authors have determined the gradients of emissions concentration in the atmosphere and the level of air quality during the day.
Based on the analysis results, the paper proposes some approaches and design solutions to com-pensate for emissions based on the concept of constructing a closed system called Nature-Technology. Such closed-loop control systems include means to compensate for emissions from both stationary and non-stationary sources of pollutants. The solution of the control synthesis prob-lems according to the criterion of emission minimization in extreme sections of emission flows for both stationary and non-stationary (motor transport) sources of pollutants is proposed.
The construction of closed-loop emission compensation control systems is associated with form-ing of an appropriate knowledge base. The knowledge base is based on the ontology components in-cluding the types of air pollutants and the ways to compensate for these substances. The ontology contains such concepts as the environment in which a person is currently located, a pollutant that is currently in the environment, and the current degree of compensation for sources of pollutants. In addition to the ontology, the knowledge base contains the rules that make it possible to conclude on the degree of compensation efficiency by the proposed means based on the environmental state in-cluding urban infrastructure or an enclosed space, and the type of pollutants (dust, toxic gases, or neutral gases). The ontology was developed in the Protégé editor. The web application for working with the knowledge base is based on JSP technology and the Java programming language. Based on the knowledge base, geographic information systems for data visualization and blockchain technol-ogy for registration and reliable storage of data are being built. The paper shows the prospects for the development of this approach for solving the complex problem of compensating emissions from both stationary sources of pollution and from vehicles.
Ключевые слова: выбросы, хранение данных, база знаний, замкнутая система управления, система мониторинга, нейтрализация загрязняющего вещества, модель диффузии и конвекции, предельно допустимая концентрация, вероятностная характеристика, блокчейнKeywords: emissions, data storage, knowledge base, closed-loop control system, system monitoring, neutralization of pollutants, diffusion and convection model, maximum permissible concentration (mpc), probabilistic characteristic, blockchain
Просмотров: 5083
16. Программный комплекс для разметки и унифицированного описания лица индивида по фотоизображению [№4 за 2021 год]
Авторы: Звягин В.Н. (oil@rc-sme.ru) - Российский центр судебно-медицинской экспертизы Минздрава России (профессор, заслуженный деятель науки РФ), доктор медицинских наук; Нарина Н.В. (narina@rc-sme.ru) - Российский центр судебно-медицинской экспертизы Минздрава России (старший научный сотрудник); Усачева Л.Л. (usa4eva.ludmila@yandex.ru) - Российский центр судебно-медицинской экспертизы Минздрава России (старший научный сотрудник); Фомина Е.Е. (f-elena2008@yandex.ru) - Тверской государственный технический университет (доцент), кандидат технических наук;
Аннотация: Необходимость идентификации человека по фотоизображению его лица возникает с целью установления личности, розыска преступников, погибших или пропавших без вести. Используемые в судебно-медицинской экспертной практике программные продукты предназначены в основном для краниофациального сравнения, когда сопоставляют одноименные признаки, установленные по фотографиям известного человека и черепу неизвестного. Для сравнения изображений целесообразны разработка унифицированного алгоритма описания лица по фотоизображению и создание компьютерных программ для автоматизации процесса разметки и расчета размерных физиономических параметров. В данной статье описан программный комплекс Face marking database, предназначенный для реализации этих задач. Комплекс включает в себя три модуля: модуль ввода основных характеристик исследуемого объекта, модуль разметки изображения, предназначенный для фиксации реперных точек и их координат, модуль расчета расстояний и указателей для суждения о размерном своеобразии лица. Разделение расстояний на горизонтальные и вертикальные расширяет возможности работы с фотопортретами, на которых ракурсное положение лица отлично от анфасного. Face marking database позволяет получать и хранить в БД метрическую информацию о фотоизображениях, которая характеризует индивидуальность каждого объекта и может быть использована для поиска аналогов или близких случаев при портретно-криминалистической и (или) судебно-медицинской экспертизе в случаях розыска без вести пропавших, скрывающихся, неустановленных лиц и в комплексной судебно-медицинской экспертизе идентификации личности.
Abstract: The need to identify a person by a photo of his face arises for identity check, searching for crimi-nals, dead or missing people. The software products used in forensic practice are mainly intended for cranio-facial comparison when comparing the similar signs established from photos of a known person and the skull of an unknown person. For this purpose, forensic experts use a set of fixed points on the head and skull, but not always unambiguously identified on a plane image. To com-pare images, it would be rational to develop a unified algorithm for describing a face from a photo image and to create computer programs for automating the marking process and calculating dimen-sional physiognomic parameters.
The paper describes the software package called Face Marking Database designed to implement these tasks. The package includes three modules: a module for entering the main characteristics of the studied object; a module for image marking intended for fixing reference points and their coor-dinates; a module for calculating distances and pointers to assess the face dimensional originality. The separation of distances into horizontal and vertical ones extends the possibilities of working with portrait photographs that have the face position not en face.
The Face Marking Database allows receiving and storing in databases metric information about photographic images, which characterizes the individuality of each object and may be used to search for analogs or similar cases in forensic portrait and (or) forensic medical examination in cas-es of missing, hiding, unidentified people and in a comprehensive forensic medical examination of personal identification.
Ключевые слова: программное обеспечение, идентификация личности, описание внешности по фотоизображениюKeywords: the software, personal identification, appearance description by photo
Просмотров: 5615
◄ ← Предыдущая | 1 | 2
