Научный архив: статьи

Интеллектуальные технологии, применяемые в цифровом сельском хозяйстве, включая дистанционное зондирование, служат необходимым инструментом по сбору данных о биообъектах. Установили, что данные, собранные с помощью дистанционного зондирования и Интернета вещей (IoT), в том числе изображения, представляющие полную картину сельскохозяйственных биообъектов, и их анализ помогут решить многие проблемы при производстве агропродукции. (Цель исследования) Обосновать и разработать роботизированный оросительный комплекс для выращивания сельскохозяйственных культур, оптимизации процесса полива с учетом влажности почвы, температуры воздуха, скорости ветра и других факторов. (Материалы и методы) Оценили важность разработки, которая может оптимизировать работу при возделывании сельскохозяйственных культур. Привели описание приложений и баз данных, входящих в центральный вычислительный пункт. Контроль за текущим состоянием участка орошения, расчет и выработка управленческих решений обеспечиваются с центрального вычислительного пункта, который по мобильной связи может получать, обрабатывать и передавать команды на пульт управления дождевальных машин, насосной станции и диспетчеру машинно-тракторной бригады. (Результаты и обсуждение) Обосновали схему и основные блоки роботизированного оросительного комплекса для выращивания сельскохозяйственных культур. Разработали алгоритм взаимосвязи и операций сбора данных, расчета, контроля и управления. Установили, что такой комплекс позволит оптимизировать процесс полива, затраты и расход ресурсов на орошаемом участке, снизить загрязнение окружающей среды. (Выводы) Внедрение роботизированного оросительного комплекса позволит уменьшить расход воды, сократить издержки. Поддержание влажности почвы в оптимальных пределах создаст возможность для получения высокого и стабильного урожая качественной продукции при различных погодных условиях.

Статья посвящена исследованию автоматизации процессов заселения гостей в отелях маленьких городов России. Актуальность исследования обусловлена растущим интересом к путешествиям по малым городам России, развитием внутреннего туризма и устаревшими бизнес-процессами во многих отелях. Целью исследования является анализ гостиничных предприятий малых городов на основе автоматизации процессов заселения гостей. Методы исследования включают анализ внутреннего труизма, в особенности в небольших туристических городах России с населением меньше 100 тыс. человек, анализ процессов заселения гостей в отеле, работа сотрудников службы приема и размещения, их основные задачи и портрет «идеального сотрудника». На основе проведенного анализа и полученных данных был выявлен приоритетный вариант автоматизации процессов. На основе одного из отелей города Выборга был продемонстрирован эффект внедрения технологии самостоятельного заселения гостей через smart-терминалы. Выявлено, что внедрение данной технологии позволяет снизить затраты предприятия на персонал на 12 %, максимизировать прибыль за счет уменьшения объема издержек, а также нормализовать рабочие процессы, правильно распределив нагрузку и должностные обязательства между персоналом. Полученные результаты исследования позволяют утверждать, что автоматизация процессов заселения гостей в отель является необходимостью именно в маленьких городах, где нет четко выстроенной структуры управления персоналом, должностных обязанностей и присутствует кадровый голод.

Показали развитие технологий и технических средств механизации и автоматизации животноводства за период с 1930 года по настоящее время. (Цель исследования) Ввиду цикличности протекания процессов и неоднозначности современных трактовок влияния научного наследия необходимо изучить исторический опыт и вклад ученых в исследования и практическое создание средств механизации и автоматизации животноводства. (Методы и материалы) Проанализировали основные этапы развития технических средств машинного доения коров, начиная с создания первой советской трехтактной доильной машины ДА-3, вклад профильных институтов ВАСХНИЛ и отдельных ученых в разработку методики испытаний доильных аппаратов, создание и внедрение новых технических средств для электромеханизации на молочных фермах. (Результаты и обсуждение) Рассмотрели создание первых доильных залов: с параллельно-проходными станками, стационарного типа «елочка» (В. С. Краснов, В. Ф. Королев, В. П. Ларин, В. П. Похваленский, А. Н. Дормидонтов), подвижного карусельного зала типа «вращающаяся елочка», разработанного конструкторским бюро СибНИИсельского хозяйства (И. И. Тесленко, Н. В. Краснощеков, К. С. Шаповалов, Н. К. Вазенмиллер, А. В. Гольденфанг). (Выводы) Отметили актуальность и необходимость системного подхода при разработке системы машин по механизации животноводства, в которых принимал активное участие академик РАН Н. М. Морозов. Важным в развитии теории и практики процессов обслуживания животных стали разработка и создание технологии поточно-конвейерного обслуживания животных под руководством академика РАН Л. П. Кормановского. Выявили необходимость изучения опыта предшествующих поколений при создании современных образцов машин и оборудования, позволяющего избегать прямого копирования зарубежных образцов машин, а проводить собственные исследования и разработки с учетом накопленного опыта использования техники и технологий в российских условиях.

Разработка отечественных технологий повышения надежности сельскохозяйственной техники, в том числе сборных элементов, узлов, механизмов и отдельных деталей, составляет один из важных этапов сельскохозяйственного производства. С целью выбора износостойкого материала при изготовлении рабочих органов и оценки эффективности упрочняющих технологий их рабочих поверхностей под конкретные условия эксплуатации необходимо проводить ускоренные ресурсные испытания соответствующими современными методами и средствами. (Цель исследования) Разработать установку, обеспечивающую ускоренные испытания на коррозионно-механическое изнашивание рабочих органов сельскохозяйственных машин и оборудования, применяемых в животноводстве при изготовлении и подготовке кормов. (Материалы и методы) Разработана методика ресурсных испытаний режущих элементов сельскохозяйственных машин для животноводства и кормопроизводства. Представлены кинематическая схема установки и возможная фиксация рабочих органов на рабочем валу установки. Дана оценка уровня механического и коррозионного изнашивания рабочих органов при ускоренных ресурсных испытаниях. (Результаты и обсуждение) Модуль управления установкой включает в себя электрическую схему и пульт управления, позволяющий регулировать частоту вращения испытуемых рабочих органов, изменение направления вращения (прямое и обратное) вала установки, экстренное торможение. Выбраны электродвигатель установки, частота вращения вала. Рассчитаны параметры клиноременной передачи привода установки: тип и количество ремней, диаметры ведущего и ведомого шкивов, передаточное число, обеспечивающие необходимую частоту вращения вала. Проведен прочностной расчет в случае заклинивания рабочего вала одним из держателей среднего ряда ножей, подтверждающий прочностной запас. (Выводы) Предлагаемая установка обеспечивает ускоренные ресурсные испытания рабочих органов машин и оборудования, позволяет оценивать эффективность технологий упрочнения рабочих поверхностей. Суть методики заключается в определении коррозионно-механического изнашивания рабочих органов в субстрате, имитирующем физико-химическое свойства растительной среды, при осуществлении процесса резания в установленных режимах испытаний. Предлагаемая установка полностью соответствует прочностным характеристикам и сохранит свою работоспособность при возможных перегрузках.

Точное земледелие значительно развивается в последние годы благодаря достижениям в области роботизации и автоматизации. В научной статье разработали автоматизированный сельскохозяйственный машинно-тракторный агрегат (МТА) путем использования универсальных мехатронных модулей систем его управления для скашивания трав. (Цель исследования) Разработать функционально-технологическую схему автоматизированного МТА и универсальные мехатронные модули, устанавливаемые на механические органы управления оператора, для автоматического выполнения технологического процесса скашивания трав. (Материалы и методы) Разработана функционально-технологическая схема МТА. Машинно-тракторный агрегат состоит из системы дистанционного управления, трактора, системы контроля и управления доступом (СКУД) к МТА и технологической машины. Описана методика автоматического управления МТА на агроландшафте. Выполнено теоретическое обоснование конструктивно-технологических параметров универсальных мехатронных модулей для управления сцеплением и тормозной системой. Проведен расчет механизма мехатронного модуля и определены: передаточное отношение винтовой передачи, ход винта и скорость перемещения гайки. Установлена зависимость изменения скорости хода педали (угла перемещения педали) от скорости перемещения гайки мехатронного модуля воздействия. Разработано программное обеспечение на языке программирования для контроллера управления универсальными мехатронными модулями. (Результаты и обсуждение) Дистанционным способом, используя пульт оператора, реализовали автоматическое управление МТА, в составе колесного трактора ЛТЗ-120Б + роторной косилки КРН-2,4, на агроландшафте. Провели полевое тестирование взаимодействия программы с аппаратной частью универсальных мехатронных модулей систем управления МТА. Сравнительные экспериментальные исследования с оператором и в автоматическом режиме (с применением мехатронных приводов) проведены при выполнении операции кошения травы машинно-тракторным агрегатом при прямолинейном движении. (Выводы) Предварительные исследования автоматизированного сельскохозяйственного машинно-тракторного агрегата показали, что значения эксплуатационных показателей при работе с косилкой находятся в допустимых пределах, например производительность за 1 час основного времени составила 3,56 гектара, рабочая скорость движения – 10±0,3 км/ч, а высота среза трав – 8±1 сантиметров.

Отметили, что в применении беспилотных технологий важную роль играет планирование пути агрегата. Машинно- тракторные агрегаты (МТА), оснащенные автоматизированными системами управления и навесными сельскохозяйственными машинами, способны выполнять оригинальные способы движения и повороты на поле, в том числе реверсивное движение на склонах. На мелкоконтурных участках процент холостых ходов достаточно велик, и за счет минимизации пути или времени поворота можно увеличить производительность агротехнических приемов. (Цель исследования) Рассчитать оптимальный поворот при реверсивном движении автоматизированного машинно-тракторного агрегата. (Материалы и методы) Расчет оптимального движения на поворотной полосе для повышения эксплуатационной эффективности МТА является важной частью планирования маршрута. На ограниченном пространстве расчет оптимальной траектории поворота представляет собой сложную задачу динамической нелинейной оптимизации, трудно разрешимую традиционными численными методами. Рассмотрены дифференциальные уравнения Лагранжа второго рода для криволинейного движения МТА в декартовой системе. Однако решения этой системы уравнений, определяющие семейство «игольчатых разворотов» реверсивного движения, будут постоянно ограничены. Для расчета короткого поворота в ограниченных условиях использовался метод оптимизации поворотной полосы. (Результаты и обсуждение) Разработаны кинематические модели МТА с роторной косилкой и сформулированы проблемы оптимизации движения на поворотной полосе с учетом эксплуатационных ограничений. Рассмотрены сценарии поворота от симметричного до несимметричного игольчатого и выбран оптимальный. Благодаря интеграции модели МТА в технологический процесс путем оптимизации на сельскохозяйственном участке был получен и рассчитан для заданных условий эксплуатации альтернативный вариант – фасонный поворот с определенными параметрами. (Выводы) Аналитические исследования автоматизированного МТА с косилкой показали, что значения эксплуатационных и геометрических показателей для фасонного поворота укладываются в минимальную ширину разворота 3,65 метра и длину пути 7,74 метра (характеристики мини-трактора «Уралец 22» и роторной косилки Н-17).

В статье анализируются риски, связанные с применением искусственного интеллекта (ИИ) в спорте. Рассматриваются основные направления внедрения ИИ в спортивную отрасль, а также потенциальные социальные, технические и этические угрозы, возникающие в условиях цифровизации. Разнообразие возможностей ИИ - от анализа физиологических показателей и оптимизации тренировочного процесса до прогнозирования результатов соревнований и создания систем автоматического судейства - приводит к коренным изменениям традиционных подходов к спортивному управлению, тренировкам и организации соревнований. Однако наряду с очевидными преимуществами массовое внедрение ИИ несёт в себе значительный комплекс новых рисков: этических, социальных, технических и образовательных. В данной статье представлен анализ рисков, связанных с использованием ИИ в спорте, а также рассмотрены результаты эмпирического исследования отношения к ним студенческой молодёжи - будущих специалистов спортивной индустрии Отдельное внимание уделяется результатам эмпирического исследования отношения студентов к внедрению ИИ, выявлены уровни их информированности, восприятие преимуществ и опасений, связанных с автоматизацией спортивной деятельности. Сформулированы рекомендации для образовательных учреждений и спортивных организаций по минимизации рисков и эффективной интеграции ИИ в профессиональную среду. Сделан вывод о необходимости сбалансированного подхода к цифровизации спорта, сочетающего технологические инновации и гуманистические ценности отрасли.

В уголовно-исполнительной системе в последние годы широкое внедрение находят автоматизированные системы специального и общего на - значения. Каждая из таких систем предназначена для выполнения специальных функций и определенного комплекса задач. В статье на примере процесса обработки и фиксации результатов изучения личности вновь прибывшего осужденного в карантинное отделение исправительного учреждения исследуются вопросы автоматизации служебной деятельности сотрудников уголовно-исполнительной системы. Рассматривается процесс разработки специального отчета на базе программного комплекса АКУС (автоматизированной картотеки учета специального контингента). Раскрываются функциональные возможности и способы работы с программой по проектированию и конструированию отчетов, подготовлена схема реализации и варианты дальнейшего внедрения в деятельность территориального органа ФСИН России. Рассматриваются различные методические подходы и возможности использования АКУС в преподавании учебных дисциплин в ведомственном вузе ФСИН России

Статья посвящена теоретическим подходам советских экономистов и политических деятелей 1930-х годов, касающихся вопросов потенциала капитализма и социализма в новых технико - экономических реалиях, приоритетных направлений и механизмов индустриализации, сращивания производства, науки и образования, развития человеческого потенциала. Отмечается, что данный исследовательский опыт может быть актуален и в наше время ввиду ряда сходств характера технологического развития, а также условий экономической реальности. Советские исследователи выделяли промышленность, в первую очередь тяжелую, как ведущую сферу, где реализуются преимущества механизма социалистического планирования. Согласно их положениям, система, основанная на планировании, в противовес анархичному рынку с раздробленностью производителей и узкими целями максимизации прибыли позволяет максимально увеличить эффекты от технического комбинирования, специализации и стандартизации, развития единой энергосистемы, интеграции производства, науки, образовании. Авторами, хотя и в меньшей степени, также освещались вопросы высвобождения работника из сферы тяжелого малоквалифицированного труда, формирования более прогрессивной и созидательной по сравнению с рыночной конкуренцией системы стимулов. Отмечается высокая степень практико - ориентированности рассмотренных работ. Во многом ввиду специфичных условий времени советские исследователи значительно переоценили проблемы развития капитализма, недооценив его адаптируемость. В то же время были высвечены ограничения и противоречия рыночной системы (монополизация, рост интенсификации труда, нестабильность совокупного спроса и т. д.), потребовавшие впоследствии активного государственного вмешательства на регулярной основе. В завершении делается вывод о значительном потенциале рассмотренного теоретического наследия при решении современных задач технологического перевооружения в условиях внешних ограничений. Главным образом это касается вопросов использования механизмов планирования, развития человеческого потенциала, политики импортозамещения.

Автор анализирует широко распространенное убеждение в том, что капитализм на наших глазах уступает место новой форме общественного устройства, именуемой посткапитализмом. Капитализм понимается автором как тип общественного устройства, выделенный на основе существенных сходств в экономической организации обществ. Типология обществ по экономическому основанию исходит из понимания экономики как инфраструктурного компонента общества - особого уклада общественной жизни, в основе которого лежат отношения между людьми, возникающие в процессе распределения и обмена предметного богатства. Системообразующим основанием экономики являются отношения собственности, возникающие между людьми по поводу средств производства - предметов и орудий труда. Именно эти отношения определяют социальную инфраструктуру общества, влияют на политический уклад общественной жизни, связанный с распределением властных полномочий, а также на духовный уклад этой жизни, связанный с дивергенцией стереотипов мышления и чувствования.

Рассмотрены основные задачи автоматизации и управления технологическим процессом экстракционной очистки актиноидов, а также представлен подход к моделированию экстракционной колонны в формате метода блочно-компонентных цепей (МБКЦ) в среде моделирования МАРС (моделирование и автоматический расчет систем) и автоматизации экстракционного процесса с учетом различных воздействий. При моделировании колонного аппарата для описания экстракционного процесса за основу была взята диффузионная модель, позволяющая учитывать условия массопереноса. Полученные результаты подтверждают возможность использования метода блочно-компонентных цепей для моделирования сложных химико-технологических систем и аппаратов с последующей интеграцией модели в автоматизированную систему управления (АСУ) для оптимизации и повышения эффективности технологических процессов.

В статье приведены основные понятия цифровых двойников, показана актуальность их разработки, сферы и перспективы их применения. В качестве примера в работе рассмотрен аппарат смешения, являющийся важным звеном в технологической схеме химического производства. Такие аппараты применяются на стадии подготовки сырья и предназначены для получения смеси заданной концентрации и температуры. Разработана математическая модель объекта и рассмотрен пример создания его цифрового двойника в MATLAB Simulink. Описана методика интеграции цифровой модели в симулятор системы управления (учебный тренажер) на базе программируемого контроллера и графической панели оператора. Приведен пример программы контроллера на графическом языке программирования FBD. Разработан интерфейс пользователя, обеспечивающий взаимодействие оператора с цифровым двойником. Описана методика интеграции цифрового двойника и промышленного контроллера посредством применения технологии OPC и библиотеки OPC Toolbox.