Статьи журнала - Онтология проектирования

Метод универсальных коэффициентов при принятии многокритериальных решений

Пиявский С.А.

Статья научная

Проблема многокритериального выбора является ключевым элементом принятия сложных решений и уже более полувека не теряет актуальности. Предложен целый ряд подходов и методов, позволяющих предполагать, что принимаемые с их использованием решения наиболее рациональны. Представлен обзор наиболее распространённых методов и их приложений. Основным элементом большинства этих методов является линейная свёртка частных критериев, а их различие состоит в тех или иных эвристических или экспертных способах задания числовых коэффициентов важности критериев. Автором разработан подход, который позволяет использовать при формировании линейной свёртки заранее рассчитанные универсальные таблицы числовых коэффициентов важности частных критериев, что существенно уменьшает как трудоёмкость процесса подготовки принятия решения, так и неизбежный субъективизм, возникающий при эвристическом подборе или экспертном назначении её коэффициентов. Разработанный подход формирования универсальных коэффициентов важности для каждого вида свёртки критериев в различных публикациях называется как минимаксная, гарантирующая свёртка (свёртка Гермейера). Предложенный новый общий метод принятия решений и сравнения многокритериальных альтернатив основан на совместном использовании обоих видов свёрток. Его применение продемонстрировано на двух практически важных задачах - рейтинговой оценке университетов и анализе различных проектных концепций высотных беспилотных летательных аппаратов.

Бесплатно

Методика агрегированного оценивания систем с поддержкой ключевых компонентов

Аршинский Л.В.

Статья научная

В работе рассматривается проблема построения агрегированных оценок качественного состояния систем, учитывающая наличие в системе ключевых компонентов (подсистем, функциональных элементов). Под ключевым понимается компонент, утрата которого обесценивает соответствующую подсистему или систему в целом. Методика позволяет назначать ключевые компоненты выборочно, в соответствии с их фактической ролью в системе, и строить агрегированные оценки с учётом этого. В её основу положен логико-аксиологический подход к оцениванию, согласно которому внутрисистемные зависимости между компонентами (например, их иерархия) описываются набором продукций , где в качестве c ¢ может выступать функциональный элемент, соответствующая подсистема или система в целом. Истинность такой продукции принадлежит интервалу [0, 1] и характеризует потери c ¢ при утрате c. Она рассматривается как ценность c для c ¢. Оценивание представляет собой нечёткий вывод на базе знаний, состоящий из таких продукций. Особенностью методики является возможность учитывать при оценивании как иерархические, так и иные взаимосвязи в системе.

Бесплатно

Методика анализа рисков и угроз экономической безопасности в социально-экономической системе [Н1] на основе факторной модели

Трошин Д.В.

Статья научная

В статье рассмотрены основные отношения между сущностями, возникающими при анализе конкретных ситуаций наличия угроз и рисков экономической безопасности общества - от регионального до национального уровня. Устойчивые отношения отражены в методике построения и использования факторной модели для применения в составе инструментального обеспечения Федеральной системы управления рисками в сфере экономики. Методика является основой для разработки соответствующей информационной технологии. Задача анализа ситуаций рисков и угроз в контексте формирования информационной технологии на основе факторной модели для использования на федеральном уровне рассмотрена впервые. При формировании факторной модели предложено использовать методологию анализа рисков, построенную на витальном подходе к исследованию субъектных систем. Раскрыто содержание основных этапов и представлена структурно-функциональная схема анализа конкретных ситуаций угроз и рисков. Основные компоненты методики: фиксация угрозы, рискового события по данным мониторинга, выбор из банка факторных моделей модели-прототипа, построение или коррекция структуры факторной модели, составление информационной модели угроз, рисковых событий и их источников, выбор моделей описания факторов и их взаимодействия, организация привлечения экспертов и других источников для оценки неизвестных значений, дополнение информационной модели угрозы, рискового события и источника, параметров и исходных данных факторной модели, проведение моделирования риска с использованием факторной модели, идентификация контуров «возбуждения» риска, идентификация уязвимостей, анализ источника (субъекта) угроз и рисков, составление отчета, загрузка факторной модели в банк моделей..[Н2]

Бесплатно

Методика обработки экспертной информации о качестве научных статей

Логунова О.С., Ильина Е.А., Окжос К.М., Кочержинская Ю.В., Попов С.Н.

Статья научная

Процесс рецензирования является важным этапом при отборе рукописей для публикации. Низкокачественные статьи отрицательно влияют на репутацию научного журнала. Существующие способы организации процесса рецензирования требуют больших временных затрат на обработку рецензий. Целью работы является сокращение временных затрат редакторов на отбор рукописей за счёт использования системы принятия решения для частичной автоматизации процесса рецензирования. Представленный алгоритм работы математического обеспечения системы поддержки принятия решения о качестве научных статей включает: оценивание рукописи экспертами по предложенным критериям, определение уровня качества критерия и уровня качества рукописи. Использование математического обеспечения позволяет снизить временные и трудовые затраты редактора в процессе отбора статей. Предложена унификация процесса рецензирования, за счёт использования системы критериев, мер качества и рекомендаций по их оцениванию. Унификация позволяет снизить уровень субъективизма рецензентов и отобрать лучшие статьи для публикации в журнале.

Бесплатно

Методика обучения топологическому проектированию конструкций на основе моделей тела переменной плотности

Болдырев А.В., Павельчук М.В.

Статья научная

В статье рассмотрены принципы обучения топологическому проектированию конструкций. Приведена онтология предметной области «Проектирование силовой схемы конструкций». Предложена методика обучения автоматизированному проектированию силовых схем конструкций с применением модели деформируемого твёрдого тела переменной плотности. Учебный процесс основывается на методах креативной педагогики и осуществляется в среде учебно-научного виртуального предприятия. Представлена классификация учебных заданий на проектирование силовых схем конструкций. Задания характеризуются множественностью технических решений и неопределённостью в процессе принятия решений по рациональной силовой схеме конструкции. Приведён пример учебной задачи с пространственной проектной областью, иллюстрирующий проектирование силовой схемы фюзеляжа самолёта в зоне выреза на основе модели деформируемого твёрдого тела переменной плотности. Рассмотрены вопросы диагностики результатов обучения топологическому проектированию конструкций. Представлены результаты педагогического эксперимента, демонстрирующие работоспособность предлагаемой методики обучения.

Бесплатно

Методика построения многоуровневой модели оценивания сложного объекта

Микони С.В.

Статья научная

Сокращение размерности модели, отражающей десятки разнообразных свойств сложного объекта, решается разбиением их на группы обобщённых свойств. Вместо опытного или экспертного подхода к формированию обобщённых свойств применён системный подход к формированию свойств верхнего уровня общности. Сущность подхода заключается в применении принципа проявления свойств объекта и его частей во взаимодействии с внешней средой. Предлагаемый способ выделения совокупности общих свойств сложного объекта применим не только к объектам разного назначения, но и разной природы (искусственной и естественной), что позволяет применять его к человеко-машинной системе. Для связывания свойств различных уровней общности применяется логико-лингвистический анализ понятий, соответствующих используемым показателям. Лингвистический анализ заключается в извлечении существенных признаков из определений понятий, а логический анализ - в определении родовидовой связи между существенными признаками сопоставляемых показателей. Предложенная методика демонстрируется на примере построения структуры показателей привязной высотной платформы на базе мультикоптера. Отмечается возможность получения частичных оценок платформы в отсутствие полноты характеризующих их показателей.

Бесплатно

Методологические атрибуты управления

Герасимов Б.Н., Герасимов К.Б.

Статья научная

Проанализирована дефиниция «методология» в контексте различных факторов, затрудняющих её адекватное понимание, среди которых авторы отмечают, что предмет науки управления часто рассматривается только в виде процесса деятельности, без процесса мышления. Представлено авторское определение методологии, которое увязывает учение об управлении мышлением и деятельностью на основе тесно взаимодействующих атрибутов. Показано, что методология аккумулирует и предлагает совокупность инструментов для решения задач и проблем в любой отрасли знаний, в том числе в сфере управления. Рассмотрены пять групп методологических инструментов: направляющие, созидающие, преобразующие, содержательные и оценочные в контексте конкретных условий для исследования, построения и оценки деятельности экономических систем типа «организация». Показана онтология науки управления, включающая совокупность атрибутов всех разделов науки управления (теории, методологии, технологии), а также основные атрибуты практики управленческой деятельности. Новым является подход к формированию разделов науки управления, содержательному наполнению этих разделов, а также к обоснованию их места в управлении применительно к деятельности различных типов систем в социальном и экономическом пространстве.

Бесплатно

Методы защиты метаданных в формате XML

Воробьев В.И., Монахова Т.В.

Статья научная

В статье рассматривается защита метаданных, представленных в формате XML и родственных языков. При этом данные о предметной области упорядочиваются с применением онтологических методов. Предложена трёхкомпонентная онтологическая модель системы защиты данных на основе онтологических представлений данных о предметной области в части защищаемых данных и потенциальных угроз. Разработан шаблон классификации данных, который позволяет детализировать соответствующие классы, вносить конкретные элементы данных и отсекать неиспользуемые классы или их подклассы. На основе онтологических представлений защищаемых данных и актуальных угроз в соответствии с политикой безопасности строится онтологическая модель средств защиты, реализуемых в разрабатываемой системе. Обсуждены языки описания метаданных. Для защиты XML-документа предлагается использовать методы обфускации и текстовой стеганографии. Предложен алгоритм модифицированного метода обфускации со случайной выборкой части кода. Построена блок-схема алгоритма, пригодного для проектирования средств защиты метаданных. Пояснен отказ от использования в данном случае документа XML в роли стегоконтейнера. Разработаны рекомендации по способу и последовательности применения онтологических методов защиты метаданных. Приводится описание особенностей применения методов обфускации и текстовой стеганографии.

Бесплатно

Методы и средства сопряжённого взаимодействия автономных интеллектуальных систем распределённого управления ресурсами предприятия

Ларюхин В.Б.

Статья научная

Анализируется проблема многоуровневого управления ресурсами крупных предприятий и связанные с ней ограничения каскадного подхода, реализуемого в современных автоматизированных системах управления. Отмечается, что каскадный подход приводит к задержкам в процессах управления, росту сложности управления и значительным расхождениям между планами на разных уровнях управления, срывам сроков и выходу за бюджеты заказов. Предлагается распределённый подход, который предполагает создание автономных интеллектуальных систем управления ресурсами подразделений, формирующих стратегические планы и ведущих оперативное управление; сетевое сопряжённое взаимодействие указанных систем для согласования и синхронизации планов по событиям, поступающим в реальном времени. Разработан метод создания распределённых автономных систем управления ресурсами предприятий. Показана возможность реализации подхода в рамках цифровой экосистемы на базе сетецентрической платформы с вертикально-горизонтальными взаимодействиями указанных систем. Представлены результаты разработки и внедрения подхода на промышленных предприятиях по проектированию, производству и эксплуатации высокотехнологической продукции, требующей раздельного позаказного планирования и учёта. Обсуждаются перспективы развития подхода для формирования цифровых двойников отраслевых цепочек кооперации предприятий.

Бесплатно

Методы извлечения и анализа терминологических структур смежных предметных областей (на примере методологии)

Губанов Д.А., Новиков Д.А.

Статья научная

В работе предложен автоматизированный экспертный подход к извлечению терминологических структур из монографий. Постулируется, что содержание предметной области целиком отражается в некоторой монографии, это позволяет извлекать и анализировать терминологические структуры без использования заранее подготовленного корпуса специализированных текстов предметной области. В рамках подхода рассмотрена процедура итеративного извлечения и анализа терминологических структур, регулирующая работу эксперта с монографией и позволяющая ему контролировать процесс. Предложены методы сравнительного анализа терминологических структур двух смежных предметных областей. Возможности разработанного подхода продемонстрированы на примере общей методологии и методологии комплексной деятельности.

Бесплатно

Метрики сложной детерминированной системы

Цветков В.Я., Буравцев А.В.

Статья научная

Статья посвящена исследованию сложных детерминированных систем. Даётся анализ понятия сложной системы, применяемой при рассмотрении разных проблем и явлений. Показано, что классические определения сложных систем не учитывают количество элементов и ёмкость формального описания сложной системы. Рассмотрено описание сложных систем, предложенное Г. Ржевским, которое не включает закрытые и детерминированные системы. Показано, что теория сложных систем, которую развивает Хироки Саяма, является более общей по отношению к теории систем Берталанфи и Месаровича. Авторы анализируют метрики Холстеда, применяемые в области программного обеспечения, и доказывают их ограниченную применимость к описанию сложных детерминированных систем. Вводится понятие формального описания сложной детерминированной системы. Для дифференциации сложных систем по количеству элементов и содержательности вводятся три метрики сложной детерминированной системы. Даётся описание и обоснование этих понятий. Раскрывается основная проблема описания сложных детерминированных систем - нахождение баланса между простотой описания модели системы и сохранением существенных характеристик сложности системы.

Бесплатно

Механизмы принятия оптимальных решений в управлении развитием "умного города"

Пиявский С.А., Киселев Д.В.

Статья научная

Устойчивое развитие городов должно происходить на основе инновационных, в первую очередь инфокоммуникационных, технологий. Эти технологии должны использоваться наиболее эффективным образом, причём население должно иметь необходимые «умные» компетенции и инструментарий, чтобы полноценно участвовать в принятии всех необходимых решений. В статье предлагаются соответствующие методология и математический аппарат для принятия сложных решений, основанные на методах системного анализа, математического и компьютерного моделирования, многокритериальной оптимизации. Разработаны: организационно-методическая процедура моделирования, оптимизации и согласования решений; математическая модель согласования интересов различных заинтересованных групп при принятии решений о развитии города; основные проектные решения по созданию городского портала, обеспечивающего непосредственное участие населения в согласованном принятии решений. В основе предложенного подхода - метод универсальных коэффициентов, позволяющий различным заинтересованным группам в удобной для них форме наиболее полно представлять собственные предпочтения и предвидеть последствия принимаемых решений. Разработанная математическая модель принятия решений в рамках концепции «умного города» носит оптимизационный характер и позволяет на основе введённых в неё отдельных мероприятий формировать согласованный план развития «умного города».

Бесплатно

Мечты студентов как составляющая проектирования будущего страны

Куприянычева Э.Б.

Статья научная

В статье анализируются результаты проведенного социологического опроса студентов Самарского университета. Цель опроса - изучить мечты студенческой молодежи, выявить индивидуальные мечты, образ коллективной мечты студенческой молодежи. Тема актуальна, потому что то, о чём в настоящее время мечтают студенты, многие из них будут воплощать в реальность по окончании ВУЗа. Результаты исследования показали, что большинство студентов мечтает заниматься любимым делом, создать хорошую семью и иметь возможность путешествовать по миру. При этом ценность богатства для российских студентов значительно ниже, чем для американских студентов. Готовы самостоятельно, без посторонней помощи реализовывать свои мечты около 60% студентов, но предпринимают конкретные шаги в этом направлении (обладают необходимой силой воли, ежедневно занимаются самообразованием и самосовершенствованием) не более 30% опрошенных. Образ жизни, который мечтают вести студенты, ориентирован не на производство, творчество, а на потребление и развлечение. Ни один студент не указал, что он мечтает изобрести, разработать, создать новый продукт. Для выявления перспектив будущего страны важную роль играет образ России в глазах молодежи. Для большинства опрошенных это неоднозначный герой: неуничтожимый воин-защитник, который, как Илья Муромец, дремлет до поры и просыпается, чтобы победить агрессора и зло, креативный, но не способный использовать плоды своего творчества.

Бесплатно

Многоагентные системы полуавтоматического проектирования в машиностроении на базе механизма объект-функции

Евгенев Г.Б.

Статья научная

Предложена методология создания систем полуавтоматического проектирования изделий машиностроения с использованием технологий искусственного интеллекта. Методология основана на многоагентных методах создания баз знаний и пригодна для разработки систем проектирования и управления цифровых интеллектуальных производств. В качестве унифицированной модели агента предложена объект-функция с разбиением атрибутов на подмножество входных и выходных атрибутов метода агента. Объект-функция рассматривается как унифицированный модуль создания многоагентных систем. Предложены модели представления агента. Показано, что при таком представлении агент эквивалентен правилу-продукции, являющемуся модулем базы знаний. Наименования переменных модуля знаний должны выбираться из словаря, который может быть составлен с использованием различных естественных языков. Механизмы модулей знаний должны обеспечивать реализацию всех функций, которые могут потребоваться при формировании баз знаний. При использовании технологии экспертного программирования процесс формирования модулей знаний, их трансляции с получением на одном из традиционных языков объектных или исполняемых модулей и тестирования производятся как одна операция. После получения необходимого набора модулей производится генерация метода, использующего подмножество модулей знаний. Показано, что кооперативное решение комплексных задач обеспечивается системой агентов.

Бесплатно

Многоаспектное моделирование ситуаций в задачах обеспечения функциональной безопасности аппаратно-программных комплексов

Гвоздев В.Е., Бежаева О.Я., Сафина Г.Р.

Статья научная

Функциональная безопасность является латентной характеристикой аппаратно-программных комплексов (АПК) и объективно характеризуется удовлетворённостью потребителей поведением АПК. В работе рассматривается подход к решению задач, связанных с управлением проектом, на основе анализа динамических характеристик функциональной безопасности конфликтных ситуаций в системе управления проектом. Для анализа ситуаций, возникающих при управлении проектами создания АПК возможно использование моделей, известных как системные архетипы. Рассмотрены информационная сущность ситуаций и основы многоаспектного моделирования. Методическую основу исследований составляет сочетание динамических моделей параметров, характеризующих функциональную безопасность, и структурных моделей, соответствующих конфликтным ситуациям, возникающим при обеспечении требуемого уровня функциональной безопасности. Рассмотрены примеры многоаспектного моделирования ситуаций, где в качестве событий выступают проявления латентных дефектов. В результате исследований: определены информационные сущности ситуаций, предложены концептуальные основы многоаспектного моделирования ситуаций, возникающих при управлении функциональной безопасностью АПК, выделены базовые этапы построения системы структурных и динамических моделей ситуаций на разных стадиях жизненного цикла АПК. Полученные результаты могут быть использованы для принятия решений о целесообразности внесения изменений в структуру системы обеспечения функциональной безопасности АПК.

Бесплатно

Мобильное приложение для поиска оптимального маршрута в университетском городке

Дусакаева С.Т., Савинов В.В.

Статья научная

Рассмотрена задача разработки мобильного приложения для поиска оптимального маршрута в университетском городке. Математическую основу проектирования мобильного приложения составляет задача поиска кратчайшего пути в графе, вершинами которого являются учебные аудитории, лаборатории, библиотеки, кафедры, деканаты и т.п. в корпусах университета. Проведён анализ основных характеристик существующих на рынке мобильных приложений для пешей навигации, выявлены их достоинства и недостатки. Рассмотрены известные алгоритмы поиска кратчайшего пути в графе: алгоритм поиска в ширину, жадный алгоритм поиска кратчайшего пути, алгоритм Дейсктры. Для рассматриваемой задачи разработаны программная реализация и вспомогательный сервис по созданию карт и приведения их к формату, в котором автоматически создаётся граф для работы приложения. Новизна предложенной разработки заключается в возможности отображения, добавления и редактирования различных карт. Дальнейшее совершенствование разработанного мобильного приложения может быть осуществлено в направлении повышения точности навигации за счёт объединения алгоритмов поиска путей в графе, а также в переводе карт из 2D- в 3D-пространство. Результаты исследования могут быть использованы для поиска оптимальных маршрутов в других университетах.

Бесплатно

Мобильные обучающие системы и онтологии

Родзин С.И., Родзина Л.С.

Статья научная

В статье предлагается сценарий обучения и модель открытой архитектуры контекстно-зависимой системы мобильного обучения. Разрабатывается структура системы управления контентом на основе семантического веба. Структура системы управления контентом включает четыре основных элемента: онтологии метаданных, онтологии конкретной предметной области, которая описывает структуру индексации ресурсов, а также модели сценариев обучения и адаптивного выбора учебных ресурсов. При построении системы управления контентом предлагается использовать модель на основе вероятностных автоматов. Контекстно-зависимая система обучения должна уметь персонализировать наилучший стиль обучения. С этой целью предлагается использовать аппарат байесовских сетей и эволюционных вычислений.

Бесплатно

Модели возникновения ошибок на предпроектной стадии разработки компонент информационно-вычислительных систем

Гвоздев В.Е., Бежаева О.Я., Насырова Р.А.

Статья научная

В работе дан обзор подходов к исследованию ошибок в спецификациях требований, выделены системообразующие факторы ошибок предпроектной стадии, предложена когнитивная карта ошибок предпроектной стадии, проведён анализ её адекватности. Отмечается важность дальнейшего развития построения формальных моделей процессов, в ходе реализации которых возникают ошибки. Процессам предотвращения дефектов в спецификациях внешнего облика поставлен в соответствие известный архетип «пределы роста» и показано, что существует предел возможностей по предупреждению дефектов, обусловленный как неопределённостью проблемной ситуации, так и компетентностью разработчиков требований. С использованием совокупности структурных моделей процессов предпроектной стадии разработки компонент информационно-вычислительных систем показано, что дефекты в спецификациях внешнего облика обусловлены как особенностями когнитивных моделей субъектов, причастных к формированию требований, так и организацией формирования требований.

Бесплатно

Модели и методы индивидуализации электронного обучения в контексте онтологического подхода

Муромцев Д.И.

Статья научная

Рассматривается индивидуализация электронного обучения (ЭО) как совокупности процессов создания, развития, использования и утилизации цифрового контента и данных ЭО, описаны соответствующие онтологические модели и методы. Описан технологический стек для построения и реализации индивидуальных траекторий обучения, приведены примеры существующих систем, которые полностью или частично используют указанный стек технологий. Для эффективной обработки образовательных материалов и данных, формируемых системами управления обучением, предложена архитектура, позволяющая осуществить семантическое аннотирование и выделение в данных слоёв концептов различной степени абстракции. Эти слои включают: верхнеуровневые абстракции моделирования, общие концепты учебных материалов и образовательного процесса, специфические концепты для доступа и интеграции данных системы ЭО в терминах предметной области. Впервые в качестве формальной основы для индивидуализированного ЭО предложено использовать семантические модели, включающие аппарат векторных представлений графов знаний, который позволяет эффективно обрабатывать большие и сложные структуры данных, а также обладает гибкостью и выразительностью онтологического подхода. Последовательно рассмотрены основные аспекты, связанные с индивидуализацией в системах ЭО, в том числе: существующие технологии и онтологии для ЭО, моделирование индивидуальной траектории, семантическое аннотирование образовательных материалов, способы оценки знаний в индивидуализированном обучении, а также онтологическое моделирование когнитивного профиля обучаемого.

Бесплатно

Модели и методы онтологического анализа данных в задаче структурного анализа и синтеза технических решений

Семенова В.А., Смирнов С.В.

Статья научная

Исследуется потенциал и демонстрируется эффективность применения некоторых моделей и методов онтологического анализа данных в задаче структурного анализа и синтеза технических решений. В качестве рабочей методологии структурного проектирования рассматривается морфологический анализ и синтез компоновочных схем артефактов. Строится теоретико-множественная модель морфологического пространства решений для классической версии методологии, включающая функционально-структурные подсистемы проектируемого артефакта, варианты реализации этих подсистем и собственно потенциальные технические решения. Впервые в отличие от существующих версий такой формализации детально описываются отношения между сущностями предметной области морфологического анализа. Несовместимость вариантов реализации отдельно взятой функционально-структурной подсистемы проектируемого артефакта и ограниченную сочетаемость вариантов реализации различных функционально-структурных подсистем предлагается описывать в рамках единой модели, известной в онтологическом инжиниринге как «ограничения существования». Анализ одной из закономерностей, присущей этой модели, позволил строго обосновать распространенный в структурном проектировании подход к описанию ограниченной сочетаемости вариантов реализации различных функционально-структурных подсистем в форме запретов. Показываются преимущества использования ограничений существования для описания пространства решений, и строится «скелет» формальной онтологии предметной области морфологического анализа. Структурный синтез технического решения сопоставляется с методом семантической идентификации объекта, разработанным в рамках онтологического анализа данных для обработки неполной и противоречивой эмпирической информации о результатах измерения свойств объекта. Делается вывод о пригодности этого метода для решения задачи структурного синтеза при уточнении понятия «нормального» подмножества свойств и сведений об издержках и/или выгодах включения каждого отдельно взятого варианта реализации функционально-структурных подсистем проектируемого артефакта.

Бесплатно