Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 1 за 2025 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

11. Реализация модели нейро-нечеткой сети на основе байесовского логико-вероятностного подхода для решения задач аппроксимации [№1 за 2025 год]
Авторы: Хамчичев Г.А., Кожомбердиева Г.И.
Просмотров: 2512
В статье описывается реализация как специализированного программного инструмента модели нейро-нечеткой сети (ННС), основанной на байесовской логико-вероятностной модели нечеткого вывода. Помимо собственно модели ННС, в нем реализованы адаптированные алгоритмы построения (алгоритм сеточного разбиения для генерации нечетких правил) и обучения (алгоритм обратного распространения ошибки и гибридный алгоритм) ННС, известные по использованию для сети ANFIS из пакета MATLAB. Программный инструмент разработан на языке Java, пред-назначен как для решения практических задач, так и для исследования эффективности и возможностей применения ННС на основе байесовской логико-вероятностной модели нечеткого вывода. Обсуждается опыт построения и обучения ННС предложенного типа с использованием разработанного авторами инструментария. Рассматриваются примеры создания и обучения ННС, ориентированных на решение конкретных задач аппроксимации функций нескольких переменных на основе реальных открытых и синтетических наборов данных. Сравниваются результаты, полученные с помощью разработанного инструмента и инструмента ANFIS из пакета MATLAB. Подтверждается способность предложенной модели ННС служить универсальным аппроксиматором сложных функциональных зависимостей, что позволяет судить об ее эффективности и возможностях применения в разных областях. Включение в программу различных метрик оценки качества аппроксимации позволяет комплексно оценивать качество обучения сети, ее точность, стабильность и адаптивность к новым данным. Ограничение доступа российских потребителей к коммерческому программному обеспечению зарубежных производителей повышает практическую значимость созданного на основе оригинальной модели ННС программного инструмента и делает разработку актуальной и полезной для широкого круга пользователей.

12. Определение принципов проектирования отечественной платформы обмена научными датасетами [№1 за 2025 год]
Автор: Гарев К.В.
Просмотров: 1884
В работе рассматриваются предпосылки и предложения по созданию отечественной платформы обмена научными датасетами в контексте глобальных тенденций, связанных с развитием открытой науки и распространением FAIR-принципов. На основе анализа зарубежных инициатив (EUDAT, EOSC, DataONE, Dryad, Zenodo) выявляются ключевые проблемы, затрудняющие эффективное использование, сохранение и повторное применение научных данных. К таким проблемам относятся отсутствие единых регламентов для описания датасетов, разрозненность инфраструктурных решений, недостаточная межплатформенная совместимость, а также сложность обеспечения воспроизводимости исследований. Особое внимание уделяется роли профессионального сообщества, важности формирования среды для обмена опытом, проведения междисциплинарных проектов и совершенствования навыков работы с большими массивами данных. При этом подчеркивается необходимость систематизации работы с научными данными и унификации требований к их сбору, хранению, обработке и представлению, что позволит повысить прозрачность исследовательских процессов. В статье обоснована целесообразность внедрения механизмов распределенного хранения, федеративной аутентификации и высокопроизводительных вычислительных ресурсов, способных удовлетворять потребности отечественного научного сообщества. Выдвигаются предложения по проектированию единой платформы обмена научными датасетами – от разработки методологических регламентов и стандартов взаимодействия с внешними системами до принципов интеграции инструментов аналитики и обеспечения надежной защиты данных.

13. Применение специализированных программных комплексов для автоматизации инженерных расчетов оборудования [№1 за 2025 год]
Авторы: Осипов Э.В., Хоменко А.А., Осипова Л.Э.
Просмотров: 1988
В данной статье описана разработка подхода, при котором инженерные методики расчета оборудования оформляются в виде отдельных программ, связанных с моделирующими САПР, а результаты являются исходными данными для CAD-системы. Объект исследования – отстаивание толуола от водометанольной смеси, а его предмет – нестандартное технологическое оборудование процесса отстаивания (отстойник). Технологические расчеты для составления материального и энергетического балансов проведены в среде универсальной моделирующей программы, геометрические размеры нестандартного оборудования определены при помощи разработанной программы, а трехмерная модель оборудования сформирована в графической CAD-системе. Указанный подход реализован в виде программы на языке VBA, которая связана с моделью процесса отстаивания. Выбор VBA объясняется тем, что он является базовым для программы и используется при разработке программ для автоматизации вычислений в указанном комплексе. Поскольку в БД программы отсутствует модуль расчета отстойника, данный модуль разработан при использовании инструмента Import User Model. Надстройкой Case Study проведен параметрический анализ и определено предельное содержание метанола в исходной смеси (до 0.3 массовой доли), при котором плотность водометанольной смеси больше плотности толуольной фазы. Расчет основных размеров оборудования про-водился по инженерной методике, которая оформлена в виде отдельной программы, связанной с моделью в моделирующей САПР. Трехмерная модель корпуса аппарата разработана в графической САПР при использовании переменных и является основой сборки отстойника, дополненной стандартными элементами, выбранными из БД про-граммы. В результате разработана программа по определению размеров отстойника, связывающая моделирующую и графическую САПР, что позволяет автоматизировать инженерные методики расчета энергоэффективного оборудования.

14. Моделирование температурных полей при аддитивном производстве металлических изделий [№1 за 2025 год]
Авторы: Какорин Д.Д., Марголис Б.И.
Просмотров: 2748
В статье обоснована необходимость исследования характера распределения температуры при аддитивном производстве металлических изделий. Рассмотрены особенности моделирования температурного поля, возникающего в процессе послойной электродуговой наплавки металлических деталей плоской геометрической формы с учетом несимметричного конвективно-радиационного теплообмена поверхности с окружающей средой. Подробно описана методика расчета температурного поля в двухмерных пространственных координатах на основе численных конечноразностных методов. При этом учтены возможности сдвига начальной точки наплавленного слоя от края основания, изменения времени выдержки между наплавляемыми слоями и применения принудительного воздушного охлаждения металла. Рассмотрен механизм определения температуры в граничных точках конструкции, непосредственно контактирующих с расплавленным металлом. Разработана программа в среде MATLAB, позволяющая на основе заданных теплофизических характеристик наплавляемого металла, параметров конвективно-радиационного теплообмена и геометрических характеристик наплавляемой конструкции моделировать температурное поле в изделии. Приведены тексты функций TempSurfacing для моделирования температурного поля и TempDepend для учета зависимости теплофизических свойств металла от его температуры перед наплавкой нового слоя. Проверена работоспособность программы на примере наплавки одного слоя металла высотой 2 мм на металлическое основание высотой 5 мм. Показан внешний вид окна программы для ввода исходных данных, и приведены результаты моделирования температурного поля в двухмерных пространственных координатах в текстовом, а также графическом видах. Полученная модель температурного поля позволяет учесть прибавление новых частей металла по длине наплавляемого слоя, а также поэтапное увеличение высоты конструкции за счет послойного наплавления металла. Разработанная модель предназначена для установления оптимального термического цикла процесса послойного электродугового наплавления и идентификации условий теплообмена с учетом изменения рабочих параметров технологического процесса аддитивного производства.

15. Оптимизация техпроцессов раскроя деталей с использованием базы данных стоимостных параметров процесса листовой резки [№1 за 2025 год]
Авторы: Таваева А.Ф., Петунин А.А.
Просмотров: 2228
В статье рассматривается интегрированная задача раскроя и маршрутизации, объединяющая задачи оптимизации раскроя и минимизации стоимости процесса резки на технологическом оборудовании с числовым программным управлением (ЧПУ). Для ее решения и разработки соответствующих оптимизационных алгоритмов, эффективных на практике, необходимо получить научно обоснованные данные о значениях стоимостных параметров процесса листовой резки на технологическом оборудовании с ЧПУ для различных марок и толщин обрабатываемых материалов. В данной статье описывается база данных таких стоимостных параметров этого процесса, приводятся ее схема, основная структура и организация. Для хранения данных стоимостных параметров выбрана реляционная модель, которая состоит из восьми таблиц и содержит информацию о марках и толщинах обрабатываемых материалов, значениях стоимости и плотности материалов, стоимости единицы пути режущего инструмента на рабочем и холостом ходу, а также одной точки врезки. Для удобства работы с данными (визуализация, добавление новых записей, удаление записей, расчет стоимостных параметров для новых марок материалов и толщин, изменение значений параметров), хранящимися в базе, разработано ПО на языке Python. Его можно использовать либо как отдельный продукт, либо совместно с ПО для автоматического проектирования управляющих программ для оборудования листовой резки с ЧПУ при решении практических задач. Значимость работы показана на модельном примере проектирования раскроя и маршрутизации инструмента для одного типа машины лазерной резки.

16. Улучшение эргономических показателей наголовной индикации в очках дополненной реальности для применения в гражданской авиации [№1 за 2025 год]
Авторы: Грешников И.И., Давыдов Д.А., Гончар Б.И., Соколов А.В., Коновалова Д.В.
Просмотров: 1748
В статье проводится анализ существующих решений в области наголовной индикации. Предлагается собственная концепция представления пилотажно-навигационной информации в очках дополненной реальности для применения в гражданской авиации. Основным назначением разработанной индикации является предоставление пилоту необходимой пилотажно-навигационной информации на целевом этапе полета. Метод исследования заключался в анализе существующих решений, выявлении их недостатков и в корректировке разработанной индикации на основе рекомендаций опытных пилотов. В процессе работы были определены основные особенности представления пилотажно-навигационной информации, способствующие улучшению эргономических показателей: использование независимых слоев графических объектов пилотажно-навигационной информации, изменение компоновки изображения в зависимости от фазы полета, использование нескольких цветов, возможность голосового управления для отображения нужного слоя индикации. В результате реализовано программное обеспечение, позволяющее проецировать графические изображения мнемосимволов пилотажно-навигационной информации на имитируемую средствами среды Unity закабинную обстановку. Данные объекты индикации размещены с привязкой к следующим параметрам или к их комбинации: положение очков, вектор путевой скорости, строительная ось самолета, закабинное пространство. Разработанное программное обеспечение позволяет также добавлять графические слои от систем синтезированного и улучшенного видения. В статье представлен демонстратор наголовной индикации, созданный на основе данной концепции. Рассмотрены архитектура и функциональность демонстратора, включая видимые пилотом изображения в очках дополненной реальности. Практическая значимость данной работы заключается в улучшении эргономических показателей наголовной индикации по сравнению с существующими вариантами представления пилотажно-навигационной информации.

17. База данных по процессам микробиологической очистки сточных вод и почвы как эффективный инструмент представления данных и знаний [№1 за 2025 год]
Авторы: Досаев А.А., Скичко А.С., Меньшутина Н.В.
Просмотров: 2341
Объектом представленного исследования является системный анализ процессов микробиологической очистки сточных вод и почвы с последующей разработкой базы данных. Актуальность работы обусловлена проблемой неструктурированности больших объемов поступающей разнородной информации по данному направлению. Проведен анализ литературы с описанием существующих баз данных по микробиологической очистке и с указанием их достоинств и недостатков. Дано обоснование актуальности разработки базы данных, объединяющей все ключевые составляющие процессов микробиологической очистки сточных вод и почвы. Проведенсистемный анализ предметной области, с использованием системного подхода построена архитектура хранения данных. Отмечены достоинства разработанной системы, показаны примеры выполнения поисковых запросов. Разработанная база данных «Микробиологическая очистка» содержит обширную информацию о загрязняющих веществах и микроорганизмах с описанием процессов микробиологической очистки. Предлагаемая система хранения данных может быть полезна исследователям, областью научных интересов которых являются процессы микробиологической очистки, микробиология, химия и химическая технология. Она позволит уменьшить время на поиск информации при выполнении научно-исследовательских работ.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2