Field devices with industrial protocols such as HART are widely used in manufacturing and automation systems. EDDL (Electronic Device Description Language) is used to integrate field devices into such systems. EDLL is a universal language for describing the properties of field devices defined by IEC 61804 international standard. Many automation systems exploit the OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) technology. OPC UA provides universal access to device-specific information using a standardized information model. To this end, a relevant task is to convert the description of a field device developed using the EDDL language into the OPC UA information model. Aim. The paper aims to describe a method for the dynamic mapping of the description of EDDL-based field devices into the OPC UA information model and to show its advantages over other known methods. Materials and methods. It proposes to use an approach to converting the description of a field device in the EDDL language, which includes compiling EDDL methods into the byte code of a virtual machine and an intermediate information model and further mapping the intermediate model to the OPC UA information model described in FDI (Field Device Integration) specifications. Results. The paper presents the results of testing a prototype implementing a dynamic mapping method on the Linux and Windows operating systems, as well as its capabilities for configuring Rosemount-3051 pressure transmitters. Conclusion. It demonstrates the prospects for using this method in commercial products and devices.
Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника
2025. — Выпуск 1
Содержание:
В данной работе рассматриваются диагностические системы, которые по своим функциям предназначены для помощи пользователю в разрешении следующей проблемной ситуации: по набору значений частных признаков, описывающих состояние объекта исследования, требуется определить, какими свойствами этот объект обладает. Такие задачи могут возникать, например, в медицинской диагностике (по набору симптомов, описывающих состояние больного, врач должен вынести заключение о характере заболевания), в технической диагностике (по ряду показателей работы системы определяется причина сбоя или поломки), в геологии (на основе данных геологоразведки сделать вывод о наличии месторождений полезных ископаемых) и т. д. К сожалению, для решения подобных задач не всегда возможно применение методов машинного обучения или глубокого машинного обучения, поэтому единственным выходом является использование экспертных механизмов. Цель исследования заключается в формировании базы знаний для решения задач диагностики, которые должны содержать в себе решающие правила опытных экспертов, позволяющих строить классификацию всех возможных состояний объекта в предварительно структурированной проблемной области, классами которой являются подмножества состояний, обладающих одним и тем же свойством. Методы исследования. Для решения задач формирования непротиворечивой базы знаний применяются методы бинарной классификации, теории графов. При исправлении ошибок в классификации состояний отсутствует возможность однозначного проведения необходимых изменений в классификации ранее идентифицированных состояний, так как устранение ошибок нельзя осуществить отдельно для каждого класса. В этом случае каждому состоянию должен быть назначен только один класс принадлежности, поэтому возможное добавление класса принадлежности некоторым состояниям приводит к необходимости исключения ранее назначенных им классов принадлежности, что достигается применением направленных графов. Результаты. Для проведения опроса специалиста, исследующего электроэнцефалограмму, изначально было сформировано все многообразие возможных состояний, которые описываются значениями признаков. В общей сложности, количество подобных состояний равно 216. После получения заключения эксперта ему было предложено оценить степень вероятности наличия заболевания или его симптомов в данном состоянии, используя термины «сильная», «средняя» и «слабая» степени вероятности. Для врача это означало, что перед ним стояла стандартная задача по постановке диагноза. В результате использования рациональной процедуры опроса, в ходе которой было представлено наиболее информативное состояние, удалось за короткий период времени провести классификацию возможных состояний и получить ответы на все вопросы. Всего было задано около 40 вопросов. С помощью системы результаты классификации были сведены в единую базу знаний, которая включала в себя номера состояний, классы принадлежности (диагнозы) и номера степени вероятности для каждого из них. Такое представление знаний имеет место быть потому, что каждое состояние может быть описано набором признаков, которые имеют однозначное соответствие его номеру. Таким образом, благодаря использованию такой организации данных в базе знаний системы можно вычислить номер из базы знаний по совокупности симптомов пациента и определить его диагноз. Заключение. Для того чтобы получить от экспертов исчерпывающую и непротиворечивую совокупность правил, которые будут основаны на простых и понятных действиях, необходимо применить предложенный подход к решению задачи экспертной классификации. В диагностической системе полученные знания легко объединяются в базу знаний, которая экономит ресурсы памяти и быстро находит решение проблемы. Несомненно то, что приобретенные классификации могут быть представлены в традиционной для экспертных систем форме продуктов. Как показал опыт использования диагностической системы, предлагаемый нами способ организации данных имеет более высокую эффективность в сравнении с традиционным.
Ключевые слова
Повышение экономической эффективности производства за счет сокращения незапланированных простоев и оптимизации технического обслуживания промышленного оборудования требует развития методов диагностики таких ключевых компонентов оборудования, как асинхронные электродвигатели. В свою очередь, режим работы электродвигателя оказывает существенное влияние на точность и достоверность диагностики. В частности, широко применяемый метод анализа сигнатур тока электродвигателя (MCSA) имеет ряд ограничений при работе электродвигателя с переменной скоростью или нагрузкой. Поэтому необходимо исследовать методы частотного анализа, которые позволят извлекать признаки дефекта электродвигателя из нестационарных сигналов тока. Цель исследования: применить метод матричных пучков к сигналам тока двигателя для извлечения признаков дефекта стержня ротора асинхронного электродвигателя при нестационарном режиме его работы. Материалы и методы. В данной работе используется метод матричных пучков, который имеет высокое спектральное разрешение и вычислительную эффективность по сравнению с методами спектрального анализа на основе преобразования Фурье. Результаты. Численный эксперимент показывает, что метод матричных пучков позволяет извлечь частоты и амплитуды гармоник дефекта ротора электродвигателя с точностью до 2 % в условиях низкой частоты дискретизации (200 Гц) при малой длине окна сигнала (0,25 с). Заключение. Метод матричных пучков позволяет отслеживать изменение частоты дефекта ротора электродвигателя и рост амплитуды, связанный с увеличением сопротивления стержня ротора. Таким образом, метод матричных пучков может быть применен на практике для диагностики асинхронных электродвигателей.
Ключевые слова
Повышение эффективности процессов токарной обработки на станках с ЧПУ требует разработки специального математического и информационного обеспечения для реализации адаптивного управления. Предлагается в качестве моделей процесса резания использовать нейросетевые аппроксиматоры, построенные на основе экспериментальных данных, полученных на конкретном станке с ЧПУ при обработке конкретного материала с помощью фиксированного инструмента. Цель исследования: проработка вопросов применения методов искусственного интеллекта для адаптивного управления процессом токарной обработки на основе полученных данных о вибрации инструмента. Материалы и методы. Предлагается алгоритм решения задачи оптимального адаптивного управления, обеспечивающий в автоматическом режиме максимальную производительность станка с ЧПУ. Для организации обратной связи при адаптивном управлении процессом резания непрерывно снимаются и обрабатываются данные датчика о виброускорении режущего инструмента. Вычисляется оценка удельной энергии сигнала на заданном интервале времени и устанавливается связь между ней и шероховатостью обрабатываемой поверхности детали. Для этого используется обученная нейросеть, предсказывающая по величине энергии сигнала по вибрации значение шероховатости при заданных режимах резания. Результаты. Предложена постановка задачи адаптивного управления процессом токарной обработки резанием с учетом износа инструмента. Разработан алгоритм интеллектуальной обработки данных о виброускорении инструмента в процессе резания и построена нейросеть, устанавливающая связь между уровнем вибрации и шероховатостью поверхности. Предложен эффективный алгоритм решения задачи оптимального адаптивного управления. Он позволяет в реальном времени подбирать режимы резания, обеспечивающие максимальную производительность процесса резания при выполнении ограничения на шероховатость поверхности. Заключение. Исследуемые алгоритмы и модели апробированы на реальных данных, что подтверждает возможность их использования при разработке интеллектуальной информационной системы адаптивного управления процессом токарной обработки.
Ключевые слова
В статье рассматривается метод повышения отказоустойчивости радиоэлектронного оборудования, называемый модальным резервированием, который сочетает в себе принципы резервирования и модальной фильтрации. Суть метода заключается в использовании сильной электромагнитной связи между двумя и более резервными проводниками для ослабления электромагнитных помех. Такой подход имеет ряд преимуществ, так как система может продолжать функционировать даже в случае отказа одного или нескольких проводников, что критически важно для обеспечения бесперебойной работы устройств. Метод модального резервирования эффективен в ситуациях, когда нужно минимизировать риски потери сигнала и снизить влияние помех, что делает его полезным в различных областях, где требуется высокая стабильность работы оборудования. Цель исследования: изучить характеристики асимметричных структур, выполненных с использованием двухкратного модального резервирования, и оценить их эффективность в различных условиях работы. Материалы и методы. Для достижения поставленной цели использованы электродинамический и квазистатический виды анализа, а также высокочастотные измерения. Исследование проведено в три этапа: до отказа основного проводника, после первого отказа и после второго отказа, что позволило детально оценить поведение системы на разных этапах. Результаты. Получены частотные и временные характеристики асимметричных структур с модальным резервированием. Для анализа данных использован FSV-метод, позволивший провести сравнительный анализ данных моделирования и измерений. Результаты показали высокую эффективность метода в ослаблении электромагнитных помех и обеспечении стабильной работы системы даже при переключении питания на резервные проводники. Заключение. Представленные исследуемые структуры подтверждают высокую практическую применимость метода модального резервирования для повышения отказоустойчивости радиоэлектронных систем.
Ключевые слова
Развитие цифровой экономики требует наличия высококвалифицированных ИТ-специалистов, способных удовлетворить растущие потребности рынка. Несмотря на значительное увеличение спроса на ИТ-кадры, система образования не всегда соответствует ожиданиям работодателей. Кадровый дефицит и несоответствие компетенций выпускников потребностям рынка являются ключевыми проблемами, что требует разработки новых подходов к образовательным программам. Цель исследования. Основной целью исследования является разработка концепции управления подготовкой ИТ-специалистов, которая учитывает современные требования работодателей. Реализация предложенной методологии создаст условия для модернизации учебных программ и достижения более высокого уровня корреляции между квалификацией выпускников и текущими потребностями рынка труда. Материалы и методы. Реализация исследовательских целей осуществлялась посредством применения алгоритмов машинного обучения и методологии анализа масштабных информационных массивов в сочетании с систематическим отслеживанием вакансий с крупных онлайн-платформ по поиску работы. Осуществлялся сбор и систематизация данных о требованиях работодателей, а также их сравнение с профессиональными и образовательными стандартами. Важную роль сыграло использование технологий Natural Language Processing (NLP) для автоматизированного анализа текстов вакансий. Результаты. В результате исследования была разработана концепция сбора и обработки требований работодателей для оптимизации образовательных программ ИТ-специалистов. Разработана система мониторинга и анализа открытых данных, что позволяет регулярно обновлять образовательные программы в соответствии с изменениями на рынке труда. Внедрение данной системы способствует сокращению разрыва между профессиональными компетенциями выпускников и потребностями работодателей. Заключение. Результаты исследования подтверждают, что системный подход к управлению подготовкой ИТ-кадров с использованием данных о требованиях работодателей способствует улучшению качества образовательных программ и повышению конкурентоспособности выпускников. Это поможет более эффективно адаптировать систему образования к вызовам цифровой экономики, обеспечивая рынок труда востребованными специалистами.
Ключевые слова
The problem of improving the efficiency of managing higher education institutions has recently acquired special significance. Russia's confrontation with Western countries, which has significantly intensified in recent years, has led to the fact that Russian universities are no longer considered not only in the ratings of world foreign agencies, but also began to be excluded in general, as well as Russian papers from the collections of scientific research abroad. As a result, trying to remain on the lists of universities of foreign rating agencies, domestic universities perform largely useless work. In this regard, Russian universities lose time and money trying to achieve an increase in their position in foreign rankings. The paper aims to analyze the research of domestic and foreign scientists in the field of improving the effectiveness of managing educational institutions and to develop conceptual provisions to improve the quality of managing higher education institutions in Russia. Materials and methods. The paper considers the most significant studies of Russian and foreign scholars, who have studied the issues of higher education institutions development management in certain years, as well as some analytical articles and materials that aim to achieve similar results. It also uses well-known methods of analysis and comparison of various studies traditionally used in the field of management. Results. The paper presents the research analysis and comparison of works on improving the quality of management of Russian and foreign higher education institutions. Conclusion. The formation of conceptual provisions to improve the efficiency of managing higher education institutions in Russia should be focused not only and not so much on improving the ratings of universities, but on making their activities much more productive. This can only be achieved by ensuring that universities develop in accordance with the key objectives of the development of the respective regions and the country as a whole, and are focused not on secondary, but on key technical directions of promising the dynamics of the national economy.
Ключевые слова
Вопросы повышения эффективности работы промышленных предприятий и организаций в последние годы приобретают все более важное значение. Необходимость решения подобной задачи становится актуальной как для промышленных предприятий и организаций в целом, так и для предприятий, связанных с выпуском продукции и эксплуатацией технологического оборудования из биметаллических листовых материалов. Цель исследования. Учитывая большое количество исследований и разработок, направленных на повышение эффективности функционирования промышленных предприятий, авторы данной статьи стремятся представить наиболее значимые и успешные исследования, посвященные решению этих задач. Материалы и методы. Анализ управленческих подходов, средств, технологий и механизмов улучшения работы промышленных предприятий, осуществляющих производство изделий и эксплуатацию конструкций из биметаллических листовых материалов, базируется на значительном объеме научных материалов, представленных в научно-технической литературе. Результаты. Представлен набор наиболее существенных мер по совершенствованию работы промышленных предприятий и организаций и сделан акцент на тех предложениях, которые позволят добиться наиболее существенных результатов для предприятий, производящих и использующих биметаллические листовые материалы. Заключение. В статье показано, что повышение эффективности функционирования промышленных предприятий, деятельность которых в той или иной степени связана с производством или использованием изделий и конструкций из многослойных биметаллических материалов, должно осуществляться на основе актуальных подходов, средств и механизмов, включая создание методов и алгоритмов подготовки и принятия решений руководителями предприятий по основному направлению их деятельности, разработку современных информационных систем управления, а также развитие новых, перспективных технологий оценки качества продукции.
Ключевые слова
Цель исследования. Целью статьи является анализ роли инновационных инвестиций в качественное развитие регионов. При этом должны быть раскрыты проблемы комплексного влияния экологических, социальных, экономических и научно-технические факторов на региональные инновационные проекты, исследованы связанные с этими факторами прямые и косвенные затраты на проектное управление. Предметом являются управленческие отношения, которые возникают при инновационном проектировании в системе управления регионом. Материалы и методы. Методологической основой работы является использование системного анализа, методов статистического анализа, математического моделирования. В статье раскрывается содержание эффекта регионального инновационного проекта. Рассмотрена традиционная модель оценки регионального инновационного проекта, выделены минусы модели. Также в работе раскрыт стандарт UNIDO. При этом отмечено, что для осуществления оценки эффективности регионального инновационного проекта необходимо проанализировать роль и состояние субъекта, экономическое состояние региона и непосредственно социальные и экологические последствия, которые предполагаются при внедрении проекта. Также рассмотрена оценка капиталообразующих инвестиционных проектов. Результаты. Результатом работы является экономико-математическая модель оценки и выбора регионального инновационного проекта с учетом экономических, социальных и экологических факторов. Для решения данной многокритериальной задачи с противоречивыми критериями рассмотрены различные методы и алгоритмы многокритериальной оптимизации, включая метод свертки критериев, получение одной, иногда довольно сложной формулы, методы получения решения, оптимального по Парето, метод иерархий Саати. Отмечены довольно существенные недостатки, присущие данным методам. Подробно рассмотрен наиболее действенный для данной модели метод последовательных уступок. Область применения результатов - проведение комплексной оценки инновационного проекта с целью выбора наиболее эффективного варианта, в полной мере учитывающего основные аспекты жизнедеятельности региона (экономические, социальные и экологические). Заключение. Использование приведенной в статье комплексной многокритериальной экономико-математической модели выбора регионального инновационного проекта с учетом экономических, социальных и экологических факторов повысит уровень адекватности принимаемых органами региональной власти решений в части выбора эффективных проектов.
