Статьи журнала - Онтология проектирования
Все статьи: 620
Онтологическая модель профилактического обслуживания оборудования промышленного предприятия
Статья научная
Рассматривается задача формализации экспертных знаний в области профилактического технического обслуживания промышленного оборудования, возникающая при интерпретации результатов визуальных осмотров с учѐтом условий эксплуатации. Предметом исследования является построение онтологической модели, обеспечивающей логически обоснованный переход от неструктурированных описаний признаков технического состояния к конкретным действиям по обслуживанию оборудования. Предложена многоуровневая онтологическая модель, включающая уровни: осмотр, признаки, контекст эксплуатации, техническое состояние, действие. Областью применения результатов являются системы поддержки принятия решений в техническом обслуживании оборудования. Новизна заключается в объединении параметров контекста (возраст объекта, уровень критичности, агрессивность рабочей среды и др.) с механизмом логического вывода, а также в применении метода структурирования рекомендаций как композиции базового действия и уточнений по условиям эксплуатации. Модель построена в среде Python и проверена на конкретной выборке данных: автоматически определены состояния оборудования, выработаны адаптивные рекомендации, сформированы отчѐты. Модель показала устойчивость к неполноте информации. Применѐнный онтологический подход в технической диагностике способствовал получению практически значимых результатов для цифровизации процессов профилактического технического обслуживания оборудования в промышленности.
Бесплатно
Статья научная
Представлена онтологическая модель процесса планирования работ на производственных предприятиях, интегрированная в мультиагентную систему поддержки принятия решений на основе модульного подхода. В мультиагентной системе используется коалиционно-холоническая архитектура, представляющая собой многоуровневую структуру агентов, объединяемых в статичные холоны, управляемые супервизорами, для реализации повторяющихся задач и временные коалиции, управляемые агентами-координаторами, с целью решения сложных задач. Онтология является общим семантическим пространством и источником знаний для агентов, обеспечивая когнитивную согласованность их действий, а также средством координации холонов и коалиций. Взаимодействие с онтологией реализуют специализированные агенты. Настройка приоритетов критериев осуществляется через весовые коэффициенты, что повышает адаптивность и управляемость системы. Снижение когнитивной нагрузки на лиц, принимающих решения, достигается за счѐт онтологического отсечения несогласованных альтернатив и предустановленных правил. Особенно выражены данные эффекты при увеличении дефицита ресурсов и жѐсткости ограничений к создаваемому плану. Результаты апробации системы позволяют сделать вывод о возможном уменьшении времени планирования, увеличении равномерности распределения нагрузки производственного персонала и повышении точности соблюдения бюджетных ограничений при планировании работ. Практическая значимость заключается в ускорении подготовки и повышении точности планов производственных работ, уменьшении когнитивной нагрузки на лицо, принимающего решения, при планировании работ сотрудников малых и средних производственных предприятий.
Бесплатно
Онтологическая модель сегментации изображений пожаров с помощью адаптивной нейро-нечѐткой сети
Статья научная
Сегментация изображений пожаров является важной задачей для систем раннего обнаружения и мониторинга чрезвычайных ситуаций. Традиционные методы, такие как пороговая обработка и сложные вычислительные модели, имеют ограничения по скорости и точности в условиях реального времени. Цель исследования – обеспечение процесса сегментации изображений в режиме, близком к реальному времени. В статье представлена онтологическая модель сегментации изображений пожаров, основанная на адаптивной нейро-нечѐткой системе с оптимизированным дефаззификатором метода отношения площадей. В модели структурируются процессы обработки данных, включая преобразование изображений в цветовое пространство оттенка, насыщенности и яркости, использование треугольных функций принадлежности и адаптивную настройку параметров для выделения очагов возгорания. В онтологии систематизированы классы, процессы и их взаимосвязи, обеспечивая модульность и гибкость решения. Эксперименты на изображениях ночных пожаров с дымом показали, что предложенная модель достигает высокой точности и скорости, превосходя сравниваемые методы сегментации, и содержит потенциал для применения в системах мониторинга в реальном времени.
Бесплатно
Онтологическая система "знания-деятельность"
Статья научная
Рассматривается подход к построению онтологического описания рациональной деятельности. Подобное описание может служить дополнительным источником для входа в информационное пространство, расширяет класс возможных индексов для описания документов и позволяет осуществлять контекстный поиск. Рассмотрены назначение и особенности использования онтологий при описании предметной области, как с теоретической, так и с прикладной точки зрения. Обозначены критерии для выделения типов онтологий. Исходя из принципов схематизма познания, разработана система онтологий представления знаний, объединяющая язык, формы представления знаний и схемы процессов. Показано, что такая система онтологий даёт возможность практического использования онтологий в вычислительных средах. Для комплексного описания производственной (рациональной) деятельности представлены онтологии артефакта и процессов, разрабатываемые на основе анализа государственных и международных стандартов. Онтология артефакта представляет собой описание объекта - средства и результата целенаправленной деятельности, онтология процессов - формализованное описание жизненного цикла деятельности. С помощью онтологии артефакта становится возможным представить логическую структуру деятельности, а с помощью онтологии процессов - временную структуру, которые совместно определяют две стороны описания сложной деятельности. Предложенная онтология процессов включает иерархически связанную совокупность этапов жизненного цикла деятельности, объекты и субъекты деятельности каждого этапа и исполняет роль «навигационной карты» для субъектов деятельности, позволяя им ориентироваться в сложных организационных структурах.
Бесплатно
Онтологическая система знаний и вычислительных ресурсов современных интеллектуальных технологий
Статья научная
Обсуждаются концептуальные решения построения онтологической системы знаний в функциональных пространствах современной теории катастроф. Теоретический базис реализации онтологической системы знаний определяет принцип генерации управляющих воздействий в условиях неопределённости на основе иерархической структуры. Анализ альтернатив и выбор решения в среде многофункционального программного комплекса осуществляется на основе ансамблевого прогноза. Интерпретация поведения сложных систем в многофункциональном программном комплексе предсказательных моделей с помощью онтологической системы знаний ведётся в рамках стратегии обработки больших объёмов данных, потока событий и гибридной технологии, а также топологической структуры выявления критических ситуаций с использованием когнитивных и фрактальных структур, нейродинамических и мультиагентных систем, синергетической теории управления. Особое внимание обращается на обоснование и выбор интерпретирующей модели с учётом физических эффектов и закономерностей из условия адекватности.
Бесплатно
Онтологические аспекты исследования взаимовлияния энергетики и геоэкологии
Статья научная
В статье представлен подход к решению проблемы оценки влияния энергетики на геоэкологию региона. Работа выполняется в рамках Международного проекта совместно с исследователями Беларуси и Армении при поддержке фондов ЕАПИ-РФФИ. Рассматриваются базовые понятия новой междисциплинарной области исследований - геоэкологии, основной задачей которой является изучение состояния жизнеобеспечивающих ресурсов под влиянием природных и антропогенных факторов. Влияние энергетики как одного из основных антропогенных факторов очевидно и требует специального исследования, в том числе и с точки зрения взаимосвязи основных понятий. Для учета требований геоэкологии к энергетике, связанных с необходимостью сохранения для нынешних и будущих поколений людей продуктивной природной среды, предлагается использовать понятие «качество жизни». В статье даётся определение основных понятий геоэкологии, имеющих отношение к исследованиям влияния энергетики на геоэкологию региона. Приведены примеры онтологий, отображающих основные взаимосвязи энергетики и геоэкологии. Для наглядности онтологии представлены в графическом виде, выполнены с использованием инструментария CmapTools.
Бесплатно
Онтологические аспекты стандартизации
Статья научная
В статье исследуется диалектическая природа стандартизации, сочетающая функции закрепления опыта и стимулятора развития. Рассматривается эволюция стандартов от древних традиций до современных цифровых технологий, отмечается концептуальная близость стандартизации с онтологическим подходом и менеджментом знаний. Предложена обобщѐнная семантическая схема стандартизации на основании терминов, установленных в основополагающих межгосударственном и национальном стандартах. Онтологическое моделирование системы стандартизации двухуровневой структуры (уровень мета-онтологии и уровень предметных онтологий) обеспечивает гибкость и адаптивность в условиях технологических изменений. Отмечается необходимость адаптации стандартизации к вызовам цифровой эпохи, включая разработку гибких онтологических моделей, способных интегрировать новые технологии. Стандартизация рассматривается как инструмент для создания конкурентоспособных наукоѐмких систем, сочетающий стабильность базовых принципов с восприимчивостью к технологическим трендам. Новизна заключается в предложенной онтологической модели системы стандартизации, учитывающей обозначенные в статье функции стандартизации в создании технических систем. Эта модель может быть использована как базовая для формирования систем стандартизации в отдельно взятых наукоѐмких отраслях промышленности.
Бесплатно
Статья научная
В статье раскрывается проблема ограниченности применения существующих информационных технологий на этапе эскизного проектирования. По мнению авторов эта проблема имеет причины, коренящиеся в доминирующем теоретико-методологическом подходе к моделированию архитектурного проектирования, оказавшем влияние на способы его формализации. Архитектурное проектирование складывалось на пересечении двух плохо согласованных между собой конфигураций объектности и субъектности: его объектность далека от открытой и творческой онтологии, поскольку замещена типологическими описаниями прошлого опыта, а его субъектность неправомерно отождествлена с художнической волей архитектора-творца. Эту диспозицию авторы рассматривают на частном примере проектирования малоэтажного индивидуального жилого дома - одного из традиционных, архетипических объектов архитектуры, в котором решающую роль имеет субъектность пользователя. Обосновывается необходимость пересмотра онтологических представлений, отход от типовых решений для обезличенного потребителя к кастомизированным, полученным в организованном диалоге с конкретным пользователем. Описывается прототип облачной системы автоматизированного проектирования малоэтажных жилых домов, способной обеспечить решение указанных задач, разработанный в учреждённом авторами малом инновационном предприятии «Бюро средового проектирования».
Бесплатно
Онтологические модели для систем реального времени
Статья научная
Современный этап развития информационных технологий характеризуется ужесточением требований, предъявляемых к эффективности функционирования создаваемых информационных систем, к стоимости и срокам их разработки, а также к уровню их «интеллекта». Действенным средством решения этих задач является использование онтологических моделей на всех этапах жизненного цикла информационных систем. В значительной части создаваемые информационные системы являются системами реального времени. Для систем реального времени специфическим является архитектурный этап проектирования. На этом этапе предлагается использование архитектурных онтологических моделей, которые позволяют реализовывать систему поддержки принятия архитектурных решений и накопления архитектурного знания. Рассматривается структура архитектурной онтологической модели, выделяются три уровня этой модели. Рассматривается состав знаний, который должен быть включен в ядро модели. Встроенные онтологические модели в системах реального времени могут быть использованы при реализации функций, связанных с реализацией когнитивного поведения. Делается вывод о целесообразности интегрирования рассматриваемой архитектурной онтологической модели в широко используемый архитектурный фреймворк Захмана.
Бесплатно
Онтологические модели для систем управления электроснабжением олимпийских объектов в Сочи
Статья научная
Рассматривается применение методов и технологий онтологического моделирования при проектировании и внедрении информационных систем центра управления энергоснабжением (ЦУЭ) Сочинского энергорайона, созданного для надежного обеспечения деятельности олимпийских и инфраструктурных объектов. Показано, что такой крупный технологический проект реализовать в достаточно сжатые сроки без использования онтологических моделей было бы практически невозможно. Впервые в проекте ЦУЭ была поставлена и выполнена сложная задача по технологической интеграции множества разнородных энергообъектов, включая магистральные сети, распределительные сети, а также генерацию, тяговые подстанции Российских железных дорог и объекты территориальных сетевых организаций. В качестве базовой использовалась онтологическая модель BEOM. Она послужила основой для разработки конкретных прикладных онтологических моделей и решений.
Бесплатно
Онтологические модели освоения городских территорий с позиций прикладной культурологии
Статья научная
Объектом исследования являются универсальные процессы освоения пространства в градостроительной деятельности. Предлагается онтологическая модель освоения пространства, применимая к зонированию мегаполисов и общественных пространств, допускающая её секторальное и зигзагообразное представления. Территориальное планирование определяется как формализация процессов генезиса и самоорганизации. Формализация включает: восемь этапов процесса самоорганизации; абсолютную и относительную пространственную интерпретацию каждого этапа; набор градостроительных функций по каждому этапу. Данный подход может использоваться для экспертизы зонирования общественных пространств как в составе проектируемого общественного пространства, так и в окружающей застройке. В секторальной онтологической модели освоение пространства представляется как процесс генезиса, направленный от общего к частному и имеющий абсолютную или относительную ориентацию по сторонам света. В зигзагообразной онтологической модели относительная пространственная ориентация устанавливается между рядом расположенными объектами. Новизна исследования состоит в установлении единых принципов структурирования пространства для мегаполисов и их общественных пространств.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются вопросы разработки подсистемы формирования решений по показателям качества получаемых продуктов и технико-экономическим показателям технологических процессов для систем управления и обеспечения безопасности нефтеперерабатывающих производств на основе использования онтологий. Актуальность работы обоснована необходимостью формализации подходов к определению структуры правил формирования решений в системах управления и обеспечения безопасности, когда используются эвристическая информация и неформализованные знания, и результат синтеза системы управления определяется квалификацией разработчика и привлекаемых экспертов. Описываются подходы к формализации процедуры синтеза подсистемы формирования управлений и диагностики на основе базы знаний в форме иерархии классов онтологий и семантических отношений между элементами классов, в качестве которых рассматриваются типовые технологические процессы и технологические аппараты. Предложенная процедура эволюционного синтеза с использованием иерархии моделей топологического уровня и детализированного описания объекта для заданных условий применения позволяет сформировать решение как пересечение возможных реализаций системы. Такие решения определяются онтологиями объекта и ограничениями со стороны системы управления и требований разработчика, знания которого, как правило, представлены в форме эвристик. Рассматривается пример синтеза топологической модели технологического блока нефтеперерабатывающего производства на основе онтологий для применения в системах управления и диагностики отказов оборудования.
Бесплатно
Онтологические модели ситуаций в задачах компьютерного контроля знаний иностранного языка
Статья научная
В работе обсуждаются современные подходы к проектированию сложных интеллектуальных систем компьютерного контроля знаний иностранного языка для поддержки учебного процесса в высшем учебном заведении. Исследуются механизмы построения онтологических моделей ситуаций в задачах компьютерного контроля знаний английского языка в рамках парадигмы ограниченной рациональности. Рассматриваются онтологические модели ситуаций на примере корпуса заданий на проверку знания личных местоимений в английском языке. На пути к становлению новой парадигмы компьютерного тестирования сделан очередной шаг, связанный с «очеловечиванием» поведенческой природы холонов, «примеривших» на себя одну из «шляп мышления» Эдварда де Боно. Процессы согласования «точек зрения» и «взаимных уступок» участников определяются цветом их шляп мышления, наиболее полно описывающих мотивы и логику шаблонов поведения людей.
Бесплатно
Онтологические модели трансформации данных о состоянии технических объектов
Статья научная
Для наблюдения за техническими объектами на них устанавливается множество датчиков, которые позволяют собирать данные о состоянии этих объектов. В зависимости от свойств собираемых данных и решаемых практических задач определяются процессы их обработки. При изменении данных или требований к результатам их обработки процессы перестраиваются. Для обеспечения эффективной обработки предложены метод и модель трансформации данных. Они предусматривают формальное описание последовательностей трансформаций в общем виде, а также их представление в виде процессов обработки. Для практической реализации метода предложено представлять трансформации в виде связанных онтологических моделей, включающих функциональную, информационную и процессно-сервисные модели. Построение моделей осуществляется с использованием правил, множество которых представляется в виде управляющей модели. Приводится онтологическая модель для трансформации данных, представленных в виде временных рядов. Структуру еѐ классов определяют классификаторы, определѐнные для исходных временных рядов и их представлений, а также методов, алгоритмов и процедур их обработки и оценки результатов. Приводится пример обработки результатов измерений значений параметров давления технического объекта космического назначения при проведении технического контроля его состояния.
Бесплатно
Онтологические парадоксы в системе государственного стратегического управления
Статья научная
В статье авторы акцентируют внимание на процессы, происходящие в российской системе стратегического управления. Стратегическое управление на Западе, возникновение которого было ответом на проблемы бизнеса, продолжает эволюционное развитие как в практической, так и в научной сферах. Происходящее в системе стратегического управления в России свидетельствует о её формировании. Однако этот процесс характеризуется возникновением так называемых «институциональных ловушек» и, как следствие, онтологических парадоксов - ситуаций, при которых реальность отличается от планируемого состояния и ожидаемого эффекта, несмотря на то, что все предпринятые действия были направлены на их достижение. В статье на основе законодательства, регулирующего систему государственного стратегического планирования, и в координатах «действие-бездействие», «стимул-антистимул» выстраивается холархия форм участия субъектов в системе управления. Просматриваемый диапазон такого участия - от утилитарного поведения до «институциональных ловушек» (наличие в системе антистимулов, которые блокируют деятельность участников этой системы) и «институциональных провокаций» (деятельности участников, которая направлена на использование «институциональных ловушек» для перераспределения ресурсов в целях получения выгоды для себя или для третьих лиц). Делается вывод о присутствии «ловушек» и «провокаций» в самом законодательстве. Охарактеризованы «ловушка глоссария», «ловушка пессимизма», «провокация видимости действия», «провокация подмены стратегических целей», «провокация бездействия». Новизна исследования заключается в классификации форм поведения участников системы государственного стратегического планирования, что позволяет выработать меры противодействия «ловушкам» и «провокациям», возникающим на этапе нормотворчества, а также нивелировать культурную инерцию, определяемую как эффект закрепления институциональных ловушек.
Бесплатно
Онтологические ресурсы и информионно-аналитическая система в предметной области "безопасность"
Статья научная
В статье рассматривается подход к описанию широкой области национальной безопасности как тезауруса (лингвистической онтологии) для автоматической обработки документов. Созданный Тезаурус по безопасности имеет модель представления тезауруса РуТез и не имеет аналогов в мире в такой широкой предметной области. Тезаурус по безопасности используется в специализированной информационно-аналитической системе, в том числе для автоматической текстовой классификации документов в соответствии с несколькими рубрикаторами, включая рубрикатор угроз, рубрикатор ценностей, рубрикатор региональных проблем и др. Используемая информационно-поисковая система NearIdx обеспечивает стандартные функции информационного поиска, а также даёт возможность задания запросов и поиска информации с использованием специализированных ресурсов, включая онтологию и рубрикаторы. Аналитический компонент NearIdx предоставляет возможности фасетного анализа, спектрально-фасетного анализа временных рядов, построения когнитивных схем и аналитических справок, в которых могут использоваться созданные лексико-терминологические ресурсы.
Бесплатно
Онтологический анализ дефектов при проектировании компонентов аппаратно-программных комплексов
Статья научная
Статья посвящена анализу дефектов в аппаратно-программных комплексах (АПК) как составной части управления функциональной безопасностью сложных систем. Выделены места возникновения непреднамеренных дефектов, способных нарушить функциональную безопасность АПК. Предложен подход к рассмотрению понятия «дефект» как многомерной системы, описаны её проекции: влияние на правообладателей, технологическая, управленческая. Приведена классификация дефектов, характерных для программных продуктов и проектов. Предложены системные и математические модели программных продуктов и проектов как основа выявления возможных мест возникновения дефектов. Описана роль субъективной составляющей при разработке компонентов АПК.
Бесплатно
Онтологический анализ проекта передовой инженерной школы
Статья научная
Рассмотрен проект организации передовой инженерной школы на основе анализа основных сущностей, составляющих структуру проекта. Отмечается, что положение передовой школы обеспечивается выбором фронтирной задачи, а инженерная направленность связана с производственной деятельностью в рамках создания инновационной продукции. Для реализации этой цели школа образует симбиоз между образовательным учреждением и высокотехнологичным индустриальным предприятием. Сущность школы заключается в подготовке квалифицированных кадров и включает образовательную, научную и производственную деятельность. Передовой характер школы увязывается с подбором квалифицированных кадров со стороны образовательного учреждения и опытных производственников со стороны индустриального партнера. Особенностью образовательной технологии является уменьшение аудиторных занятий и увеличение времени на решение проблемных задач, на экспериментирование, анализ, сравнение; задания для самостоятельной работы включают проблемные вопросы; аудиторные занятия включают индивидуальные консультации; вместо общих программ разрабатываются индивидуальные и групповые планы; традиционное обучение заменяется формами организации сотрудничества; воспитательная и развивающая работа преподавателя осуществляется его участием в решении общих проблем; правила внутреннего распорядка принимаются самими обучающимися; дисциплина обеспечивается требованиями собственной и коллективной безопасности и совместного развития; нет групп в общем смысле, а есть сообщность единомыслящих.
Бесплатно
Онтологический аспект модели вычислений графосимволического программирования
Статья научная
В статье рассматривается модель вычислений графосимволического программирования (ГСП), реализующего визуальный стиль разработки программ. Визуальное программирование повышает наглядность представления моделей алгоритмов, существенно уменьшает число ошибок, допускаемых на этапе проектирования и кодирования программ, и тем самым повышает надежность разрабатываемых программ. Последнее достигается во многом благодаря схожести методов структуризации предметной области, принятых в ГСП, и онтологического подхода к описанию окружающего мира. В данной работе обсуждаются онтологические аспекты технологии ГСП.
Бесплатно
Онтологический инжиниринг для поддержки принятия стратегических решений в энергетике
Статья научная
В статье описывается понятие онтологического инжиниринга как одного из методов формализации и моделирования знаний и возможности его применения для целей поддержки принятия решений в энергетике. Выполнен онтологический инжиниринг проблемы ситуационного управления, предложенного авторами для поддержки принятия стратегических решений по развитию энергетики с учётом требований энергетической безопасности. Использование принципов ситуационного управления соответствует общей схеме исследований проблемы энергетической безопасности и принятия стратегических решений, связанных с оценкой состояния объектов энергетики и топливно-энергетического комплекса в целом, а также с выбором основных направлений их дальнейшего функционирования и развития. В статье представлены в графическом виде онтологии, отражающие основные понятия ситуационного управления, включая ситуационный анализ и ситуационное моделирование, а также вариант онтологии ситуации, рассмотренной с позиции исследования проблемы энергетической безопасности. Разработанный и представленный комплекс онтологий позволяет интегрировать основные, достаточно разнородные понятия исследуемой предметной области в единую систему, называемую онтологическим пространством знаний, для дальнейшего использования при разработке программного обеспечения для исследований и поддержки принятия решений в энергетике.
Бесплатно
