Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника @vestnik-susu-ctcr
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника
Все статьи: 1119
Статья научная
Цель. Использование принципиально новых подходов для решения задачи структурного синтеза слабо формализованных объектов - с одной стороны, вызов времени, требующий сокращения времени разработки и получения качественных технических решений, с другой стороны, результат исследований, позволяющих использовать инвариантные переборные алгоритмы для решения задачи структурного синтеза. Решение указанной задачи предлагаемым способом требует создания множества данных и знаний, перебор которого даст искомый результат. Формирование данного множества, поддержание его в корректном и актуальном состоянии - серьезная задача, требующая выработки новых подходов, формализации продиктованных этими подходами процессов и разработки алгоритмов. Методы. Этапами формирования указанного множества являются: сбор данных о существующих технических решениях, их формальное описание, обобщение этих описаний с формированием некоторой структуры, позволяющей однозначно идентифицировать каждый существующий объект и создавать новый путем комбинации имеющихся знаний или путем модернизации известных технических решений. В качестве структуры, обобщающей данные конкретной области знаний, предлагается использовать классификатор, особенностью которого является то, что при его организации реализованы два метода создания: иерархический и фасетный. Создание такого классификатора и поддержание его в корректном состоянии - задача, позволяющая решить проблему формирования информационного обеспечения систем структурного синтеза слабо формализованных объектов средней и высокой степени сложности. Результаты. Процесс создания такого классификатора сталкивается с рядом проблем, выявление которых - первый шаг в направлении разработки качественного информационного обеспечения. Указанные проблемы возникают на каждом из этапов анализа предметной области (анализ существующих вариантов исполнения объектов; обобщение знаний о рассмотренных объектах; дополнение (расширение) классификатора). Причинами их возникновения могут стать нарушение принципа достаточности при анализе и декомпозиции, нарушение иерархичности структуры при обобщении в процессе построения модели предметной области, нарушение признаков обязательности и необязательности при синтезе и расширении модели, основу которой составляет классификатор. Заключение. Выявление указанных проблем и исследования процесса их недопущения и преодоления - важная задача, решение которой позволит максимально формализовать процесс создания классификатора как информационной модели системы структурного синтеза.
Бесплатно
Классификационные факторы процесса структурного синтеза дискретных объектов
Краткое сообщение
Автоматизация проектирования - актуальнейшая задача, от решения которой во многом зависит качество создаваемого объекта, а также эффективность деятельности предприятия, направленная на создание такого объекта. Возможность автоматизации этапов проектирования определяется наличием алгоритмов решения возникающих при этом задач, то есть уровнем формализации. Одним из этапов проектирования объектов является выбор их структуры - структурный синтез, будь то конструкция изделия машиностроения, технологический процесс изготовления изделия, образовательный процесс в вузе по подготовке специалиста или деятельность вуза или промышленного предприятия в целом. Автоматизация этапа структурного синтеза - трудоемкая и сложная задача, поскольку для большинства объектов отсутствует формализованное описание процесса, а значит, немаловажную роль играет уровень квалификации и интуиция проектировщика. На сегодняшний день отсутствует единый универсальный подход к разработке автоматизированной системы, реализующей структурный синтез объектов. Это объясняется, во-первых, различной природой объектов, структурный синтез которых надо автоматизировать, во-вторых, разным объемом знаний, накопленных в каждой конкретной предметной области, и уровнем их формализации, в-третьих, уровнем сложности самого объекта проектирования. Существуют различные подходы к разработке автоматизированных систем структурного синтеза. Как правило, они определяются алгоритмами предметной области и реализуются интуитивно исходя из представления о процессе формирования структуры объекта синтеза у специалиста-предметника. Анализ особенностей объектов проектирования позволил не только предложить классификацию этих объектов, но и сформулировать классификационные факторы процесса структурного синтеза, позволяющие в зависимости от существующей ситуации в предметной области выбрать идеологию автоматизации процесса структурного синтеза.
Бесплатно
Кластерное программное обеспечение автоматизированной информационной системы
Статья научная
Предлагается новый подход к созданию кластерной структуры программного обеспечения, обеспечивающей наибольшую защиту от получения злоумышленником контроля над системой поддержки принятия решений, а также высокую устойчивость к порче и взлому. Рассматривается подход к решению проблемы безопасности программного обеспечения информационных систем путём кластеризации его на модули. Показана возможность формального построения таких структур методами теории множеств и теории категорий. Доказано, что множество модулей удовлетворяет всем постулатам и аксиомам теории категорий, следовательно является категорией. Определены условия фрактального представления автоматизированной информационной системы от уровня структурных модулей системы до уровня микрокоманд с выделением конкретных объектов и морфизмов на уровнях иерархии.
Бесплатно
Кластерный метод формирования учебных модулей
Статья обзорная
В статье рассматривается решение задачи формирования библиотеки модулей вуза. Предложенный алгоритм позволяет сформировать минимальное для конкретного вуза множество модулей, что позволит проектировать основные образовательные программы с минимальными трудозатратами и уменьшить для преподавателей трудоемкость формирования УМК
Бесплатно
Количественная оценка влияния пандемии на динамику численности населения Оренбургской области
Краткое сообщение
Прогнозируемая численность населения и её динамика являются одними из основополагающих характеристик, необходимых для проведения адекватной региональной политики. В зависимости от демографических данных могут быть приняты или отклонены рассматриваемые инфраструктурные, промышленные, сельскохозяйственные, образовательные и другие проекты как на региональном, так и на муниципальном уровнях. Предсказываемая общенациональная демографическая динамика может также качественно влиять на принимаемые государством цели и характер их исполнения. В связи с продолжающейся пандемией COVID-19 особенно актуальным является развитие методов моделирования демографической динамики, позволяющих учитывать эпидемиологическую обстановку и оценивать значимость её влияния. Цель исследования. Разработать модель популяционной динамики в условиях пандемии. Количественно оценить влияние пандемии на динамику смертности по Оренбургской области. Исследовать среднюю ожидаемую продолжительность жизни населения в условиях пандемии. Материалы и методы. Для построения численных прогнозов и идентификации функциональных параметров использованы методы регрессионного анализа, в частности, метод линейной регрессии. Кроме того, использованы методы многомерной оптимизации, численного дифференцирования и интегрирования, а также численные методы решения гиперболических задач оптимального управления. Исследование выполнено в предположении, что динамика смертности по Оренбургской области подчиняется классическому закону Гомпертца. Для нахождения начального распределения численности населения использован метод градиентного спуска Adam. Результаты. Оценка интегральной характеристики свидетельствует об адекватности построенной демографической модели. Разработанная модель популяционной динамики в условиях пандемии позволяет учитывать и количественно оценивать влияние пандемии на демографическую динамику. Кроме того, представленная модель обеспечивает глобальное качество прогноза с ошибкой не более 1,5 %. Заключение. Результаты, полученные в ходе проведенного исследования, подтверждают ухудшение средней ожидаемой продолжительности жизни в период пандемии. Кроме того, влияние внешних факторов на динамику смертности у мужчин сильнее и затрагивает более широкий возрастной диапазон. Преимуществом предложенной модели является использование только базовых, общедоступных демографических данных, что облегчает её применение.
Бесплатно
Количественный анализ процедуры обезличивания персональных данных. Метод введения идентификаторов
Статья научная
Обезличивание - способ обработки персональных данных, целью которого является приведение этих данных в защищенное состояние, которое не позволяет злоумышленнику использовать их во вред физическому лицу. Результат обезличивания персональных данных зависит от их содержания и применяемого метода обезличивания. Нормативные акты определяют несколько методов обезличивания, но все они описываются качественными критериями. В статье производится количественный анализ одного из методов обезличивания - метода введения идентификаторов. Предлагается вариант технической реализации данного метода, включая решение проблемы необходимого и достаточного идентификационного набора атрибутов таблицы соответствий, определение требований к связующему идентификатору, а также рассмотрение возможных способов связи таблицы соответствий с обезличенными данными. На основе реального примера производится оценка эффективности метода по различным критериям. В том числе по техническим критериям (невозможность идентификации, с одной стороны, и возможность деобезличивания с применением имеющихся дополнительных данных, с другой стороны), а также по экономическим критериям (окупаемость). На базе показателей вероятности идентификации и степени обезличивания персональных данных приводятся рекомендации по повышению эффективности данного метода обезличивания персональных данных.
Бесплатно
Статья научная
Цель исследования: повышение точности прогнозирования спроса на продовольственные товары в условиях высокой волатильности и сложной сезонной структуры для последующей интеграции в модули управления запасами ERP-систем, включая российские решения на платформе «1С». Материалы и методы. Предложен комбинированный метод на основе ансамбля SARIMA (англ. Seasonal Autoregressive Integrated Moving Average – сезонная авторегрессионная модель скользящего среднего) и многослойной LSTM-сети (англ. Long Short-Term Memory – сеть долгой краткосрочной памяти). Веса моделей определяются адаптивно на основе ошибки на валидационной выборке. Эксперимент проведён на реальных данных соревнования M5 Forecasting (Walmart), включающих временные ряды спроса по 120 наименованиям продуктов питания. Для оценки качества использованы метрики MAE, RMSE, MAPE и тест Дибальда – Мариано. Результаты. Предложенный ансамбль снижает среднюю абсолютную процентную ошибку (MAPE) до 52,96 % – на 1,1 % лучше SARIMA и на 14,0 % лучше LSTM. Статистическая значимость улучшения подтверждена тестом Дибальда – Мариано (p < 0,001). Анализ показал, что комбинация линейной интерпретируемости SARIMA и нелинейной гибкости LSTM обеспечивает устойчивость к выбросам и повышает точность в периоды резких колебаний спроса (например, перед праздниками). Практическая ценность работы заключается в возможности снижения уровня дефицита и избыточных запасов за счёт более точного прогноза спроса. Заключение. Разработанный метод демонстрирует высокий потенциал для интеграции в ERP-системы российского ритейла, где требуется баланс между точностью, интерпретируемостью и автоматизацией. Результаты позволяют рекомендовать ансамбль для внедрения в модули автоматизированного планирования закупок и управления товарными запасами.
Бесплатно
Комбинированный метод синтеза антенной системы с рефлектором сложной формы
Статья научная
Задача проектирования антенной системы с заданными требованиями к полю излучения в вертикальной и горизонтальной плоскости решается комбинированным методом синтеза, включающим в себя формулировки как внешней, так и внутренней задачи. Для решения внешней задачи синтеза амплитудное распределение функции возбуждения антенной решетки считается известным, его вид определяется использованием широкополосных мостов-делителей. Реализация оптимального фазового распределения в виде отрезков фидерных линий приводит к необходимости учета неравномерности фазового распределения в заданной полосе частот. Требования к заданной диаграмме направленности в вертикальной плоскости учитываются с помощью функционала специального вида, в состав которого введены весовые коэффициенты для управления синтезируемым фазовым распределением. Решение внешней задачи синтеза формы рефлектора производится переходом к эквивалентной двумерной задаче. Численное решение интегрального уравнения I рода методом коллокаций используется для оптимизации функционала, который учитывает требования к полю излучения в горизонтальной плоскости. В методе коллокаций используются формулы Гаусса - Лежандра и эффективная организация вычислительного процесса. Полученные результаты показывают высокую эффективность и универсальность предложенного метода синтеза антенной системы.
Бесплатно
Коммуникация как ключевой элемент построения полезных корпоративных информационных систем
Краткое сообщение
Введение. На сегодняшний день в мире используется большое количество методик и подходов к управлению процессом разработки корпоративных информационных систем. Но не многие организации, использующие те или иные методологии, понимают, насколько важен отлаженный процесс коммуникации между отдельными группами сотрудников, которые трудятся над созданием корпоративных информационных систем различного рода. Цель исследования. Обосновать необходимость построения и отладки системы коммуникации внутри компаний и между ними, а также показать, насколько ценно вкладывать ресурсы в это направление развития процессов, целью которых является повышение эффективности деятельности компании. Материалы и методы. Рассматриваются исследования компаний по изучению мотивации соискателей при устройстве на работу. Анализируются основные положения Agile-манифеста. Дается оценка последствиям недостаточной коммуникации или нарушения ее функционирования. Результаты. В статье авторами делается попытка оценить негативное воздействие на операционные издержки в работе ИТ-подразделения вследствие неотлаженной или нарушенной коммуникации внутри команды. Также обосновывается важность ролей владельца продукта и Scrum-мастера в работе успешной и эффективной команды. Даются практические советы по построению и налаживанию системы коммуникации в команде и по тому, как распространить создаваемую внутрикорпоративную культуру общения с уровня команды на уровень всей компании для дальнейшего успешного развития всего бизнеса в целом и отдельных проектов в частности.
Бесплатно
Статья научная
Разработана общая математическая модель поддержки принятия решения в задаче оптимизации комплектования библиотечного фонда, позволяющая осуществлять его пополнение и обновление требуемыми источниками удовлетворения информационных потребностей пользователей библиотечных ресурсов и учитывающая ограниченность в финансировании по приобретению новых изданий. В качестве критерия оптимальности выступает востребованность библиотечных ресурсов. Предложен формализованный подход к интерпретации отношения пользователей к удовлетворению своих информационных потребностей. Для сокращения размерности пространства возможных решений построена модельная аппроксимация поставленной задачи оптимизации. В основе перехода от многокритериальной задачи оптимизации к её модельной аппроксимации положены идеи выявления наиболее важных признаков пространства возможных значений и сегментации читательской аудитории. При определении значимых признаков в каждой задаче классификации применялись метод интеллектуального анализа данных, метод анализа стратегических альтернатив и теория нечетких множеств в соответствии со спецификой решаемой задачи. Построенная модель позволяет учитывать не только влияние разных факторов на качество комплектования книжного фонда, но и ограничения, диктуемые недостаточностью финансирования деятельности библиотек.
Бесплатно
Комплексный механизм управления развитием организации
Статья научная
Рассматривается комплексная технология (механизм) разработки системы управления развитием организаций (СУРО). Эта технология включает в себя пять этапов. Цель каждого этапа определяется путем декомпозиции основной цели развития. Дается описание задач, решаемых на каждом этапе. Первый этап связан с формированием интегральной (комплексной) оценки состояния организации (текущего и планируемого). Интегральная оценка определяется на основе дихотомического дерева свертки критериев оценки по различным направлениям деятельности организации. При этом для каждого критерия задается качественная шкала оценивания. На втором этапе формируется потенциал развития организации, то есть множество мероприятий, проведение которых улучшает оценки по одному или нескольким критериям. Каждое мероприятие (проект) оценивается по величине затрат на его реализацию и величине эффекта. Третий этап играет центральную роль. На этом этапе определяется программа развития организации, то есть программа повышения комплексной оценки до требуемой величины с минимальными затратами. При этом учитывается наличие многоцелевых и взаимозависимых проектов, а также риски. На четвертом этапе разрабатывается календарный план при заданном графике финансирования по критерию минимизации времени или упущенной выгоды. Пятый этап посвящен методам корректировки программы и разработке систем стимулирования. Для каждого этапа дается описание механизмов управления и оптимизационных моделей.
Бесплатно
Компьютерная технология изготовления медицинских имплантатов методом послойного лазерного спекания
Статья научная
Описывается технология автоматизированного проектирования сложнопрофильных имплантатов с использованием индивидуальных топографо-анатомических данных пациента и дальнейшее изготовление имплантатов из титаносодержащих порошков методом селективного лазерного спекания при компьютерном управлении процессом.
Бесплатно
Компьютерное моделирование тросовой грозозащиты двухцепной ЛЭП класса напряжения 110 кВ в Simulink
Краткое сообщение
В статье рассматривается проблема повышения качества грозозащиты за счет более точного расчета её параметров. В качестве средства защиты выбран защитный трос. Актуальность задачи обусловлена необходимостью повышения качества и бесперебойности энергоснабжения в современных условиях. В качестве объекта исследования выбран участок реальной сети электрических соединений напряжением 110 кВ в виде воздушных линий на опорах ПБ-100-8, к которым подключены разнородные потребители. Экспериментально установлено, что потребители оказывают друг на друга взаимное влияние. В этих условиях затруднительно применить традиционные методы расчета грозозащиты. Цель исследования - анализ влияния проводника грозотроса на переходные процессы реальной двухцепной воздушной линии электроснабжения. Материалы и методы. В пакете Simulink разработана имитационная модель взаимодействия элементов системы электроснабжения, выключателей и потребителей, воспроизводящая различные режимы работы сети: холостой ход, работу под нагрузкой, короткое замыкание. Ограничение перенапряжений в модели не учитывается в целях исследования. Недостающие данные получены из сторонних источников и с помощью программы Google Earth. Адекватность модели доказана путем сравнения результатов с экспериментальными данными, в том числе расчетами взаимного влияния потребителей. Результаты. Разработан сценарий моделирования, предусматривающий несколько переключений и коротких замыканий в сети. Проанализировано влияние грозозащитного троса в различных режимах работы. Путем анализа осциллограмм сети изучено взаимное влияние проводников разных цепей высоковольтной линии. Показано, что это влияние существенное, и его необходимо учитывать при расчете параметров средств грозозащиты. Оценено обратное влияние грозозащиты на электрическую сеть. Заключение. Разработанная модель может использоваться для широкого круга сетей 100 кВ, оснащенных средствами грозозащиты. В данном случае подтверждена эффективность выбранного защитного троса. Важным частным выводом из результатов моделирования является заключение о несущественной (менее 1 %) потере мощности в сети из-за организации тросовой грозозащиты.
Бесплатно
Компьютерные технологии выполнения схем электрических принципиальных с учетом требований ГОСТ ЕСКД
Статья научная
Показано, что на практике схемы электрические принципиальные удобно выполнять в графическом пакете AutoCAD, при этом необходима его настройка в соответствии с российскими ГОСТ Единой системы конструкторской документации. Приведена последовательность выполнения схем и заполнения перечня элементов. Для практической реализации способа «вставки», способа «дорисовки» и комбинированного способа в табличной форме приведены условно графические обозначения элементов схем и их размеры, а также размеры форматов, основных надписей, перечня элементов и таблиц выводов в соответствии с ГОСТ ЕСКД. Дан пример выполнения и оформления схемы. При выполнении схем, учитывая актуальность импортозамещения, вместо зарубежного пакета AutoCAD целесообразно использовать его полный аналог, а именно графический пакет NanoCAD - универсальную САПР-платформу, разработанную компанией ЗАО «Нанософт» (Россия).
Бесплатно
Конвейерный логический идентификатор
Краткое сообщение
Рассматривается построение конвейерного логического идентификатора, работающего по принципу ассоциативного процессора. Конвейерная сеть на операторах логической свертки сигналов позволяет обнаруживать в последовательном потоке сигналов заданную комбинацию.
Бесплатно
Конструкция антенной системы с рефлектором сложной формы
Статья научная
Разработана конструкция антенной системы с рефлектором сложной формы. Антенная система представляет собой линейную фазированную решетку из восьми широкополосных излучателей. В статье рассмотрена конструкция широкополосного излучателя с рефлектором. Широкополосность излучателя реализуется большим сечением плеч вибратора. Включение в точке питания излучателя четвертьволнового короткозамкнутого шлейфа на симметричной линии передачи обеспечивает симметрирование питания. Согласование излучателя в широкой полосе частот достигается размещением вблизи плеч излучателя пассивного короткозамкнутого вибратора. Форма вибратора и его положение определяются экспериментально. Рефлектору придана специальная форма для обеспечения электрических свойств излучателя. Рассмотрена конструкция диаграммообразующей схемы для реализации заданного АФР антенной решетки. В формировании фазового распределения решетки участвуют предварительно рассчитанные длины соединительных кабелей. Для защиты антенной системы от климатических факторов конструкцией предусмотрено применение плоского обтекателя и листового стеклотекстолита. Представлены результаты экспериментального исследования опытных образцов отдельных излучателей и антенной системы в целом. При изготовлении антенной системы используются листовые алюминиевые сплавы с применением вырубки, гибки, сварки, нанесения проводящего защитного покрытия. Это обеспечивает низкую стоимость антенной системы, хорошие массогабаритные параметры и высокую технологичность конструкции.
Бесплатно
Концептуальная модель принятия решений по развитию персонала машиностроительного предприятия
Статья научная
Рассматриваются вопросы совершенствования системы обработки информации с целью обеспечения деятельности по управлению развитием персонала. На основе применения системного подхода и управленческого цикла Деминга - Шухарта проводится декомпозиция системы и предлагается обобщенная концептуальная модель. Анализ обобщенной концептуальной модели позволяет выделить две основные функции системы обработки информации: оценку уровня готовности персонала к осуществлению основной деятельности предприятия и формирование оптимального плана развития персонала. Рассмотрение этих задач в рамках аналитического стратегического планирования позволяет выявить основные из особенности. Оценка уровня готовности персонала рассматривается как решение прямой задачи планирования, а формирование оптимального плана развития персонала - в рамках решения обратной задачи планирования. Проведенное исследование позволяет сформировать структуру системы обработки информации.
Бесплатно
Концептуальная модель реально-виртуальной лаборатории
Статья научная
В статье предложена структурно-функциональная схема реально-виртуальной лаборатории, определены основные блоки реально-виртуальной лаборатории и связи между ними. Для целей формализации введены модули информационного образования, иллюстрирующие преобразования каждым блоком входных и внутренних переменных и характеристик в выходные. Также кратко рассмотрены некоторые дистанционные реально-виртуальные лаборатории с приведением их структурных схем. Описаны элементы, входящие в дистанционные реально-виртуальные лаборатории, с приведением описания функций, выполняемых в лабораториях. Цель. Разработать концептуальную модель реально-виртуальной лаборатории, предложив ее структурно-функциональную схему и определив основные блоки реально-виртуальной лаборатории, их функции, а также связи между ними. Методы. Для разработки новой структуры для реально-виртуальной лаборатории необходим анализ известных научных результатов и практических решений, для чего используются научные публикации, размещенные в различных источниках на английском и русском языках, а также методы программирования современных контроллеров, средств их связи с компьютером и лабораторным оборудованием и методы сетевого программирования. Результаты. Сделан краткий обзор существующих дистанционных лабораторий с приведением их структуры и описанием механизма взаимодействия удалённого пользователя с лабораторией. Предложена структурно-функциональная схема реально-виртуальной лаборатории, определены ее основные блоки и связи между ними. Для целей формализации введены модули информационного преобразования, иллюстрирующие преобразования каждым блоком входных и внутренних переменных и характеристик в выходные. Заключение. В результате рассмотрения некоторых реализаций удалённых лабораторий был сделан вывод, что большинство из них построены с использованием зарубежной платной среды разработки. В связи с этим, принимая во внимание общую ситуацию в мире и конкретно в нашей стране, было сделано умозаключение, что разработка своей собственной реализации удалённой лаборатории в отечественной среде разработки - это необходимая мера. В работе представлена структурно-функциональная схема РВЛ, отражающая ее блочную структуру. Процесс функционирования лаборатории отражают модули информационного преобразования входных переменных и параметров в выходные характеристики. Данный формализм может быть использован для построения функциональной модели реально-виртуальной лаборатории.
Бесплатно
