Информационные технологии, моделирование и управление. Рубрика в журнале - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий
Определение комплексного показателя «Качество-цена» готовой продукции на примере производства резин
Статья научная
Предложен комплексный показатель «качество-цена» изготовленных резин. Сравниваются между собой различные образцы продукции.
Бесплатно
Определение комплексного показателя качество-цена готовой продукции на примере пищевого производства
Статья научная
Предложен комплексный показатель качество-цена хлебобулочных изделий. Сравниваются между собой различные образцы продукции.
Бесплатно
Статья научная
Ключевым компонентом эффективности параллельных вычислений является организация обмена данными между вычислительными узлами. Для повышения эффективности параллельных вычислений необходимо сокращать задержки на обмен данными. Для этого был разработан алгоритм перекрытия задержек обмена данными B+2R. В отечественных и зарубежных работах не рассматривается способ выбора числа слоёв дополнительно передаваемых данных R. Для возможности применения математического аппарата оптимизации в работе вводятся модели всех систем, влияющих на время выполнения параллельного расчёта. Вводится модель сети передачи данных и модель параллельного расчётного приложения. Время вычисления ячейки считается постоянной величиной, зависящей от конкретного расчёта. Вводится оценка времени счёта в зависимости от количества слоёв дополнительно передаваемых данных. Далее, вводится производная зависимости времени счёта параллельного приложения от количества слоёв дополнительно передаваемых данных. Наименьший действительный положительный корень получившегося кубического уравнения является минимумом времени счёта параллельного приложения. Может оказаться так, что уравнение не будет иметь действительных положительных корней, это соответствует существенно большему времени локальной сетки с приграничными слоями по отношению к задержкам обмена данными, что делает не целесообразным применение рассматриваемого алгоритма. Для проверки полученных зависимостей был проведён вычислительный эксперимент, результаты которого согласуются с прогнозируемыми величинами. Стоит отметить, что целью проведения вычислительного эксперимента является не столько совпадение полученного времени счёта параллельного приложения с данным числом слоёв данных и времени счёта вычисляемого по предлагаемой модели, сколько совпадение минимумов этих зависимостей. Это объясняется тем, что цель разработанной модели - достижение минимального времени счёта, а не его прогнозирование. Результатом работы служит зависимость, позволяющая по ряду параметров вычислительного комплекса и задачи определить оптимальное количество слоёв дополнительно передаваемых данных.
Бесплатно
Оптимальное управление отбором биомассы из аппарата
Статья научная
Представлен вариант решения задачи оптимального управления отбором биомассы из аппарата с использованием принципа максимума Понтрягина. В качестве критерия оптимальности выбрана максимальная продуктивность аппарата. На конечномерном пространстве определяется функция Понтрягина, функция Гамильтона и концевая функция. Для описания динамики развития популяции дрожжей используется уравнение Ферхюльста–Гаузе. Доказано, что оптимальное управление (в смысле выбранного критерия) возможно при найденных соотношениях коэффициента естественного роста ε и коэффициента β, учитывающего внутривидовую конкуренцию микроорганизмов. Для определения оптимального значения концентрации микроорганизмов и величины отбора биомассы необходимо по ходу процесса культивирования определять численные значения коэффициентов модели ε и β. Представлен метод определения коэффициентов модели и оптимального значения отбора биомассы из аппарата. Разработаны алгоритм и система оптимального управления отбором биомассы из аппарата, отличающаяся тем, что в ней используются найденные теоретические соотношения названных коэффициентов. Для исследования системы оптимального управления был проведен машинный эксперимент с использованием опытных данных о почасовом накоплении микроорганизмов, снятых на Воронежском дрожжевом заводе. Данные были получены для 13 часового процесса культивирования с отбором культуральной среды после 6 часа. Отбор ведется таким образом, что накопление (концентрация дрожжей) Х во время отбора остается неизменной при постоянном отборе культуральной среды. То есть забирается объем биомассы, равный объему среды, подаваемой с подпиткой. Получены графики почасового изменения концентрации дрожжей и динамика отбора. Анализ результатов показывает, что использование такой системы в процессе управления дрожжевым производством позволяет сократить время культивирования на 1 час.
Бесплатно
Оптимальное управление процессом культивирования в условиях инфицирования
Статья научная
Представлен вариант решения задачи оптимального управления подачей антибиотика в условиях инфицирования, заключающейся в выборе из области допустимых управлений оптимального, с целью достижения компромисса между потерями в производстве за счет наличия посторонней микрофлоры и затратами на ее подавление, обусловленное применением антибиотика. Наличие в готовой продукции, кроме полезной культуры, других микроорганизмов, в частности “диких“ существенно ухудшает качественные показатели конечного продукта (в частности, снижает срок хранения). В своеобразных условиях производства повышение качества целевого продукта за счет устранения инфекции возможно, в том числе, при использовании в процессе культивирования антибиотиков, но отсутствие эффективных алгоритмов и систем управления их подачей оставляет данный вопрос открытым. В качестве математической модели, адекватно описывающей ситуацию конкурентного взаимодействия двух популяций микроорганизмов (полезной и “дикой“) из-за потребления одного ресурса, используется система Лотки-Волтерра, адаптированная для микробиологического процесса. Ставится задача: найти закон управления U(t), принадлежащий допустимой области управлений. Управление, доставляющее минимум критерию оптимизации в соответствии с принципом максимума, определяется из условия максимума функции Гамильтона и вытекающей из нее канонической системы уравнений. Получена модифицированная сопряженная система уравнений в матричном виде. Решение системы дифференциальных уравнений найдено в аналитическом виде методом преобразования координат. В результате найден оптимальный, в смысле выбранного критерия, закон управления подачей антибиотика, позволяющий регулировать концентрацию посторонней микрофлоры в процессе культивирования микроорганизмов, учитывающий удельную скорость прироста “диких“ микроорганизмов.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время для повышения показателей эффективности и работоспособности сложных систем применяют средства автоматизации. Отмечена возрастающая роль информации, которая стала универсальным товаром для взаимоотношений между различными структурами. Наиболее актуальным становится вопрос ее защиты. Особое значение отводится оптимальному проектированию при построении систем защиты, позволяющему с наибольшей вероятностью выбирать наилучшие решения на множестве альтернатив. В настоящее время это становится актуальным для большинства промышленных предприятий, поскольку правильно спроектированная и внедренная система защиты будет являться залогом успешного функционирования и конкурентоспособности всей организации. Представлены этапы работ по построению системы информационной безопасности промышленного предприятия. Акцентировано внимание на одном из наиболее важных подходов к реализации оптимального проектирования - многоальтернативной оптимизации. В статье рассмотрена структура построения системы защиты с точки зрения различных моделей, каждая из которых дает представление об особенностях проектирования системы в целом. Особое внимание уделено проблеме построения системы информационной безопасности, поскольку она имеет наиболее сложную структуру. Обозначены задачи для процессов автоматизации каждого из этапов проектирования системы защиты информации промышленных предприятий. Дано представление о каждом из этапов работ при проектировании системы защиты, что позволяет наилучшим образом понять внутреннюю структуру построения системы защиты. Следовательно, дается возможность наглядного представления необходимых требований к построению надежного комплекса защиты информации промышленного предприятия. Тем самым дается возможность нивелирования рисков на ранних стадиях проектирования систем защиты, организации и определения необходимых типов программно-аппаратных комплексов для будущей системы.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время доля использования технологии облачных вычислений в современных бизнес процессах компаний неуклонно растет. Несмотря на то, что это позволяет снижать стоимость владения и эксплуатации ИТ инфраструктуры, существует ряд проблем связанных с управлением центрами обработки данных. Одной из таких проблем является эффективность использования имеющихся в распоряжении компаний вычислительных и сетевых ресурсов. Одним из направлений оптимизации является процесс управления трафиком облачных приложений и сервисов в центрах обработки данных (ЦОД). Учитывая многозвенную архитектуру современных ЦОД, такая задача весьма не тривиальная. Преимуществом современной инфраструктуры виртуализации является возможность использования программно-конфигурируемых сетей и программно-управляемых хранилищ данных. Однако существующие алгоритмические решения при оптимизации не учитывают ряд особенностей формирования трафика в сети с несколькими классами приложений. В рамках проведенного исследования решена задача оптимизации распределения трафика облачных приложений и сервисов для программно-управляемой инфраструктуры виртуального ЦОД. Предложена имитационная модель, позволяющая описать трафик в программно-конфигурируемых сегментах сети ЦОД, участвующих в обработки запросов пользователей к приложениям и сервисам расположенных сетевой среде, включающей в себя гетерогенную облачную платформу и программно-конфигурируемые хранилища данных. Разработанная модель позволила реализовать алгоритм управления трафиком облачных приложений и оптимизировать доступ системе хранения, за счет эффективного использование канала для передачи данных. В ходе экспериментальных исследований установлено, что применение разработанного алгоритма позволяет сократить время отклика облачных приложений и сервисов, и, как следствие, повысить производительность обработки запросов пользователей и снизить количество отказов.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается задача оптимизации управляющих воздействий в виде пищевых добавок в рецептурах колбасных изделий для устранения дефектов в мясном сырье при управлении производством. Предложена математическая постановка задачи и алгоритм ее решения. Формально задача классифицируется как комбинаторная задача целочисленного линейного программирования, целью которой является обеспечение набора функционально-технологических и вкусо-ароматических свойств конечного продукта при минимальной стоимости единицы массы пищевых добавок. Предложенный алгоритм решения реализует метод пошагового построения решения с отсевом неперспективных вариантов, определяемых на основе рекуррентных соотношений. Рассмотрен пример определения набора оптимальных пищевых добавок для конкретного производственного случая, когда в рецептуре вареной колбасы «Столичная» содержится большое количество жиросодержащего сырья. Для решения проблемы связывания и эмульгирования жирного сырья, как показано в статье, необходимы пищевые добавки, которые в комплексе содержали бы: фосфат (регулятор кислотности, водоудерживающий агент), антиоксидант, эмульгатор, загуститель, гелеобразователь, животный белок (наполнитель), краситель, фиксатор окраски, усилитель вкуса и аромата. Для примера был представлен набор из шести разных пищевых добавок с указанием их функционально-технологических и вкусоароматических свойств, а также стоимости. Необходимо было определить, какие из этих пищевых добавок включить в рецептуру, чтобы с одной стороны они, в конечном счете, содержали заданный набор указанных свойств, а с другой - их суммарная стоимость была минимальна. Решая данную задачу с применением рассмотренного алгоритма, нашли оптимальный набор пищевых добавок, которые полностью покрывают множество. Этот набор содержит все необходимые ингредиенты для решения поставленной задачи, при этом их суммарная стоимость является минимальной, в отличие от других возможных комбинаций. Рассмотренный алгоритм реализован в программной системе “МультиМит Эксперт” в системе поддержки принятия решений.
Бесплатно
Организационно-технологическая система энергообеспечения и энергопотребления (ОТС "Энергия")
Статья научная
Исследуются особенности организационно-технологической системы энергообеспечения и энергопотребления в производстве. Определена концептуальная схема ОТС «Энергия». Определена структура задач организационно-технологической системы управления (АСУОТ).
Бесплатно
Организационно-технологическое время управления в производстве
Статья научная
Исследуются особенности организационно-технологического времени функционирования в организационно-технологической системе. Дано определение организационно-технологического времени управления
Бесплатно
Основы структурной типологизации конструирования устройств с газовой несущей прослойкой
Статья научная
Описаны характерные этапы структурной типологизации устройств, позволяющей их качественно конструировать в автоматическом режиме по известным параметрам изделий (деталей) и требуемой технологической операцией с ними. На первом этапе были организованны классификации как штучных специфических изделий, так и устройств для манипулирования последними. Специфика изделий описывается их физико-механическими свойствами, геометрическими параметрами и областью их применения. Наиболее часто описанные специфические изделия используются в фармацевтической, парфюмерной, пищевой промышленности, микроэлектроники, радиотехнике, электроники. Основным элементом предлагаемых устройств является несущая рабочая поверхность, над которой создается газовая тонкая прослойка. В зависимости от расположения (горизонтальное или вертикальное) вида её движения (вращательное, вращательно - поступательное) или его неподвижности, а также конфигурации несущей рабочей поверхности реализуются различные технологические операции (ориентирование, позиционирование, формование, классификация, транспортировка, термообработка, контроль массы, сборка, выбраковка и другие). На втором этапе удалось математически описать взаимосвязь специфики штучных изделий с конструктивными особенностями несущей рабочей поверхности устройств и реализуемыми на них операциями. С этой целью был использован аппарат дискретной математики, с помощью которого можно произвести описание всех типов устройств, а затем производить вывод типа рабочей поверхности, удовлетворяющей заданным требованиям. Несомненным достоинством использования логики предикатов для данной задачи является достаточно простая реализация алгоритма структурной типологизации, которая может быть выражена с использованием декларативного языка программирования. По третьему этапу ведутся работы, необходимые для создания алгоритмической программы на языке «Prolog», и представлены структуры императивной и декларативной реализации алгоритма.
Бесплатно
Статья научная
Анализ криогенных установок подтверждает объективную закономерность увеличения объема задач, решаемых системами специального назначения. Одним из важнейших направлений развития криогеники является создание установок для получения продуктов разделения воздуха, а именно кислорода и азота. Современные авиационные комплексы требуют использование этих газов в больших количествах как в газообразном, так и в жидком виде. Бортовые газовые системы, применяемые в авиации РФ подразделяются на: кислородную систему; воздушную (азотную) систему; систему нейтрального газа; противопожарную систему. Технологические схемы ВРУ во многом определяются давлением сжатого воздуха или, в общем смысле, холодильным циклом. Для большинства ВРУ рабочим телом холодильного цикла является разделяемый воздух, то есть технологический и холодильный циклы в установке объединены. По этому принципу различают установки: низкого давления; среднего и высокого давлений; с детандерами; с предварительным охлаждением. Существует также незначительное число типов ВРУ, в которых холодильный и технологический циклы разобщены. Это установки с внешним охлаждением. Для решения задач контроля технического состояния аппаратной части БРВ в режиме реального времени и оценки показателей надежности предлагается использовать мультиагентные технологии. Мультиагентный подход является наиболее приемлемым для построения СППР для оценки надежности, поскольку позволяет: перераспределять процессы обработки информации по элементам системы, что ведет к увеличению общей производительности; решать проблему накопления, хранения и повторного использования знаний, что позволит существенно повысить оперативность решения задач оценки надежности; значительно сократить вмешательство человека в процесс функционирования системы, что сэкономит время лица принимающего решения (ЛПР) и не потребует от него особых навыков работы с ней.
Бесплатно
Особенности управления запасами на предприятиях торговли
Статья научная
В предложенной работе рассматриваются вопросы, связанные с запасами на складах товаров. Определены стратегические и оперативные подконтрольные показатели. Рассмотрены негативные влияния недостатка запасов на финансовое положение предприятий. Определить подконтрольные показатели из числа существующих как эффективные, так и стратегические. Рассмотрены проблемы контролинга управления товарными запасами. Приведена взаимосвязь перспектив в системе показателей управления товарными запасами. Представлена система по переводу политики организации для взаимосвязи поставленных задач и пропорции для определения уровня достижения конкретных установок в рамках четырех главных направлений. Выбран подбор направлений, устанавливаемых в зависимости от сферы деятельности и целей предприятия. Показано решение вопроса с организацией запасов и набора соответствующих продуктов для подачи заказов на пополнение определенных запасов. Найдено внешнее взаимодействие движения управляемых запасов на предприятии оптовой торговли. Показано построение и применение логистической информационной системы (ЛИС) на предприятиях с определенными способами такими как покупка и внедрение готовой ЛИС и покупка готовой ЛИС с внедрение и адаптацией. Приведены основные программные пакеты для разработки ЛИС такие как пакет Simulink имеющий математические пакеты MatLab, пакет VisSimс ориентацией на открытое математическое моделирование и пакет iThink_STELLA для моделирования динамических систем при. Разработана структурная модель, которая позволяет рассмотреть основной функционал оптовой торговли. Построены диаграммы основных функций управления запасами на предприятии оптовой торговли и диаграмма планирования продаж. Рассмотрены управляющие воздействия информации и приведены характеристики основных программных пакетов для разработки логистической информационной системы.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены особенности формализации входной и выходной информации для модуля нечеткого оценивания, позволяющего повысить точность прогнозирования и эффективность планирования ресурсов.
Бесплатно
Оценка мощности полного множества альтернатив паретовских подграфов в графе
Статья научная
На практике часто встречаются задачи построения оптимального подграфа определённого вида в заданном графе. В качестве возможных приложений используются задачи поиска оптимальной структуры технологических сетей, проектирования архитектуры вычислительных устройств, моделирования искусственного интеллекта и многие другие. Всё более актуальными становятся многокритериальные варианты указанных задач. Существенным сдерживающим фактором совершенствования методов многокритериальной оптимизации на графах является проблема их экспоненциальной вычислительной сложности, вызванной большой размерностью задачи. Ряд данных свидетельствует, что теоретическая оценка сложности, построенная для методов полного перебора, не соответствует действительности, и сделанные выводы не имеют достаточного обоснования. Среди эффективных решений наибольший интерес представляет так называемое полное множество альтернатив, мощность которого может быть на порядки ниже, чем мощность множества Парето. С учётом перечисленных фактов в данной работе изложен результат исследований, состоящий в построении оценки сверху для мощности полного множества альтернатив задачи нахождения парето-оптимальных подграфов для заданного графа.
Бесплатно
Оценка погрешностей содержания питательных и биологически активных веществ в комбикормовой продукции
Статья научная
Определение питательности компонента комбикорма предполагает следующее: оценку его химического состава; оценку количества содержащихся в нем переваримых питательных веществ; оценку количества высвобождаемой им энергии. Оценивается химический состав компонента по тем показателям, по которым балансируется рацион. Это на первый взгляд простое требование не всегда выполняется. В практике кормопроизводства нередки случаи, когда при проведении химического анализа готового корма обнаруживается несоответствие между расчетными и фактическими показателями питательности, причем с одинаковой вероятностью отклонения от декларируемой величины как в одну, так и в другую сторону. В базе данных современных программ, предназначенных для составления рационов кормления, содержатся коэффициенты переваримости питательных веществ по всем видам сырья для всех видов животных Заложенные в программе специальные коэффициенты позволяют балансировать рационы кормления по переваримым питательным веществам и рассчитывать энергетическую ценность компонентов. В статье предлагается математический аппарат, позволяющий оценить допустимый предел вариаций содержания биологически активных веществ в партии премикса относительно данных рецепта. В качестве причин вариаций рассматриваются случайные погрешности методик количественного химического анализа биологически активных веществ (БАВ) и случайные погрешности оценок масс носителей активных веществ при их дозировании в смеситель.
Бесплатно
Оценка устойчивости многосвязной цифровой системы управления процессом экстрактивной ректификации
Статья научная
Рассмотрен подход к анализу устойчивости цифровой системы управления связанным нестационарным объектом на примере процесса ректификации. Объект моделирования с перекрёстными связями и управляющая часть системы описаны дискретными передаточными функциями в операторах сдвига. Получены уравнения связи по каждому выходу замкнутой системы. Для решения поставленной задачи разработан алгоритм оценки запаса устойчивости многосвязных цифровых систем управления на основе дискретного корневого критерия, включающий следующие основные этапы: получение характеристического полинома замкнутой системы по каждому выходу; вычисление собственных значений матрицы системы в пространстве состояний с целью определения корней характеристического уравнения и устойчивости системы; определение устойчивости и запаса устойчивости по величине отклонения модуля максимального корня от границы устойчивости. Для получения характеристического полинома в качестве дискретных моделей регуляторов и каналов объекта используем передаточные функции первого порядка с транспортным запаздыванием. Моделирование проводилось при различных параметрах объекта управления, которые характеризовали устойчивое и неустойчивое состояние системы. Проведён анализ численных значений корней и характер их расположения на комплексной плоскости, позволивший сделать вывод о том, что система устойчива или неустойчива. Для подтверждения полученных результатов рассчитаны и приведены динамические характеристики замкнутой системы при различных состояниях объекта, которые подтверждают полученную оценку корневого критерия. Для определения запаса устойчивости цифровой многосвязной системы в работе предложено использовать отклонение максимального корня характеристического уравнения от границы устойчивости. Полученные результаты распространяются на класс многосвязных симметричных объектов управления. Рассмотренный подход к оценке устойчивости многосвязной системы регулирования может быть эффективно использован в автоматизированном режиме при синтезе робастных систем управления многомерными технологическими объектами.
Бесплатно
Оценка устойчивости цифровой системы регулирования многосвязного объекта
Статья научная
Рассмотрен подход к оценке устойчивости цифровой системы регулирования многосвязного объекта на примере колонны синтеза аммиака на основе дискретного описания. Оценка устойчивости проводилась с использованием дискретного критерия устойчивости по матрице коэффициентов системы уравнений в пространстве состояний. Полученные результаты распространяются на класс многосвязных несимметричных объектов управления.
Бесплатно
Статья научная
Внедрение информационных технологий для повышения эффективности охранной деятельности приводит к необходимости учета ряда негативных факторов, связанных с последствиями использования этих технологий, как ключевого элемента современных систем охраны. Одним из наиболее ощутимых факторов является подверженность информационных процессов в системах охраны угрозам безопасности. Это в значительной степени относится к интегрированным системам безопасности (ИСБ), являющимся системами охраны с наиболее высоким уровнем информатизации охранных функций. Значительный ущерб охраняемым объектам, которые они потенциально могут понести вследствие нарушения работоспособности ИСБ, ставит весьма актуальную проблему оценки факторов, снижающих эффективность функционирования ИСБ с целью обоснования путей и методов ее повышения. Исходя из специфики угроз искажения и блокирования информации в ИСБ, интерес представляют: объем неискаженной рабочей среды ИСБ, как характеристика целостности информации; время доступа к информации как характеристика ее доступности. Это в свою очередь приводит к необходимости использования этих параметров в качестве характеристик эффективности информационных процессов в ИСБ - полноты и своевременности обработки информации. В статье предлагаются показатели эффективности информационных процессов в интегрированных системах безопасности в условиях оптимального управления процедурами защиты информации от несанкционированного доступа. Набор рассмотренных показателей позволяет провести комплексный анализ защищенности интегрированных системах безопасности, а также выработать рекомендации по совершенствованию управления процедурами защиты информации в них.
Бесплатно
Построение минимального доминирующего множества при проектировании wi-fi-сети
Статья научная
В настоящее время технология беспроводной передачи данных становится предпочтительной, а в некоторых случаях единственно возможной для коммуникации информационных устройств. При необходимости охвата сетью большого пространства со сложной конфигурацией возникает необходимость рационально разместить несколько Wi-Fiизлучателей, обеспечивающих устойчивую связь с каждой точкой возможного расположения приёмника сигналов. Тогда задача размещения Wi-Fi излучателей может быть сформулирована как определение дискретного множества точек размещения излучателей, удовлетворяющего условию. Иначе, необходимо определить положения всех излучателей, полностью покрывающих заданную территорию, причём количество излучателей должно быть минимально. В такой постановке это задача о наименьшем покрытии – поиск наименьшего множества столбцов матрицы, «покрывающих» все её строки. С точки зрения постановки задачи о наименьшем покрытии, возможны два случая конфигурации области охвата окружающего пространства Wi-Fi излучателями: 1. Безвариативный. Его особенность состоит в том, что зона покрытия полностью определяется точкой размещения излучателя. Это возможно в том случае, когда зона охвата симметрична или ориентация диаграммы направленности излучения строго фиксирована. В этом случае можно построить граф, ассоциированный с набором точек размещения излучателей, в котором каждой точке размещения ставятся в соответствие смежные вершины. В такой постановке мы приходим к задаче о наименьшем доминирующем множестве графа. 2. Вариативный. Он имеет место в том случае, когда диаграммы излучения направлена, и зона охвата может меняться в зависимости от ориентации излучателя. То есть реальный излучатель можно развернуть в бесконечное количество различных положений, однако конечность охватываемых точек существенно ограничивает число различных ориентаций. В этом случае каждой точке положения излучателя можно поставить в соответствие несколько строк матрицы и каждой покрываемой точке будет соответствовать ровно один столбец.
Бесплатно
