SCI Библиотека

В статье выполнен обзор различных алгоритмов по оптимизации маршрутов морских автономных надводных судов. Отмечается, что актуальным и действенным методом оптимизации маршрутов является внедрение алгоритмов и программной базы по предотвращению столкновения, основанных на теории графов. Основными способами являются алгоритм Дейкстры, А*, искусственные потенциальные поля, метод «динамического окна», метод скоростного препятствия. Также отдельно рассматривается предотвращение столкновения с использованием радара морского автономного навигационного судна, геометрических факторов судов, генетического алгоритма, обучения нейронной сети. При этом большинство алгоритмов рассматривается только как теоретическое решение поставленных задач. Вместе с тем в некоторых работах описаны результаты, полученные при проведении экспериментальных натурных испытаний, а именно: нейронные сети, использующие глубокое обучение, марковский процесс принятия решений, Q-обучение; созданная с нуля система автономного предотвращения столкновения с использованием концепции поиска заменяемого пространства действий; эвристический поиск оптимального маршрута судна по Северному морскому пути с использованием алгоритма А2015. Общий анализ исследований показал, что многие авторы значительно продвинулись в своих исследованиях - в них видна положительная динамика исследования, однако необходимо совершенствовать существующие алгоритмы для решения поставленных задач, поскольку в одних работах не рассматривается расхождение с несколькими судами, в других не используется маневр, связанный с изменением скорости, в отдельных работах существует сложность настройки параметров для эффективной работы алгоритма. Не в полной мере разработан также критерий оптимальности при совместном маневрировании, учитывающий не только обеспечение минимального значения кратчайшей дистанции до судна в системе, но и другие факторы, такие как распределение обязанностей по выполнению маневров судов.

В данной статье проанализирована эффективность использования нейронной сети для определения маневров расхождения двух судов. Дано краткое описание алгоритма и скрипта MATLAB, позволяющего находить изменения курсов для предотвращения столкновений пар судов. Описывается процесс создания обучающей выборки с помощью ранее разработанного скрипта, включающий предварительную обработку данных для устранения нереалистичных сценариев сближения пар судов, а также ситуаций, в которых отсутствует опасность столкновения. Обучение нейронных сетей выполнялось с помощью алгоритмов оптимизации Левенберга - Марквардта и Adam. В ходе исследования было обучено одиннадцать нейронных сетей с различными параметрами, из которых выбрана сеть, позволяющая прогнозировать изменения курсов для расхождения на безопасной дистанции для пар судов с точностью 94,8 % (точность прогнозов нейронной сети в данном исследовании определена как количество пар изначально опасно сближающихся судов, дистанция кратчайшего сближения которых после обработки нейронной сетью находилась в пределах 0,8-1,2 мили, поделенной на общее количество пар судов). В исследовании выполнено сравнение времени, затраченного на вычисление маневров расхождения с использованием алгоритма и нейронной сети. Исследование показало, что при увеличении количества опасно сближающихся судов до четырех и выше нейронная сеть затрачивает на прогнозирование маневра расхождения в пять раз меньше времени, чем алгоритм. С увеличением числа опасно сближающихся судов разрыв во времени обработки данных между нейронной сетью и алгоритмом увеличивается, что подтверждает целесообразность применения нейронных сетей в обработке больших массивов данных с парами опасно сближающихся судов. В дальнейших исследованиях планируется создать алгоритм для решения задачи безопасного расхождения группы судов, осуществляемого на основе попарного анализа опасности столкновений.

Предметом исследования являются геометрические характеристики русловых донных форм, знание которых необходимо для решения ряда задач речной гидравлики, в частности для определения гидравлического сопротивления русла. Отмечается, что многие исследователи ставят его значение в зависимость от крутизны донных гряд. Вместе с тем существует немало данных, указывающих на то, что помимо крутизны гряд влияние на величину гидравлического сопротивления оказывает также форма продольного рельефа донных форм, а именно расположение вершины гряды относительно ее подвалий. С целью учета этого обстоятельства введены понятия «коэффициент асимметричности гряды» и «смоченный периметр гряды». Применение возможности аппроксимации продольного профиля гряды треугольником позволило сопоставить основные элементы треугольника параметрам донных гряд, обычно используемых при проведении исследований руслового процесса. Поскольку элементы треугольника связаны хорошо известными геометрическими и тригонометрическими соотношениями, предлагаемая аппроксимация позволяет аналитически вывести соотношения между основными параметрами, характеризующими донные гряды. Для удобства восприятия полученные зависимости представлены не только в виде формул, но и в виде графиков и таблиц. Несмотря на то, что в работе не ставилась задача детальной проверки выведенных соотношений фактическими данными, тем не менее полученные зависимости находятся в хорошем соответствии с некоторыми приведенными в литературе по речной гидравлике результатами статистической обработки данных натурных и лабораторных исследований, что подтверждает допустимость аппроксимации формы гряды треугольником и возможность использования выведенных зависимостей в качестве по крайней мере приближенной оценки количественных значений основных параметров.

В данной работе процесс конструирования шаблонов антропоморфного управления движением судна представлен решениями последовательности задач моделирования в пространстве состояний эргатической системы «судоводитель - судно» на примере судна типа Волго-Дон. В исходной математической модели управляемого объекта учтены параметрические интервальные неопределенности, влияющие на однозначность решения задачи оптимального управления в классической постановке. Факторами априорной неопределенности являются осадка судна и глубина судового хода. Численные решения задачи оптимального по быстродействию управления перемещением судна получены для концов интервалов значений параметров математической модели. Полученные решения использованы при конструировании шаблонов для описания и учета неопределенности распределения ресурсов управления по методологии планирования взаимодействия в эргатической системе. Шаблоны антропоморфного управления в системе «судоводитель - судно» представлены последовательностями номеров элементов множества нормальных систем обыкновенных дифференциальных уравнений, построенных в пятимерном пространстве состояний по преобразованной математической модели судна. Каждая нормальная система обыкновенных дифференциальных уравнений отображает в математической форме неполное, из-за существования неопределенностей, представление о действии виртуальных органов управления и соответствующем элементарном движении судна. Предложены процедуры построения различных вариантов распределения ресурсов антропоморфного управления и его соответствующих шаблонов, составленных по экспертным оценкам, на основе множества решений задачи оптимального управления. На конкретных примерах проиллюстрировано конструктивное свойство шаблонов антропоморфного управления: новые шаблоны могут быть построены с помощью стыковки в определенной последовательности типовых аналогов, а типовые шаблоны определены с применением сведений о выполненных движениях органов управления судном с учетом опыта судовождения. Тем самым показана возможность использования таких апостериорных сведений для управления эргатической системой «судоводитель - судно» рациональными способами, в том числе такими, которые не могут быть получены с помощью решения математических задач оптимального управления. Библиотека шаблонов антропоморфного управления представлена как составная часть базы знаний при использовании технологии экспертных систем в построении управляющего автомата с искусственным интеллектом.

Исследован метод получения координат обсервованного места судна по избыточным измерениям одного из основных навигационных параметров - дистанции, традиционно используемого в практике судовождения в условиях прибрежного плавания. Новая особенность решения уравнений изолиний - изостадий по измеренным дистанциям до соответствующих пар ориентиров - сводится к решению уравнений прямых, получаемых по точкам пересечения соответствующих пар изолиний. Эти линии аналогичны линиям положения, построенным по хордам. В отличие от классического обобщенного метода касательных линий положения, предлагаемые линии - хорды непосредственно сходятся в точке обсервованного места судна, получаемой по изолиниям. Предлагаемый метод позволяет исключить методическую погрешность от замены изолиний касательными линиями положения и необходимость дополнительных итераций. В качестве математического аппарата применяются классические методы навигации: теория изолиний, обобщенный метод линий положения, метод наименьших квадратов. Приведены решения исходных избыточных уравнений линий положения по хордам методом наименьших квадратов при гипотезе действия случайных погрешностей измерений и редуцированных вариантов уравнений линий положения - хорд для компенсации систематических погрешностей с оценкой точности обсервованного места судна радиальной погрешностью. Предложены выражения для оценки систематических погрешностей в измерениях в целях их дальнейшей компенсации. Основные положения исследования подкреплены инфографикой. Приведенные выражения доведены до уровня непосредственного практического применения в целях разработки программного обеспечения систем навигации. Формализация предлагаемых методов в автоматических навигационных комплексах или системах управления автономными судами позволит судоводителю на борту судна и управляющему им дистанционно решать задачи обработки соответствующей навигационной информации пар ориентиров в прибрежных и стесненных районах плавания на качественно новом уровне.

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.

Темой исследования является технология блокчейн, которая начиная с 2008 г. привлекла к себе значительное внимание из-за ее больших потенциальных возможностей в различных отраслях, особенно в сфере управления цепочками поставок, где она может применяться для повышения прозрачности, отслеживаемости и эффективности. Приведены доказательства того, что в настоящее время не существует инструментов анализа стратегий внедрения технологии блокчейн в практику работы морских перевозок. Для устранения этого недостатка предложена теоретико-игровая модель, в рамках которой выполняется моделирование взаимодействия участников рынка морской перевозки. Для создания подобной модели приведено описание основных участников морской перевозки, а также выполнен анализ основных схем их взаимодействия. Представлены структурированные схемы взаимодействия участников в процессе организации перевозки по традиционной форме и при организации перевозки с использованием блокчейн-технологии. Приведена структура базовой теоретико-игровой модели взаимодействия участников морской перевозки, а также схема выполнения операций с применением технологии блокчейн. В целях возможности проведения анализа с помощью предложенной модели рассмотрено четыре сценария работы модели: традиционная схема взаимодействия участников, полное взаимодействие участников через блокчейн, изменение отношения участников к технологии блокчейн в зависимости от экономической эффективности, постепенное внедрение блокчейн-технологии. Приведенные результаты показывают характер изменений экономической эффективности работы участников рынка при различных условиях. Результатами исследования подтверждено, что внедрение блокчейн-технологии позволяет ускорить оборачиваемость денежных средство компании, что существенно упрощает ведение бизнеса. Отмечается, что разработанная модель требует дополнения в части уточнения условий работы некоторых участников перевозки, а также мотивов их поведения.

Цель работы - автоматизация подбора оптимальных параметров теплоизолирующего слоя, подстилающего нефтепровод, проложенного наземным способом на многолетнемерзлых грунтах. При прокладке нефтепровода в условиях вечной мерзлоты возникает зона оттаивания грунта, которая впоследствии в период эксплуатации может привести к негативным явлениям, возникающим в грунте, и, как следствие, возникновению деформаций в нефтепроводе. Для уменьшения ореола оттаивания используется теплоизолирующий слой, подстилающий нефтепровод. В данной статье описывается способ определения оптимальных размеров теплоизолирующего слоя, подстилающего нефтепровод и позволяющего свести зону оттаивания мерзлого грунта вокруг трубопровода к минимуму. В качестве модели использовался стальной нефтепровод по аналогу с трубопроводом Заполярье - Пурпе. Для расчетов использовались характеристики грунтов Республики Саха. Материал теплоизолирующего слоя представляет собой пенополиуретан. Исследование проводилось в программном комплексе PLAXIS 2D. В результате исследования разработан алгоритм определения оптимальных размеров теплоизолирующего слоя, подстилающего нефтепровод. Полученный алгоритм позволяет автоматизировать поиск оптимальных параметров теплоизолирующего слоя путем минимизации не только зоны оттаивания грунта, но и затрат на теплоизоляцию. Разработанный алгоритм является универсальным и может быть реализован в любом программном обеспечении (общем или специальном) с любой степенью дискретизации шага расчета.

В статье раскрывается содержание основных принципов проблемно-ориентированного моделирования в исследовании интегрированной автоматизированной системы управления запасами и транспортно-технологическими процессами. Рассматриваются один из методологических аспектов создания автоматизированных систем моделирования: концептуальная математическая модель анализа и нормирования технико экономических показателей, а также функционирование систем материально технического обеспечения: моделирование системы (поставка - транспорт). Решены задачи взаимодействия и взаимосвязей, оптимизации ресурсопотоков, повышения эффективности принятия управленческих решений. Показано, что моделирование потоков ресурсов предусматривает корректировку путем итеративного перераспределения межрегиональных и внутрирегиональных поставок по поставщикам и потребителям. Отмечается, что совмещение номенклатурных позиций в одну поставку ведет к экономии издержек формирования запасов за счет уменьшения числа заказов. Подчеркивается, что для создания эффективных автоматизированных систем управления необходимо подробно исследовать первичный объект - непосредственно систему материально-технического обеспечения. Создание прикладного математического и программного обеспечения является перспективным направлением решения этой проблемы и развития его как системы автоматизированного моделирования. В связи с этим при создании таких автоматизированных систем управления наиболее целесообразным является использование модельно-ориентированного подхода, основанного на принципах системного анализа, стандартизации, классификации и модульности. Показано, что использование проблемно-ориентированного подхода при создании автоматизированной системы моделирования позволяет снизить трудоемкость ее разработки и реализации, обеспечить возможность не только унифицировать алгоритмы решения задачи, но и применить стандартные методы обработки результатов экспериментов.

В статье рассматривается ряд исторических аспектов, связанных с деятельностью Хабаровской высшей партийной школы. На основании решения ЦК ВКП (б) от 10 июня 1944 г. на основе краевых партийных курсов была создана одногодичная партийная школа для подготовки и переподготовки партийных и советских работников. С 1956 г. учебное заведение было преобразовано в Хабаровскую межобластную партийную школу с четырехгодичным периодом обучения, дающим высшее партийно-политическое образование, а с 1958 г. оно было переименовано в Хабаровскую высшую партийную школу. В этом вузе определялись новые направления подготовки слушателей, создавались новые кафедры и лаборатории, постоянно совершенствовалась учебно-методическая работа. Особое значение в вузе имело взаимодействие администрации, партийного и профсоюзного комитетов. На протяжении длительного времени в этом вузе под руководством партийных структур готовились управленческие кадры с высшим партийно- политическим образованием для огромной территории Дальневосточного региона. Выпускники Хабаровской высшей партийной школы успешно работали в районных и государственных структурах, преподавателями в вузах. С ноября 1990 г. учебное заведение вступило в сложный период организационных преобразований.