Научный архив: статьи

Обсуждаются подходы к расчету надежности алгоритмов управления техническими системами на этапах основных положений и модели надежности таких алгоритмов.

В настоящее время в промышленных технологиях часто применяется озон в качестве сильного окислителя. Массовое использование этого газа вызывает необходимость разработки эффективных методов его получения. Одним из таких способов является синтез озона в диэлектрическом барьерном разряде. В данной статье рассматривается описание имитационного подхода к моделированию процесса электросинтеза озона в коаксиальном трубчатом реакторе барьерного разряда. При этом используется дискретный стохастический подход. Он базируется на исследовании функционирования отдельных элементов системы, которые, в результате, формируют поведение системы в целом. Подход учитывает значительное влияние случайных факторов на протекание исследуемых явлений. Вероятностный характер изучаемого процесса моделируется путем применения процедур, присущих методам Монте-Карло. В статье описывается алгоритм имитационного компьютерного моделирования. Схема действий учитывает следующие составляющие процесса электросинтеза озона: образование озона под действие электрического разряда; разложение озона с течением времени; перемещение газов внутри рабочей зоны реактора. В работе приводятся результаты имитационного моделирования, как отдельный стадий синтеза озона, так и процесса в целом. Описаны итоги сравнения данных компьютерного моделирования с данными экспериментов, проведенных на реальной лабораторной установке. Делаются выводы об адекватности предлагаемой имитационной модели, о возможностях ее применения в исследовательской практике, отмечаются достоинства и недостатки описанного подхода.

Предложен универсальный метод имитационного статистического моделирования внешних возмущений, действующих на машину. Полученные результаты позволяют провести сравнительный анализ транспортных средств, находящихся под случайным внешним воздействием со стороны дороги, а также оптимизировать их параметры

Статья направлена на актуализацию подходов к проведению прогнозного анализа финансовых показателей организации в динамично меняющейся бизнес-среде и демонстрирует потенциал прикладного применения эконометрических моделей сценарного прогнозирования в условиях неопределенности. Методический базис научного исследования формируют подходы к построению имитационной модели свободного денежного потока (FCFF) организации с применением показателей эконометрического анализа массивов данных. В работе математически формализована взаимосвязь между результирующим показателем и переменными модели, определяющими изменение объекта анализа. Переменными модели выступают слагаемые прибыли до уплаты налогов и процентов (EBIT), налог на прибыль (Taxes), чистые капитальные затраты (СapEx), расходы на амортизацию материальных и нематериальных активов (D&A), а также изменение оборотного капитала компании (∆NWC). Границы изменения факторных признаков базируются на статистической оценке их ретроспективных значений на протяжении 2017–2023 гг. В процессе имитационного моделирования вариация комплекса переменных происходит с применением равномерного закона распределения случайной величины. Формирование массива имитационных экспериментов выступает основой для расчета показателей описательной статистики, характеризующих эмпирическое распределение объекта имитационного анализа, и позволяет дать ему развернутую качественную характеристику с позиции интерпретации результатов параметрической оценки рисков финансово-хозяйственной деятельности предприятия. Существенным преимуществом рассматриваемого подхода к применению имитационного моделирования выступает раскрытие исходных данных для многосценарного прогнозирования в составе публичной финансовой информации организации, что определяет возможность построения имитационной модели внешними пользователями бухгалтерской (финансовой) отчетности, существенно расширяя круг субъектов экономического анализа.

Актуальность темы исследования обусловлена выбором и применением методов исследования для процесса принятия решений в университетской среде. Уровень сложности объектов управления растет в связи с повышением уровня турбулентности бизнес-среды. Университеты не являются исключением, исходя из их проходящей трансформации и процесса становления полноценным игроком рыночной экономики. Применение имитационного моделирования является перспективной темой и заслуживает внимание при принятии управленческих решений в сфере высшего образования. Цель исследования - представить и продемонстрировать возможности применения инструмента имитационного моделирования для управления университетскими процессами. Гипотеза исследования: несмотря на то, что имитационное моделирование становится все более популярным методом прогнозирования в социальных системах, в сфере университетского управления он практически не применяется. Развитие применения данного метода существенно улучшает прогнозирование процессов для университетского управления. В работе представлена модель студенческого предпринимательства ИРНИТУ (г. Иркутск), построенная при помощи AnyLogic и продемонстрирована ее работа с точки зрения поведения модели в обычных условиях и условиях стимулирования отдельного конкурса (Программа “Умник” (организатор - ФСИ), Программа “СТАРТ” (организатор - ФСИ) и программа “Стартап” (организатор - ФСИ в рамках Федерального проекта “«Платформа университетского технологического предпринимательства”). Из программного обеспечения была выбрана и применена программа AnyLogic (Россия). Группой исследователей была выбрана дискретно-событийная модель для удобства сбора статистики и выбора победителя. В результате был сделан вывод: модель способна предсказать наиболее вероятный исход заложенных действий или интереса за более короткий срок по сравнению с другими инструментами прогнозирования. Теоретическая значимость работы состоит в расширении перечня исследуемых вопросов для применения имитационного моделирования в сфере высшего образования. Практическая значимость состоит в применении результатов для оценки эффективности студенческого предпринимательства и будет интересна как администрации вузов, так и исследователям высшего образования.

В данной работе представлена разработка имитационной модели электропневматической системы управления приводом бункерной задвижки, предназначенной для автоматизированной подачи и дозирования сыпучих материалов в железнодорожной отрасли. Модель создана с использованием программного пакета FluidSIM Pneumatics и базируется на двухстороннем пневматическом цилиндре с односторонним штоком. В работе подробно описана структура системы, включающая электромагнитные реле, распределители с пружинным возвратом, датчики положения и дроссельные клапаны, обеспечивающие точное управление положением задвижки и скорость ее открытия и закрытия. Разработанная имитационная модель позволяет воспроизводить несколько рабочих режимов работы системы, включая промежуточное положение заслонки с 50 % открытием и полное открытие на 100 %, а также обеспечивает временные задержки в конце хода штока пневмоцилиндра и возможность моделирования аварийных ситуаций. Такой подход дает возможность анализа динамики работы системы, оценки устойчивости при различных нагрузках, а также тестирования защитных алгоритмов. Результаты моделирования показывают высокую точность воспроизведения процессов и позволяют оптимизировать параметры управления для повышения эффективности технологического процесса погрузки сыпучих грузов. Разработанная модель может быть успешно применена как в промышленном производстве для совершенствования процессов транспортировки и дозирования материалов, так и в учебном процессе технических вузов для наглядного изучения принципов работы электропневматических систем, развития практических навыков проектирования и анализа автоматизированных систем.

Работа посвящена имитационному моделированию эволюции температурного поля в многослойной фоточувствительной структуре матричного фотоприемника (МФП) при облучении его интенсивным лазерным излучением. Разработанная модель позволяет учитывать топологию и параметры многослойной структуры МФП, физические характеристики ее материалов, а также свойства криогенной охлаждающей системы. Результаты использованы для оценки нагрева InSb МФП импульсным лазерным излучением.

Цель. Использование новых технологий в интеллектуальных системах водного транспорта (ИСВТ), сопряжено с дополнительными рисками безопасности, которые обусловлены появлением новых типов угроз. Входящие в состав ИСВТ автоматизированные системы корпоративного и технологического управления являются объектами критической информационной инфраструктуры (КИИ). Это накладывает на ИСВТ повышенные требования безопасности. Программно-аппаратные комплексы, реализующие данные решения, в настоящее время находятся в состоянии активной разработки. Во многих случаях физическое макетирование объектов ИСВТ в разумные сроки затруднительно и экономически нецелесообразно. Эффективное решение данных вопросов обеспечивают современные методы имитационного моделирования. Они позволяют создавать цифровые прототипы объектов ИСВТ и ИСВТ в целом в безопасных виртуальных средах, на что было направлено исследование, результаты которого представлены в статье. Методы. Использованы методы системного анализа, исследования операций, имитационного моделирования, обеспечения безопасности ИСВТ. Результаты. Рассмотрена эволюция имитационного моделирования и приведена терминология в данной области. Определены типовые объекты КИИ в составе ИСВТ и объекты для цифрового моделирования. Проведен анализ средств создания цифрового испытательного стенда анализа безопасности объектов КИИ ИСВТ. Приведены описание цифрового испытательного стенда анализа безопасности объектов КИИ ИСВТ и примеры функционирования. Заключение. Представленный в работе цифровой испытательный стенд позволяет встраивать в свою среду как существующие, так и создаваемые отечественные защищенные программно-аппаратные комплексы, решать задачи по управлению рисками безопасности функционирования объектов ИСВТ. Это обеспечивает возможности применения стенда на различных этапах жизненного цикла объектов КИИ ИСВТ. Дальнейшее развитие стенда связано с разработками цифровых двойников акваторий внутренних водных путей, отечественных программно-аппаратных комплексов объектов КИИ ИСВТ, средств защиты объектов КИИ ИСВТ от компьютерных атак и методов гибридного управления их безопасностью.

В статье проводится исследование современного состояния и перспектив развития архитектур программного обеспечения для создания цифровых двойников производственных систем. Основное внимание уделяется анализу понятийного поля и ключевых направлений в данной области на основе библиометрического подхода с применением программного обеспечения VOSviewer. Материал даёт характеристику наиболее часто встречающихся терминов, таких как model, simulation, optimization, monitoring, digital twin и system, и выделяет четыре кластера программного обеспечения: требования к цифровым двойникам, преимущества их использования, умное производство и предиктивные технологии. В статье обозначается отсутствие единого подхода к проектированию платформ цифровых двойников, а также рассматриваются факторы, влияющие на определение оптимальной архитектуры: масштабируемость, адаптивность, устойчивость к отказам, интеграционные возможности и удобство сопровождения. В работе проводится анализ разработанной многофункциональной архитектуры программного обеспечения, предназначенной для адаптации под многозадачные пользовательские запросы и интеграции с виртуальной реальностью. В статье подробно освещается функционал системы: создание детализированных 3D- и 2D-моделей производственных комплексов, сбор и аналитическая обработка статистических данных, автоматическое формирование спецификаций (BOM), генерация отчётности, а также поддержка импорта и экспорта данных в различных форматах (DXF, DWG). Работоспособность разработанной архитектуры подтверждается практическим опытом её реализации на базе программного комплекса «Рациональное производство» и апробацией решения на промышленных предприятиях, подтверждающими её экономическую эффективность: сокращение производственных циклов, снижение простоев, оптимизация складских операций и повышение производительности. Особое внимание уделяется возможности масштабирования системы под предприятия различного профиля и размера, что обеспечивает её широкую применимость в условиях цифровой трансформации промышленности и интеграции в концепцию Индустрии 4.0. Области, рассмотренные в работе, будут интересны специалистам в области промышленной автоматизации, цифрового проектирования, ИТ-разработчикам и исследователям, а также представителям бизнеса, заинтересованным в повышении конкурентоспособности своих производств.

Горнодобывающий сектор относится к числу наиболее рискованных направлений экономической деятельности, что обусловлено нестабильностью цен на сырьевые товары, геологической неопределённостью, динамикой законодательного регулирования и высоким уровнем капитальных вложений. Традиционные методики финансового анализа зачастую оказываются недостаточными при оценке инвестиционных инициатив в подобных условиях. В рамках настоящего исследования разработан и обоснован инженерный подход к моделированию неопределённости в финансовой оценке проектов горнодобывающих предприятий. Предложенная методология базируется на применении вероятностного анализа, имитационного моделирования и сценарного подхода для повышения достоверности прогнозов и минимизации потенциальных рисков. Эффективность разработанного методического аппарата подтверждена практическим внедрением на примере реального инвестиционного проекта в сфере разработки месторождений полезных ископаемых. Результаты исследования могут быть использованы компаниями отрасли для усиления устойчивости и формирования долгосрочной конкурентной позиции.

Статья посвящена разработке методического подхода к повышению достоверности результатов имитационного моделирования роботизированных технологических комплексов за счёт включения в модель факторов неопределённости и случайных событий. Актуальность исследования обусловлена необходимостью получения реалистичных прогнозов производительности, что невозможно в рамках традиционных детерминированных моделей, не учитывающих возможные отказы и сбои оборудования, а также внешние и логистические воздействия. Предложенный подход включает классификацию стохастических факторов, применение метода Монте-Карло для вероятностного моделирования и программную реализацию алгоритмов на языке Python в среде R-Pro. Результаты исследования демонстрируют возможность создания имитационных моделей, способных воспроизводить не только штатный технологический процесс, но и вероятностные отказы и сбои, что позволяет проводить более точный анализ пропускной способности, выявлять «узкие места» и повышать обоснованность принимаемых проектных решений.

В статье представлена структура управляемого взаимодействия моделей секторов домохозяйств и государственных учреждений в составе макроэкономической системы. Проведены экспериментальные исследования процессов управляемого взаимодействия секторов домохозяйств и государственных учреждений в условиях возмущений и принятия решений при управлении государственными расходами. Показано, что рост социальных трансфертов и выделение дотаций на бюджетное выравнивание позволяют увеличить потребительский спрос и обеспечить последующий рост экономики.