Системный анализ и прикладная информатика

Одно из современных направлений повышения экономической эффективности предприятия - автоматизация планирования производства, в том числе автоматизированное составление расписания производства продукции. Внедрение готовых решений для автоматизированного составления производственных расписаний (APS, MES-системы) на предприятиях сдерживается сложностью и высокой стоимостью адаптации к условиям конкретного предприятия, внедрения и сопровождения. Сложность решаемой задачи обусловлена большим количеством наименований выпускаемой продукции, быстрым изменением оперативной обстановки и необходимостью четкого взаимодействия со складом. Задача является многокритериальной, поскольку необходимо обеспечить максимальную загрузку каждой производственной линии для выпуска продукции при минимальном количестве переналадок, при этом в расписании должны быть соблюдены сроки отгрузки продукции с учетом наличия исходных материалов для выпуска. Поэтому авторами разработаны алгоритм и программное обеспечение, позволяющие за приемлемое время составить допустимое, часто и оптимальное расписание производства ПИ-трубы и фасонных изделий партиями, с индивидуальным завершением последовательного обслуживания, с учетом производственных и технологических ограничений в ООО «СМИТ-Ярцево» (Россия). При этом выполняется разбиение каждой группы изделий на партии в соответствии с правилом Макнотона (wrap around rule или «правило обертки»), и производится распределение полученных партий по производственным линиям. Для выбора оптимального расписания необходимо составить несколько расписаний с различными значениями числа переналадок, и выбрать из них то, которое в наибольшей степени удовлетворяет критериям задачи

Ключевые слова

В статье даётся описание нескольких вариантов алгоритма обнаружения препятствий на траектории движения беспилотного летательного аппарата (БЛА). Вначале даётся иллюстрация проблематики на примере изображения рельефа на топографических картах и сущность изображения рельефа горизонталями. Затем делается вывод о необходимости разработки алгоритма и программного обеспечения, которые могут помочь оператору БЛА в принятии решения о необходимости изменения траектории БЛА, т.к., например, руководствуясь исключительнометодом изображения рельефа горизонталями или другим подобным методом при планировании траектории БЛА можно в качестве предварительной подготовки к полёту, однако такие методы являются достаточно статичными и не подходят в таких ситуациях, как, например, распознавание неожиданно появившегося препятствия. Далее в статье описан процесс разработки нескольких модификаций алгоритма, решающего поставленную выше задачу и производящего оповещение оператора БЛА. Также описано, что в зависимости от скорости полёта БЛА и условий его эксплуатации, есть возможность выбора наиболее подходящей модификации алгоритма, имеющую разную чувствительность к потенциальным препятствиям. В заключение приводятся настройки программы оповещения и результаты работы, где показан принцип визуального оповещения оператора БЛА с указанием рекомендуемого направления облёта беспилотным летательным аппаратом зафиксированного препятствия.

Ключевые слова

Задача эффективной организации дорожного движения с каждым годом становится все актуальнее. Постоянный рост числа автомобилей и объема перевозок требует совершенствования методов и алгоритмов управления движением. Такое совершенствование становится возможным за счет повсеместного распространения глобальных систем навигации и позиционирования, развития технологий связи и мобильного интернета, появления специализированных технологий взаимодействия между автомобилями и дорожной инфраструктурой (V2I), повышения качества моделей машинного обучения, компьютерного зрения, появления автономных автомобилей. В работе рассматривается подход к управлению движением на перекрестке, основанный на использовании V2I взаимодействия, приводится общая схема такого подхода и отличие от обычного светофорного регулирования. Описывается алгоритм организации движения, использующий преимущества V2I взаимодействия для повышения пропускной способности перекрестка, а также проводится анализ эффективности данного алгоритма по сравнению с классическим светофорным регулированием и более совершенными адаптивными системами управления. Повышение пропускной способности достигается за счет динамического формирования тактов перекрестка на основе более полной информации о транспортном потоке. Для сравнения различных методов регулирования используется авторская среда имитационного моделирования с применением мультиагентного подхода.

Рассматривается усовершенствованный вариант алгоритма, реализующего метод пропорциональной навигации для наведения зенитных управляемых ракет в ограниченном секторе углового сопровождения, связанного с линией визирования аэробаллистической цели и обеспечивающие устойчивое наведение ракеты с максимальными углами упреждения, не превышающих предельно допустимых. Приводятся аналитические выражения, описывающие алгоритм формирования команд управления и сигналов коррекции, адаптивных к параметрам движения, реализующий сопровождение и наведение ракеты в широком диапазоне дальностей, высот и скоростей движения объекта перехвата. Представлены результаты математического моделирования задачи пространственного перехвата аэробаллистической цели, а также сравнительный анализ и предварительная оценка точности наведения существующих классических и модифицированных вариантов метода пропорциональной навигации.

Ключевые слова

Современное приводостроение требует проведения комплексного анализа всех рабочих процессов в гидроприводах, решения задач моделирования технологических процессов их производства с использованием математических и программных средств различной физической природы. В статье предложен подход к разработке гидроприводов мобильной техники на основе трансдисциплинарных моделей приборов и систем управления. Эти модели призваны объединить в едином информационном пространстве методический и математический аппарат различной физической природы: механику, кинематику, гидромеханику, теплотехники, а также методы их решения. Эти мероприятия позволят увеличить их адекватность, сократить допущения и снизить коэффициент запаса как меру несовершенства научно-технического представления об объекте. Увеличение мощности гидроприводов определяет повышение точности методик расчета при проектировании их элементов и систем на их основе. Наглядной характеристикой динамических качеств изделия является индикаторная диаграмма гидромашины. От корректности расчета этой характеристики зависят динамические свойства, надежность и ресурс привода в целом. В статье приведен пример использования данного подхода при разработке объемных гидроприводов мобильной техники - методика расчета индикаторной диаграммы аксиально-плунжерной гидромашины на микроуровне с использованием программных комплексов Matlab / Simulink, Autodesk Simulation CFD и Autodesk Simulation Mechanical. Представлены результаты моделирования индикаторной диаграммы гидромашины на макро- и микроуровнях, в том числе поле давления и векторов скорости потока рабочей жидкости в каналах проточной части гидромашины и напряжения в конструкции элементов ходовой части гидромашины. Выполнена верификация результатов моделирования макро- и микромоделей.

Ключевые слова

Проведен анализ используемых методов задания внешнего возмущения в MATLAB/SIMULINK с помощью генератора белого шума и последующей фильтрации и задания по точкам в MS.Excel (1000 значений). Установлено, что они не обеспечивают решения задач, требующих больших объемов данных и необходимого быстродействия и не могут применятся для более сложных задач (моделирования движения и нагруженности автомобиля, задания траекторий полета, проходческого оборудования и других). Существующие подходы и приемы могут использоваться только для решения несложных задач. Отмечено, что большинство исследователей не используют модуль S-FUNCTION BUILDER из-за непонимания его настройки и владения языком C/C++. Выявлены проблемы с компиляцией программ в модуле S-FUNCTION BUILDER. Предлагаемые на форумах решения их устранения не удобны на практике. Предложено решение этой проблемы через установку системной переменной Windows. Предложен подход и прием задания внешнего возмущения с помощью модуля S-FUNCTION BUILDER, позволяющий решить эти проблемы.Подробно рассмотрены настройка и использование модуля S-FUNCTION BUILDER для формирования внешнего возмущения для этих задач, Предложена программа реализации задания внешнего возмущения на языке C/C++, приведен исходный текст программы. Показана блок-схема использования модуля S-FUNCTION для решения совместного моделирования движения и нагруженности автомобиля.Рассмотрены области применения предложенной программы и подхода для исследований мехатронных систем. Предложенный подход и прием задания внешнего возмущения с помощью модуля S-FUNCTION BUILDER позволяет решать сложные задачи и перейти к более сложному имитационному моделированию с участием человека.

Ключевые слова

Актуальным представляется разработка общей концепции и реализация системы хранения и анализа данных практико-ориентированной направленности, одной из подсистем которой является аналитическая система накопления и анализа данных пользователей социальных сетей. Данные, которые пользователи оставляют о себе в социальных сетях, могут быть полезны при решении различных задач. В предлагаемой статье описывается предметная область, связанная со сбором и хранением данных пользователей социальных сетей. Исходя из предметной области, предлагается общая архитектура универсальной системы сбора и хранения данных, которая базируется на клиент-серверной архитектуре. Для серверной части системы приводится фрагмент модели данных, которая связана с накоплением данных из внешних источников. Описывается каркас архитектуры системы. Разрабатываемая универсальная система базируется на информационной технологии складирования данных и для нее характерны следующие аспекты: расширяемая комплексная предметная область, интегрированность хранимых данных, которые поступают из различных источников, инвариантность хранимых данных во времени с обязательными метками, относительно высокая стабильность данных, поиск необходимых компромиссов в избыточности данных, модульность отдельных блоков системы, гибкость и расширяемость архитектуры, высокие требования к безопасности хранимых данных. Предлагаемая система организовывает процесс сбора данных и заполнения базы из сторонних источников. Для этого в системе разработан модуль для сбора и преобразования информации из Интернет-источников и отправки их в базу данных. Система предназначена для различных пользователей, заинтересованных в анализе данных пользователей социальных сетей.

Ключевые слова

Центральным объектом компьютерной лексикографии является компьютерный или электронный словарь, который должен обладать достаточно большим словарным объемом, обеспечивать последовательное извлечение информации и, в зависимости от потребностей пользователя, предоставлять полную грамматическую информацию о словах входного и выходного языков. Принимая во внимание современную тенденцию в разработке специальных терминологических словарей, авторами предлагается англо-беларуско-русский словарь технических терминов. На начальном этапе работы словарь получил название TechLex и охватывает следующие предметные области: архитектура и строительство, водоснабжение, информационные технологии, педагогика, транспортные коммуникации, экономика, энергетика. В настоящее время каждая предметная область словаря содержит около 1000 терминов, расположенных в сети Интернет в Google Таблице с возможностью одновременного заполнения несколькими преподавателями. Лингвистическая база данных словаря составлена не традиционным способом переработки большого количества бумажных словарей и объединения полученных переводов, а путем последовательной обработки научно-технических англоязычных периодических изданий отдельных предметных областей. Программное обеспечение предлагаемого электронного словаря спроектировано с учетом анализа современных электронных многоязычных переводных словарей и представляет собой клиент-серверное приложение на языке программирования Java. Клиентская часть системы содержит мобильное приложение для операционной системы Android, которое было протестировано на планшетах и смартфонах с различными диагоналями экрана. Интерфейс словаря TechLex разработан таким образом, что в соответствии с запросом активизируется лишь отдельно взятая зона, поэтому нет необходимости просматривать все предметные области словаря. Предлагаемый словарь TechLex является первым техническим многоязычным электронным словарем, имеющим англо-беларуско-русскую версию.

Ключевые слова

Когнитивный, развивающий, иллюстративный потенциал трехмерной компьютерной графики актуализуют обучение будущих педагогов ее технологиям. Будущий учитель информатики должен уметь разрабатывать трехмерные модели, анимации изучаемых объектов (явлений и процессов) по информатике, физике, математике и другим учебным дисциплинам, создавать электронные образовательные ресурсы с трехмерными иллюстрациями, применять дополненную реальность и 3D-печать в профессиональной деятельности.В статье рассмотрены особенности обучения трехмерному компьютерному моделированию и визуализации будущих учителей информатики, выявленные на основе анализа системы подготовки студентов, обучающихся по специальности 1-02 05 02 «Физика и информатика» в Белорусском государственном педагогическом университете имени Максима Танка. Обозначены основные направления совершенствования процесса обучения трехмерной компьютерной графике будущих учителей информатики. В условиях быстрой смены средств и технологий трехмерной компьютерной графики возрастает значимость фундаментальности подготовки педагогических кадров. Предлагается усилить математическую составляющую учебной дисциплины «Компьютерная графика и мультимедиа». Вопросы по трехмерному компьютерному моделированию и визуализации пройдут сквозной содержательной линией через содержание шести учебных дисциплин («Компьютерная графика и мультимедиа», «Вычислительные методы и компьютерное моделирование», «Технологии программирования и методы алгоритмизации», «Основы информационных технологии в образовании», «Методика преподавания информатики», «Архитектура и программное обеспечение вычислительных систем»). Тем самым будет обеспечена системность в введении и изучении понятий, выборе форм и методов обучения, разработке учебно-методического обеспечения. Для реализации междисциплинарности предлагается выполнять практико-ориентированные междисциплинарные учебные проекты в рамках изучения учебных дисциплин трех предметных областей «Информатика», «Физика» и «Математика». Разработка методической системы междисциплинарного обучения позволит обеспечить формирование готовности преподавать трехмерную графику на ступени общего среднего образования и реализовывать ее дидактические возможности при организации учебной и учебно-исследовательской деятельности учащихся.

Ключевые слова