Научный архив: статьи

Предложен новый подход для анализа входящего потока круизных и паромных судов с учетом разделения на размеры и формирования новых признаков «приоритетности» причалов. Для решения задачи многосценарного моделирования предлагается использование пуассоновского и нормального распределений. Также для расширения модели приоритетности заявок судов предлагается рассмотреть ситуацию, когда в потоке судов интервалы между судозаходами подчиняются гамма-распределениям, учитывающим последействие потока. Эталонными данными в работе выбраны известные интенсивности работы «Пассажирского порта Санкт-Петербург «Морской фасад» за навигацию. Для проверки результатов выбраны данные для максимальной месячной загрузки морского пассажирского порта. В статье представлен анализ загруженности причалов, исследованы данные по интервалам между круизными и паромными судами. Для решения задачи «многосценарного моделирования» представлена новая цифровая модель морского пассажирского порта, направленная на решение задач исследования систем «морская круизная / паромная линия - морской пассажирский порт / терминал», с учетом возможности динамического изменения параметров по интенсивностям работы. Представлено обоснование использования «оптимизационного эксперимента», приведены результаты выполнения исследования как без параметра «приоритетности», так и с учетом «приоритетности», а также результаты «прогонов» разработанной специальной цифровой модели пассажирского порта. На основе результатов многосценарного моделирования получены новые данные, доказывающие, что при введении в модель «приоритетности» круизных или паромных судов по причалам достигается эффект возрастания пропускной способности. На основе представленного моделирования подтверждается эффективность включения исследования на основе гамма-распределения. Полученные результаты многосценарного моделирования с выделением и реализацией «приоритетности» в совокупности с использованием на макроуровне регионального планирования на основе круговых диаграмм интенсивностей Circos позволяют сформировать полный набор данных для многокритериального анализа изменений в ответ на влияние внешней среды и оценки положения морского пассажирского порта в регионе моря. Представленная методика, разработанные модели по выделению «приоритетности» и результаты моделирования могут быть применены для других морских пассажирских портов и терминалов, что определяет универсальность представленного подхода.

Показано, что цифровые двойники являются одной из самых перспективных и значимых технологий, способствующей значительному повышению эффективности, точности и гибкости управления объектами и процессами. Выполнен системный анализ теоретических источников, сайтов и научно-технических новостей, посвященных созданию и применению цифровых двойников сложных технических и биологических объектов (цифровые двойники человека) в системах управления и поддержки принятия решений. Отмечена высокая актуальность исследований в области цифровых двойников человека. Показано отличие понятий «Цифровой двойник человека» и «Цифровая личность». Введен новый термин - «Цифровой двойник индивидуума», объединяющий идею точной цифровой репликации физической сущности человека («Цифровой двойник человека») и концептуального представления его личности в цифровом формате («Цифровая личность»). Показано, что цифровой двойник индивидуума может включать как физическую, так и социально-психологическую составляющую, сохраняя ключевые характеристики оригинала (специально спроектированной виртуальной модели человека) и его образа, создаваемого в виртуальном пространстве. Приведены примеры применения цифрового двойника индивидуума в различных отраслях народного хозяйства. Разработана концептуальная структурно-функциональная модель управления цифровым двойником в организационных системах. Разработанная модель призвана стать основой для дальнейшего системного моделирования и последующего проектирования математической модели, а также разработки алгоритмов и программного обеспечения цифрового двойника человека. Отмечены вызовы и проблемы, которые неизбежно придется решать в связи с применением цифровых двойников в организационных системах.

В современной исторической науке термин цифровой двойник еще не получил широкого распространения, хотя и используется в области смежных социальных наук. В то же время концепция цифрового двойника несет в себе потенциальную универсальность для описания различных форм цифрового представления реконструкций исторических объектов, в том числе и исторических личностей. В связи с этим возникает необходимость в разработке определения цифрового двойника применительно к историческим персоналиям, а также в создании классификации, основанной на уровне сложности (зрелости) таких двойников. Критерии классификации должны учитывать степень детализации реконструируемого объекта, уровень интерактивности создаваемой модели, ее способность к обучению и адаптации, а также возможность интеграции с технологиями машинного обучения. Авторами использованы методы системного анализа и структурно-функциональный подход, а также иерархический метод при составлении классификации цифровых двойников исторических персоналий. В ходе исследования были предложены определение понятия цифровой двойник относительно реконструкции исторической личности и их классификация на основе технологической сложности реализации, описаны характерные черты каждого из типов, подкрепленные конкретными примерами реализованных проектов в данной сфере. Цифровой двойник исторической личности - цифровая модель человека, воспроизводящая его черты, характеристики и особенности на основе данных исторических источников. Исходя из уровня технологической сложности, можно выделить три типа уже существующих цифровых двойников: 1. Цифровой двойник, адекватно отражающий черты реконструируемой исторической личности в ее виртуальном представлении. 2. Адаптивный цифровой двойник, не только адекватно отражающий черты реконструируемой исторической личности, но и включающий в себя также функции адаптивного пользовательского интерфейса, ориентированный на взаимодействие с операторами. 3. Интеллектуальные цифровые двойники - адаптивные цифровые двойники, дополненные возможностью самостоятельного машинного обучения, применяемого к потоку данных для выявления закономерностей, которые затем используются в работе системы. Развитие технологий цифровых двойников в целом позволяет предположить появление в будущем еще одного типа - когнитивных цифровых двойников, работающих на основе графов знаний и моделей искусственного интеллекта и позволяющих оказывать поддержку в принятии решений на основе опыта и ценностей реконструируемой исторической личности.

Целью работы являлась разработка концептуальной модели мониторинга технологических процессов на примере производства вафель. Предлагаемая концептуальная модель и комплекс методов и алгоритмов ориентированы на применение в условиях многорецептурного пищевого производства, где реализуется множество технологических процессов, для которых актуально использование технологии цифровых двойников. Результаты ранее проведенных исследований были адаптированы под новые производственные условия, ключевым аспектом которых являлась привязка цифрового двойника технологического процесса к партии вафель. Применимость концептуальной модели мониторинга технологических процессов стал высокий уровень автоматизации и цифровизации производства, при котором технология цифровых двойников может быть эффективно реализована. В статье рассмотрен состав концептуальной модели мониторинга технологических процессов производства вафель, описаны изменения и некоторые вопросы, необходимые для ее дальнейшего внедрения. В обобщенном виде представлены концептуальная и математическая модели системы мониторинга на основе технологии цифровых двойников. Полученная математическая модель мониторинга на основе теории множеств, разработанные методы создания, представления, определения и модификации, а также алгоритмы создания, фиксации значений параметров и ресурсного обеспечения технологических процессов при их внедрении формируют основу для дальнейшей цифровой трансформации предприятия и повышения его эффективности.

Статья посвящена разработке виртуальной среды испытаний подводного робототехнического комплекса с использованием цифрового двойника. Представлена архитектура системы, реализующая моделирование поведения подводного робототехнического комплекса, визуализацию в Unity и запуск тестовых сценариев. Описаны алгоритмы управления, обработки сенсорных данных и оценки поведения в условиях подводной среды. Работа направлена на повышение точности, надёжности и эффективности автономного функционирования подводного робототехнического комплекса за счёт предварительной виртуальной отладки.

Аннотация. В работе представлен обзор метода геометрического моделирования в разработке цифровых двойников, дан анализ теоретических основ, его роли в создании цифровых двойников, методологии разработки цифрового двойника с его использованием, проблем и вызовов при использовании метода, а также рассмотрены перспективы развития данной технологии.

Цель. Целью данной статьи является разработка методов и алгоритмов микросервисной реализации для информационного обеспечения многоагентных систем, реализующих функции цифровых двойников предприятия. Особое внимание уделяется реализации функций сбора данных, мониторинга, диагностики и принятия решений, обеспечивающих эффективное взаимодействие между агентами продуктов и агентами ресурсов на основе соглашений об уровне сервиса (SLA). Методы исследования. Исследование использует методы построения микросервисной архитектуру для разделения и автономного выполнения функций, таких как сбор данных, мониторинг и диагностика, с целью оптимизации SLA и повышения надежности системы. Для повышения устойчивости системы к угрозам безопасности в алгоритмы добавлены этапы контроля доступа, шифрования данных и анализа аномалий. Методология включает адаптивное управление параметрами SLA, использование распределенной обработки данных и применение аналитических алгоритмов для принятия решений, а также механизмы для выявления потенциальных угроз и несанкционированного доступа. Результаты. Предложенные методы и алгоритмы позволяют создавать гибкую и масштабируемую многоагентную систему, способную адаптироваться к изменяющимся условиям и обеспечивать устойчивую и безопасную работу цифровых двойников. Использование SLA для регулирования взаимодействия агентов улучшает согласованность их действий, повышает точность мониторинга и защищает данные, поддерживая высокую надежность и безопасность системы. Заключение. Результаты показывают, что микросервисный подход, использование SLA и интеграция мер безопасности значительно повышают эффективность и надежность многоагентных систем, позволяя агентам адаптироваться к изменениям, оперативно реагировать на отклонения и предотвращать возможные угрозы. Применение данных методов может существенно улучшить управление активами в сетевых предприятиях, поддерживая их конкурентоспособность, устойчивость и безопасность в условиях цифровой трансформации.

В данной работе рассмотрены модули цифрового двойника многостадийного производственного процесса. Модуль оптимизации процессов функционирования сложных систем содержит набор методов определения оптимальных режимов и их адаптации в сложных производственных системах.

Методы дискретной оптимизации ос уществляют выбор оптимальных технологических режимов для любого вида продукции. Методы моделирования технологического процесса осуществляет построение линейных и нелинейных моделей зависимости показателей качества продукции от технологических факторов. Модуль отображения информации и конфигурации предназначен для отражения процесса функционирования цифрового двойника, фиксируемых данных (технологических факторов, параметров моделей и оптимальных технологических режимов) и конфигурации параметров задач.

Процесс создания цифрового двойника включает разработку сложных алгоритмов, реализующих процедуры структурного моделирования и поисковой оптимизации применительно к дискретным производственным системам.

Разрабатываемые функциональные блоки формируют требуемую совокупность реализуемых операций. Дискретная клеточно - иерархическая система создает композицию отдельных подсистем, отражающих технологические процессы, и представленных в виде внутренних итеративных цепей. Результатом исследования является формирование модулей цифрового двойника сложной системы, имеющей многоуровневую структуру.

Приведено описание наборов алфавитов состояний, входных и выходных параметров исследуемых систем.

В данной статье рассмотрены принципы, параметры и свойства цифрового двойника в строительной области. Приведены этапы и цели его создания; рассмотрены алгоритмы создания и параметры цифрового двойника строительного проекта; предложен оптимальный вариант для Ирака; описано несколько вариантов алгоритмов создания цифрового двойника на основе предыдущих исследований и разработок, а также опыта авторов в этой области. Даны подробные характеристики особенностей разработки объектов строительства с использованием цифровых двойников, приведены примеры использования цифрового двойника в Российской Федерации и за рубежом, показано, как внедрение данной технологии повлияло на реализацию строительных проектов.

Результаты: даны рекомендации в области разработки алгоритма цифрового двойника для реализации строительных проектов в Ираке.

В статье описано современное состояние вопроса применения цифровых двойников при изготовлении деталей машин механической обработкой. На основании анализа литературных источников выявлены недостатки существующих моделей цифровых двойников, описывающих процесс резания. Предложена блок-схема цифрового двойника процесса резания, который включает в себя цифровые двойники основных компонентов системы резания.

Авторами исследуется концепция «Логистика 4.0», которая формируется на принципах «Индустрии 4.0» и направлена на цифровую трансформацию логистических процессов с использованием искусственного интеллекта и других цифровых технологий. Использование в логистике интернета вещей (IoT), киберфизических систем, больших данных и облачных вычислений позволяет создавать цифровые двойники логистических систем. Это способствует повышению экономической, социальной и экологической устойчивости, обеспечивая прозрачность, безопасность и оперативность управления цепочками поставок. Эффективным инструментом моделирования для создания цифровых двойников является унифицированный язык моделирования (UML). Российские и зарубежные исследования демонстрируют его хорошую применимость для описания архитектуры, функциональности и поведения логистических систем. Интеграция UML с другими методами, например моделью спецификации дискретных событий, расширяет его возможности как инструмента концептуального моделирования. В статье рассматривается применение генеративного искусственного интеллекта (ГИИ) для создания диаграмм прецедентов при разработке цифрового двойника логистической системы. Хотя предложенное ГИИ решение не является идеальным, оно демонстрирует потенциал ГИИ в решении подобных задач, и созданная модель может служить отправной точкой для дальнейшей разработки информационной системы. В будущем интеграция ГИИ в программные средства для создания информационных систем откроет новые возможности формирования логистических процессов.

Активное применение имитационных и агент-ориентированных моделей выходит на принципиально новый уровень. Исследование развития этого направления в России с позиции публикационной активности было опубликовано в предыдущей работе. Подход с применением передового инструментария дает преимущества для разработчиков управленческих механизмов. На данный момент приобретают популярность языковые модели, которые способны генерировать ответы и решать задачи на высоком уровне сложности. Подобные разработки уже применяют вместе с агент-ориентированным подходом, что вызывает особый интерес с точки зрения перспектив прикладной значимости. Масштабирование исследований с помощью такого инструмента может быть скорректировано в нужный вектор, и настроено на разный уровень детализации - от отдельных модельных объектов в виде сущностей до параметрических особенностей каждого отдельного государства вместе с глобальными изменениями мировой экономики. Основой статьи является обзор различных моделей, где проанализированы российские и зарубежные разработки, сконструированные с помощью методологии компьютерных имитационных моделей. Данный метод позволяет специалистам внедрять новые подходы в структуру государственного управления за счет анализа и прогнозирования вызовов в различных сферах общественной жизни. Помимо этого, рассмотрены популярные программные обеспечения для работы с моделями подобного класса. В другом блоке приведена подборка прикладных моделей с индивидуальной настройкой под каждую из задач, и демонстрацией результатов, которые передают специфику разных сфер общественной жизни, начиная с демографической оценки населения стран, планирования в системе здравоохранения до военных столкновений и заканчивая программными продуктами для анализа космической обстановки. Примерами стали модели, где изучена демографическая ситуация в России, распространение пандемии. В результатах экспериментов некоторых моделей можно выделить социальную направленность, которая хорошо помогает разобраться в специфике демографических и социальных проблем - сокращение населения, уровень поддержки политической элиты, поведение людей в стрессовой ситуации, меры государственной поддержки, дающие положительный эффект для населения.