Статьи журнала - Онтология проектирования
Все статьи: 633
Онтологии управления качеством компьютерных данных об изделии
Статья научная
Расширение применения компьютерной техники в информационном сопровождении жизненного цикла изделия приводит к возникновению и росту проблем, вызванных зависимостью компьютерных документов от средств интерпретации этих документов. В статье рассмотрено качество компьютерных данных об изделии (PDQ - Product Data Quality). Под качеством данных об изделии понимается отсутствие дефектов качества данных. Дефект качества данных - это существование таких особенностей компьютерной модели изделия, которые препятствуют последующей обработке модели. Под управлением качеством компьютерных данных понимается чередование транзакций обнаружения и устранения дефектов качества данных. Сформулированы основные задачи, решение которых будет способствовать повышению качества компьютерных данных конструкторской документации об изделии. Для повышения качества компьютерных данных об изделии необходимо определить влияние дефектов качества данных на выполнение последующей обработки компьютерных документов, взаимосвязь дефектов качества данных, последовательность транзакций управления качеством данных и возможность искажения модели изделия в результате устранения дефектов качества данных. Новым [Н36] в статье является комплексный подход к задаче управления качеством компьютерных данных об изделии. При формулировании задач использовались публикации, результаты, полученные по итогам НИОКР, а также опыт многолетней эксплуатации и усовершенствования программных модулей проверки, исправления и импорта файлов в CAD-системы APM Studio.
Бесплатно
Онтологии, интерсубъективное управление и эвергетика В.А. Виттиха
Статья научная
В этом году исполнилось бы 80 лет со дня рождения крупного учёного, талантливого педагога, одарённого джазового музыканта и композитора профессора ВИТТИХА Владимира Андреевича. Удачно сочетая стиль научного мышления и широту творческого полёта, Владимир Андреевич в науке, как и в музыке, ценил вдохновение, азарт, импровизацию. Он всегда был полон новых идей и вдохновлял ими своих коллег и учеников. Последние годы своей жизни учёный посвятил становлению и развитию новой науки о процессах управления - эвергетике, дополняющей и расширяющей возможности традиционного системного подхода к урегулированию проблемных ситуаций в обществе. В статье впервые предпринята попытка проанализировать теоретическое наследие В.А. Виттиха с учётом современных реалий и идей, которые закладываются в модель нового экономического уклада, более известного как суперинтеллектуальное «Общество 5.0». Показано, что В.А. Виттих предвосхитил многое из того, что только сейчас находит отражение в концепции «Общества 5.0», а его новаторские идеи могут служить теоретической основой, плацдармом для преодоления знаменитых «пяти стен» на пути к такому цифровому обществу будущего. Отмечено, что современное стремление к «цифровизации» всего и вся часто происходит в забвении того, ради чего, а точнее - для блага кого, должны создаваться и использоваться новые информационные технологии. В этом смысле эвергетика В.А. Виттиха устраняет одно из наиболее «узких мест», связанное с нередко слабой адекватностью жизненным реалиям принимаемых решений. При этом современные информационные и интеллектуальные технологии, включая онтологическое моделирование и онтологический анализ данных, составляют технологическую основу эвергетики, обеспечивая «сопряжение» точек зрения участников процесса принятия решений и определённую автоматизацию их коммуникативных действий. Приведены примеры практических попыток реализации основных идей и положений эвергетики при управлении социальными процессами в обществе.
Бесплатно
Онтологии: современное состояние, краткий обзор
Статья научная
В статье делается попытка описать современное состояние и тенденции в области создания и внедрения онтологий. Представлен краткий обзор новейших средств поддержки онтологий и применяемых стандартов для построения онтологий, приведены актуальные положения международной ассоциации по прикладным онтологиям в области оценки функциональных и структурных качеств онтологий разрабатываемых сложных информационных систем в различных предметных областях. Представлены фазы жизненного цикла онтологии как компоненты информационной системы.
Бесплатно
Онтологическая база для обучения персонала САПР
Статья научная
Обосновывается актуальность и практическая ценность применения онтологического подхода при обучении автоматизированному проектированию. Подготовка и переподготовка персонала является одним из важных этапов внедрения автоматизированных систем промышленного назначения, а средства методического обеспечения обязательно присутствуют в портфеле всех ведущих компаний-производителей систем автоматизированного проектирования (САПР). Предложены принципы и подходы формирования онтологической базы предметной области обучения автоматизированному проектированию. Для выделения структуры учебной онтологии предложено использовать понятия аспектов машиностроительного проектирования. Определена иерархия уровней подготовки пользователей САПР. На операторском уровне обучение сводится к освоению пользователями ограниченного множества терминов и понятий, реализованных в конкретных системных решениях. На уровне техника требуется освоить набор типовых проектных процедур, характерных для класса базовых технологий САПР. На инженерных уровнях пользователь приобретает знания, необходимые для освоения технологий и средств САПР в комплексе всех стадий технической подготовки производства. Описана методика онтологического анализа предметной области обучения, обеспечивающая формирование целевых траекторий подготовки и переподготовки специалистов и предусматривающая ряд последовательных этапов формирования онтологической базы. Для оптимизации индивидуальных траекторий обучения специалистов по САПР разработано специальное программное обеспечение, интегрированное с онтологическим редактором Protégé .
Бесплатно
Онтологическая декомпозиция задачи технического зрения в дискретном производстве
Статья научная
Предлагается онтологически ориентированный подход к автоматизации учѐта состояния производственного передела в дискретном производстве. Разработан программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий идентификацию деталей в производственных тарах с использованием технологий технического зрения и каскадного алгоритма на основе свѐрточных нейронных сетей. Выполнена онтологическая декомпозиция задачи: вместо обучения одной универсальной модели нейронной сети применяется иерархия специализированных моделей, активируемых на основе онтологических маркеров (ArUco, QR-коды). Такой подход позволяет на 50-70% снизить требуемый объѐм обучающих данных при сохранении точности детектирования в условиях «информационного шума» (освещѐнность, ориентация тары, посторонние объекты). В разработанном комплексе формализованы знания о структуре производственной тары, еѐ состояниях, отношениях и неопределѐнностях в дискретном производстве. Сравнительный анализ решения экспериментальных задач подтверждает эффективность предложенного метода для прослеживаемости материальных потоков в гибких производственных системах.
Бесплатно
Онтологическая модель динамического конфигурирования социотехнической системы цифровым сообществом
Статья научная
Рассматривается построение многоаспектной онтологии для конфигурирования социотехнической системы в соответствии с требованиями, накладываемыми изменяющейся обстановкой в среде еѐ функционирования. Аспектом называется онтология, разработанная в соответствии с предъявляемыми требованиями в конкретной проблемной области и отражающая определѐнное представление о содержимом и структуре описываемых знаний. Конфигурирование осуществляется участниками цифрового сообщества, которое состоит из людей и программных агентов, взаимодействующих и обменивающихся сервисами в цифровой среде. Предлагаемая онтология включает аспекты: социотехнической системы; цифрового сообщества; динамического конфигурирования; план конфигурирования; поддержки принятия решений; профиля и контекста. Сформирован глобальный уровень онтологии, который отражает специфику проблемной области «динамическое конфигурирование социотехнических систем», и содержит обобщѐнные понятия для поддержки семантической интероперабельности аспектов. Новизна заключается в использовании оригинальной методологии построения многоаспектных онтологий для представления комплексных знаний. Применение многоаспектной онтологии демонстрируется на примере задачи динамического конфигурирования транспортного отдела логистической компании. В решение задачи вовлечены люди и программные агенты, обладающие компетенциями для выполнения функций обработки заказов, выбора ресурсов, построения маршрута и принятия решений. Предложенная онтология уменьшает трудоѐмкость построения модели знаний рассматриваемой проблемной области и позволяет повысить еѐ качество за счѐт использования готовых решений для отдельных аспектов, расширить модель знаний проблемной области дополнительными аспектами и создать основу для сценариев конфигурирования сложных систем.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена решению задачи интеграции разнородных по структуре и тематике пространственных баз данных в единую региональную базу данных для организации информационной поддержки принятия решений по управлению крупным промышленным регионом. Для осуществления такого рода интеграции на семантическом уровне авторами предложена онтологическая модель, позволяющая описать с единых методологических позиций структуру разнородных баз пространственных данных, выделив в их составе онтологии пространственных, атрибутивных и метаданных. Разработан алгоритм построения и встраивания онтологии в программное обеспечение интеграции разнородных по структуре и тематике пространственных баз данных. Апробация разработанного алгоритма осуществлена на примере создания единой региональной базы пространственных данных в составе Геоинформационной системы органов исполнительной власти Республики Башкортостан.
Бесплатно
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
