НАУКА СЕГОДНЯvolconf.ru/files/archive/01_11.12.2019.pdf2019/12/11 · 2 УДК r r s. s...

НАУЧНЫЙ ЦЕНТР «ДИСПУТ»

НАУКА СЕГОДНЯ ВЫЗОВЫ, ПЕРСПЕКТИВЫ И ВОЗМОЖНОСТИ

Материалы международной

научно-практической конференции

11 декабря 2019 г.

Часть 1

Вологда 2019

2

УДК 001.1 ББК 60 Н34 Наука сегодня: вызовы, перспективы и возможности [Текст]:

материалы международной научно-практической конференции, г. Вологда, 11 декабря 2019 г.: в 2 частях. Часть 1. – Вологда: ООО «Маркер», 2019. – 128 с.

ISBN 978-5-907083-75-2 ISBN 978-5-907083-76-9 (Часть 1)

Сборник научных трудов содержит материалы, представленные

на международную научно-практическую конференцию «Наука сего-дня: вызовы, перспективы и возможности», проведенную Научным центром «Диспут» 11 декабря 2019 г. в Вологде.

Сборник предназначен для научных и педагогических работни-ков, аспирантов, магистрантов и студентов с целью использования в научной работе и учебной деятельности.

Все материалы публикуются в авторской редакции. За содержа-ние статей ответственность несут авторы.

Научные труды конференции размещены на платформе научной

электронной библиотеки (eLIBRARY.ru). Договор с ООО «Научная электронная библиотека» № 1716-06/2015K.

Электронная версия сборника размещена на сайте volconf.ru.

УДК 001.1 ББК 60

© Авторы статей, 2019 © Научный центр «Диспут», 2019

ISBN 978-5-907083-75-2 ISBN 978-5-907083-76-9 (Часть 1)

3

СОДЕРЖАНИЕ

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

Бабарин С.С. Перенос примесей в нано объемах с учетом действия силы Казимира .................................................................................... 5

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ Шульгина Е.А., Попов С.С. Анализ

изменения актуальной и обменной кислотности почв Арктики ......................................... 8

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ Абакумцев Р.В., Луцкий М.А., Можаев М.А.

Работа с данными как часть цифровой трансформации .................................................................. 13

Абрамов Д.В., Саркисова И.О. Формирование профессиональных компетенций средствами «1С: Предприятие 8.3» ................................................................................................ 14

Балаганский А.А. Проблема отсутствия средств контроля здоровья человека в мобильных приложениях спортивной тематики .................................................................................. 15

Бильчук М.В., Бабенко Е.В., Иванова Т.В., Байкин И.А. Обеспечение интероперабельности автоматических систем управления предприятием .................... 17

Брюханов И.В., Тимирязев В.А. Исследование технологических размерных связей формируемых при изготовлении прецизионных подшипников ................................ 19

Булдовский М.Л. Актуальные проблемы оценки эффективности процессов разработки программного обеспечения ....... 22

Бумарин Д.П. Методическое обеспечение лабораторного практикума по дисциплине «Администрирование в информационных системах» ................................................................................. 24

Валуев В.С. Исполнительные механизмы роботов для работы в ограниченных и глубоких пространствах ......................................... 26

Волков А.Э., Бирюков С.С. Постановка задачи условной оптимизации при исследовании контакта в прямозубой конической передаче ..................................................... 27

Гарбузов А.М. Экспертная оценка энергетической эффективности ограждающих конструкций индивидуальных жилых зданий ......................... 30

Глубокова С.В. Измерение диаметра цилиндрической детали координатным методом .................................................................................... 32

Гуц М.А. Обоснование нормативно-методического обеспечения для повышения рейтинга сайтов в поисковых системах ......... 34

Дворко И.М. Влияние типа газообразователя на свойства пеноматериалов на основе порошковых эпоксидно-новолачных композиций ............... 35

Деркач Е.В. Проверка работоспособности системы логического управления на примере функционального тестирования исполнительного ядра программно реализованного контроллера ......................................................................... 37

Журавлева Д.Д., Марьин М.Д. Регулируемое потокораспределение на вводах в здания и сооружения ............................... 44

Захаров А.С., Козак Н.В. Разработка компонентов конфигурирования в задаче HMI для систем управления технологическим оборудование.......................... 46

Иванова К.И. Математическое моделирование гидравлических режимов тепловых сетей ................................................................... 48

Ивашкина А.Д. Автоматизированная система для управления микроклиматом производственных помещений с использованием ПЛК .................................................... 50

Искендеров Р.И., Волкова О.Р. Технология NLP при машинном обучении информационной системы службы технической поддержки ............................................. 52

Гаврилов В.С., Викторов А.Г., Филаретов А.А., Капранова А.Б., Лебедев А.Е. О проблеме выбора параметров процесса дросселирования потоков жидкости в регулирующей арматуре ........................................... 55

Аль-Вади Омар, Козак Н.В., Обухов А.И. Расширение функций коммуникации для задач электроавтоматики системы ЧПУ на основе OPC UA ...................................................................... 56

Коломина Н.В., Бекмешов А.Ю., Фомина О.А. Исследование причин возникновения неисправностей при работе оборудования лазерной резки ................................................................... 58

Коляченко М.А., Волкова О.Р. Виртуальные музеи: направления развития................................................................................... 61

Коробова Н.В., Ивченко С.А. Влияние формы прутка на заполняемость штампа и силовые характеристики процесса выдавливания ..................................................................... 64

4

Коротков А.С. Дополнение к лабораторному практикуму по дисциплине «Администрирование в информационных системах» .................................................................................68

Кузнецова Н.М., Карлова Т.В., Капитанов А.В., Михайлова М.В., Бекмешов А.Ю. Методика построения вспомогательных экспертных автоматизированных систем ...69

Курбатов С.В., Морозов О.В., Рудый А.С. Изготовление основы для 3D литий-ионного аккумулятора с использование bosch-процесса травления кремния .................................71

Липатова А.Б., Липатова М.Д. Исследование зависимости между качеством поверхности неметаллических материалов и вида их обработки ............................................................76

Лукоянов В.А., Матвеева В.В., Беспалов В.В. Выделение процессов системы менеджмента безопасности дорожного движения .................................................................................77

Лукоянов В.А., Матвеева В.В., Беспалов В.В. Применение нотации IDEF0 в описании процессов систем менеджмента безопасности дорожного движения .................79

Макаров А.А., Романов Н.С. Современные подходы и средства разработки цифровых двойников промышленной продукции .........81

Манвелидзе А.Б. Инновационная система российской авиации – основа развития российской промышленности в условиях становления индустрии 4.0 ..............82

Марков Б.Н., Мастеренко Д.А., Телешевский В.И. Вычисление фрактальной размерности поверхности по стандарту ИСО................................................................................................85

Меликова О.Н., Педь С.Е. Разработка методик расчета отклонений от круглости ..........................................................................87

Муслимов Д.М. Обеспечение интероперабельности компонентов электронной информационно-образовательной среды университета в части автоматизации передачи данных об успеваемости ........................................................................89

Назаренко К.М., Марков П.Н., Назаренко Е.С., Коробов Н.А., Надыкто А.Б., Холщевникова Н.Н. Интеллектуальная среда для атомно-молекулярного конструирования: учет, пост-процессинг результатов моделирования...................................91

Никонов Н.А., Локтев М.А. Особенности автоматизации создания схем расположения земельных участков .......................................................93

Новожилова А.В., Рудый А.С. Исследование проводимости твердого электролита LiPON в области низких температур............................................................................. 94

Олейник А.В., Николаев А.В., Кузнецова Л.В., Кузнецов Л.Ю. Управление техническим обслуживанием и ремонтом мобильных технологических комплексов в ERP – системе SAP ............................................................................ 97

Гречишников В.А., Романов В.Б., Щеголев А.К., Косарев В.А., Кокарев В.И. Система крепления СМП в корпусе резца с помощью гидрозажима ........................................................................ 99

Романов Н.С., Макаров А.А., Саватеев С.И. Современные подходы и перспективы развития технологии виртуальной реальности .......................................................................... 101

Саватеев С.И., Саватеев В.И., Шлаев В.И., Васильев Д.М. Современные подходы и перспективы развития машинного зрения в промышленности и производстве .................. 102

Сафаров Х.С. Актуальные проблемы интероперабельности виртуальных лабораторий и виртуальных экспериментов ................................................................. 104

Сидоров А.А. Моделирование процесса горячей листовой штамповки с закалкой в штампах ................................................................................. 106

Сосенушкин А.Е. Математическое моделирование углового прессования в параллельных каналах для получения заготовок из конструкционных металлов с субмикрокристаллической структурой ..... 108

Сурков К.П., Бабенко Е.В. Разработка системы управления 3D моделью бионического протеза кисти руки................... 114

Феофанов А.Н., Гачина А. Разработка автоматизированной системы выбора элементов управления технологического оборудования пищевого производства ...... 115

Чувак П.И. Системы эксплуатации и обслуживания элементов аппаратуры технической системы ................................................. 118

Шмакова К.А., Киреева Е.С., Громышова С.С. Взаимосвязь факторов, влияющих на пропускную и провозную способности ....... 119

МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ Бережная Е.С., Ивашева А.В. Препараты

морской воды при насморке ................................ 123 Номерова А.В. Применение машинного

обучения в диагностике сердечно-сосудистых заболеваний ......................................... 124

5

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ УДК 539.196.3

Бабарин С.С. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ПЕРЕНОС ПРИМЕСЕЙ В НАНО ОБЪЕМАХ С УЧЕТОМ ДЕЙСТВИЯ СИЛЫ КАЗИМИРА

В данной работе мы изучаем молекулярные системы, используя неоднородные свойства поверхностей стенок в кубических объемах с учетом распределенного воздействия силы Казимира на атомы системы. Результаты моде-лирования используются для изучения физиче-ских и термодинамических свойств микрокано-нических ансамблей методом молекулярной динамики. Разработанная модель может быть использована для изучения конфигурационных свойств системы, определения влияния энтро-пии на процессы переноса примесей в нано структурах, для решения практических задач в условиях физических ограничений нано меха-низмов, фильтрации примесей в высокодис-персных системах, разработки управляющих устройств в конструкциях, в которых есть плос-кие параллельные пластины или мембраны, в том числе пористые структуры. Получены ре-зультаты ускоренного роста энтропии для при-меси, состоящей из молекул азота, воды и этано-ла, учтено воздействие силы Казимира на при-меси для разного типа объемов, а также найдено равновесное состояние моделируемой системы с учетом шероховатости стенок объема.

Молекулярная динамика, сила Казимира, многоатомные молекулы, межмолекулярные взаимодействия, вычислительная физика.

нашей работе мы будем рассмат-ривать процессы переноса моле-

кулярных примесей в нано объемах под действием силы Казимира [1, 2]. В общем случае, в существующих математических моделях используются периодические граничные условия [3-5], в частности, в геометриях пленки со свободными по-верхностями [6], различные геометрии взаимодействия, типа «сфера-пластина» [7]. В нашей модели необходимо учиты-вать отражения от стенок объема, поэто-му периодические граничные условия не применимы [8, 9] и была предложена новая модель с межмолекулярным взаи-модействием атомов примесей с атомами стенок объема.

В нашей модели важную роль играет сила Казимира, она имеет квантовую при-роду, однако ее использование в классиче-ском приближении требует использования

аппроксимации потенциала энергии взаи-модействия. Для описания системы мы будем использовать классическую систему уравнений Ньютона, и искать решения, используя метод молекулярной динамики, что позволяет описать большинство сило-вых воздействий на атомы молекул. Моле-кулы примесей размещаются случайным образом внутри объема с учетом физиче-ских ограничений и условий, накладывае-мых на расстояния межмолекулярного взаимодействия для устранения аномаль-ных значений энергии и неустойчивости численного решения. В качестве основного потенциала межмолекулярного взаимо-действия выбран потенциал Леннарда-Джонса, который применим в системах с небольшим количеством частиц, реали-стично описывающий парные взаимодей-ствия и эффективный с вычислительной точки зрения:

−

=

6

ijr

ij12

ijr

ijij4)ij(rLJU . (1)

Кулоновский потенциал используется для заряженных атомов, например, моле-кул воды, где qi и qj – частичные заряды атомов, силовая константа для потенциа-

ла -2-1Colij enmmolkJ 138f = .

ijr

jqiqColijf)ij(rColU = . (2)

Для межатомных потенциалов взаи-модействия для ковалентных связей, ва-лентных и двугранных углов используют-ся квадратичные формы, описывающие осцилляции с равновесным значением ковалентного расстояния l0, валентного угла θ0, двугранного угла ζ и соответству-ющими силовыми константами fb, fa и fd

( )20llbfbondsU −= , (3)

( )20afanglesU −= , (4)

В

6

=

=5

0n

ncosnCdfdihedralU . (5)

Сила Казимира моделируется как тип взаимодействия Ван-дер-Ваальса без флук-туации дипольного момента. Поскольку поверхности атомов примесей много меньше площади стенок объема, и с учётом ортогональности направления вектора силы, энергию взаимодействия удобно представить в виде потенциала взаимодей-ствия атома молекулы примеси с атомами стенки объема. Площадь поверхности участка стенки заменяется расположенны-ми вблизи поверхности атомами:

3ij

r720

c2

)ij(rcasU

−= . (6)

Для описания граничных условий ис-пользуются потенциалы (1) и (2). Сово-купный потенциал на всех гранях объема равен:

3ij

rijr2

wallU

−

+

−= , (7)

где

6

ijr

ij

= ,

ij4

jq

iq

Colij

f

= ,

ij2880

c2

=

. (8)

Базовыми единицами в нашей модели являются масса, равная 1,66·10-27 кг, ско-рость 1000 м/сек, время 10-12 сек, энергия 1,38·10-26 кДж/моль.

Для оценки термодинамической энтропии системы при постоянном объеме ис-

пользована формула, вида

−

−

−=

V

T

i TBkiE

expln

Ti TBk

iEexplnTBkS . (9)

Таким образом, общий вид модели, с учетом (1-8) имеет следующий вид:

++−=

triplesanglesU

pairsbondsUirim

2t

2

+

++++ji wall

wallUcasijUcol

ijULJijU

quadruplesdihedralU (10)

с начальными условиями:

( ) ;0ir0ir

= ( ) ;0ir0ir

t

=

(11)

где t – время, ri – декартовы координаты

частицы, )0(ir – скорость, )0(ir

– коор-

дината атома i, mi – масса атома i, Uij – по-тенциальная энергия взаимодействия.

Интерес представляет сравнение ко-эффициентов, показывающих корреляци-онные свойства физических характери-стик системы.

Мы видим на рисунке 1 (а, б) отноше-ние полной энергии системы. Отметим, что флуктуации в полной энергии вызва-ны неравновесными состояниями в про-

цессе моделирования из-за действия силы Казимира. В случае с параллелепипедом воздействия на систему сильнее, что от-ражено на графиках (рис. 1б) и проявляет-ся в увеличении амплитуды колебаний в ковалентных связях и валентных углах молекул на примере молекул воды. На рисунке 2 приведено среднее значение силы Казимира, приходящуюся на один атом вещества примеси. Видно, что в слу-чае кубического объема воздействие на систему гораздо меньше, чем в случае с параллелепипедом, что согласуется с уве-личением действия силы Казимира по мере уменьшения расстояния между вза-имодействующими поверхностями.

7

а)

б)

Риc. 1. Коэффициент отклонения полной энергии от равновесного значения

а)

б)

Рис. 2. Величина энергии Казимира, приходящаяся на каждый атом системы

Рис. 3. Усредненное распределение частиц вблизи ребер объемов

Рис 4. Пример значений кинетической (зеленый цвет), потенциальной (синий цвет)

и полной энергии (красный цвет) системы

8

Также было замечено, что молекулы примеси из начального состояния распре-деляются по объемам таким образом, что их плотность растет в углах объемов (рис. 3). Пример корректности получаемых вы-числений путем мониторинга значений энергий приведено на рисунке 4.

Таким образом можно сделать следу-ющие выводы. Моделирование микрока-нонических ансамблей в нано объемах приводит к интересным эффектам рас-пределения молекул примесей по объему (рис. 3), в частности плотность примесей сильно увеличивается вдоль ребер. Было установлено, что сила Казимира влияет на рост колебаний энергии межатомных связей, а температура системы приводит к росту потенциальной энергии системы с обратно пропорциональной зависимо-стью. В результате проведенных вычис-лительных экспериментов было установ-лено, что в объемах порядка 1000 нм3 сила Казимира оказывает существенное воз-действие – это выражается ростом флук-туаций химических связей молекул рас-сматриваемой примеси; Сильные межмо-лекулярные электростатические взаимо-действия и высокая плотность атомов структуры стенок объема увеличивают время релаксации ковалентных связей и валентных углов, аккумулируя неравно-

весные процессы, в частности это выража-ется в ускоренном росте энтропии. Шеро-ховатости поверхностей стенок объемов в виде подъемов и провалов на величину порядка 0.5 нм позволяют повысить точ-ность моделирования и создают условия для нелинейных вкладов в потенциаль-ную энергию.

Список литературы

1. Hess B.; Kutzner C.; Van Der Spoel D.; Lindahl E. J. / Chem. Theory Comput. 2008. 4 (2) 435.

2. Casimir H. B. G. // Proc. Kon. Nederl.Akad Wetensch. 1948, 51 793.

3. Frenkel D.; Smit B. Understanding Molecular Simulation // 2002, Academic Press.

4. Leach A. R. Molecular Modeling. Principles and Applications // Pearson Education Limited, 2001.

5. Shaitan K. V.; Tereshkina K. B. Molecular dy-namics of proteins and peptides / Methodical text-book Moscow (in Russian), 2002.

6. Diehl H.; Grüneberg D.; Hasenbusch M.; Hucht A.; Rutkevich S.; Schmidt F. Exact thermodynamic Casimir forces for an interacting three-dimensional model system in film geometry with free surfaces // EPL, 2012, 100 10004.

7. Krüger M.; Emig T.; Bimonte G.; Kardar M. Non-equilibrium Casimir forces: Spheres and sphere-plate // EPL, 2011, 95 21002.

8. Tildesley D. J. Computer simulation of liquids // University Press Oxford, 1989.

9. Schlick T. Molecular Modeling and Simulation // Springer, 2002.

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ УДК 502.5

Шульгина Е.А., Попов С.С. Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, Архангельск Научный руководитель: Попова Л.Ф., д.б.н., к.х.н.

АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЯ АКТУАЛЬНОЙ И ОБМЕННОЙ КИСЛОТНОСТИ ПОЧВ АРКТИКИ

В статье представлены результаты анализа почвенных образцов, отобранных во время экспедиции Арктического плавучего универси-тета 2018 года, по показателям рН водной и солевой вытяжек. Рассмотрен характер измене-ния актуальной и обменной кислотностей в почвенных разрезах территорий Новой Земли и п-ова Канин. По показателю рН водной вытяжки на Новой Земле преобладают сильнощелочные почвы, на п-ове Канин – слабокислые; по показа-телю рН солевой вытяжки для Новой Земли характерны щелочные почвы, для п-ова Канин – сильнокислые. рН актуальной кислотности в

почвенных разрезах исследованных территорий вниз по профилю уменьшается, почвы становят-ся более щелочными. Согласно изменению рН обменной кислотности вниз по профилю почвы Новой Земли становятся менее щелочными, а почвы п-ова Канин – более кислыми.

Актуальная кислотность, обменная кислот-ность, почвенный разрез, Новая Земля, полуост-ров Канин.

рктика - северная область Земли, включающая глубоководный Арк-А

9

тический бассейн, мелководные окраин-ные моря с островами и прилегающими частями материковой суши Европы, Азии и Северной Америки [5]. Арктическая зона Российской Федерации занимает площадь 9,46 млн км2, это самый большой сектор среди всех стран Арктического региона. Арктическая зона имеет важное экологиче-ское, социально-экономическое, геополи-тическое значение для нашей страны [4].

В настоящее время повышенный ин-терес к Арктическим территориям обу-словлен потеплением климата, арктиче-ские моря дольше не замерзают, а вечная мерзлота тает. Появляются новые воз-можности освоения ранее недоступных территорий, как следствие увеличивается нагрузка на хрупкие арктические экоси-стемы. Подобные изменения могут отра-зиться и на свойствах почв. Поэтому воз-никает необходимость исследования важ-нейших параметров почв Арктических территорий, которые определяют условия жизнедеятельности организмов и расте-ний, в частности.

Одним из таких параметров почв яв-ляется кислотность. Кислотность почв обусловлена концентрацией водородных ионов в почве и выражается через pH раствора (жидкой фазы почвы); pH – от-рицательный логарифм концентрации ионов водорода [8]. Выделяют следующие формы кислотности почвы:

– актуальная кислотность – кислот-ность почвенного раствора, которая зави-сит от наличия свободных органических и минеральных кислот в почвенном раство-ре, ее степень оценивают по величине pH водной вытяжки;

– потенциальная кислотность, которая подразделяется на обменную и гидролити-ческую. Обменная кислотность обусловле-на наличием в почвенно-поглотительном комплексе обменных катионов водорода и алюминия, ее степень оценивают по вели-чине pH солевой вытяжки [1].

Цель исследования – определение и анализ обменной и актуальной кислотно-стей почв Арктики.

Объектами исследования являются почвенные образцы, отобранные в 2018 году на острове Северного архипелага Новая Земля и полуострове Канин во вре-мя рейса Арктического плавучего универ-

ситета Северного (Арктического) феде-рального университета имени М.В. Ломо-носова (рисунок 1, таблица 2). Отбор проб проводился в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02-84 на высадках по маршруту следования научно-исследовательского судна «Профессор Молчанов». Всего на вышеуказанных территориях было ото-брано 29 почвенных образцов с 14 проб-ных площадей (разрезов).

Рисунок 1. Схема маршрута экспедиции в

рамках Арктического плавучего университета – 2018

Анализ почв проводился в лаборато-рии биогеохимических исследований при кафедре химии и химической экологии Высшей школы естественных наук и тех-нологий САФУ им. М.В. Ломоносова. Лабо-раторно были определены pH водной и солевой вытяжек согласно ГОСТ 26423-85 [2] и ГОСТ 26483-85 [3] соответственно (таблица 1).

Степень кислотности почв определя-лась в соответствии с оценочной шкалой по величине pH водной и солевой вытя-жек (таблица 2) [7].

В связи с тем, что актуальная и об-менная кислотности поверхностных гори-зонтов, представленных моховым очесом, для некоторых почвенных разрезов не определялись, значение величины рН почвенного раствора второго почвенного горизонта рассматривали в качестве верхнего.

Проанализировав полученные данные (рисунок 1), можно сказать о том, что ве-личина рН актуальной кислотности ко-леблется от 6,2 до 8,95. Максимальное значение рН актуальной кислотности отмечено на территории Новой Земли (8,95), минимальное – на территории п-ова Канин (6,26). 55,5% образцов по сте-

10

пени актуальной кислотности относятся к сильнощелочным. Это почвы Новой Зем-ли. 22,7% образцов являются щелочными,

они также расположены на Новой Земле. 21,8% образцов относятся к слабокислым и находятся на п-ове Канин.

Таблица 1. Значения pH водной и солевой вытяжек исследуемых почвенных образцов Район иссле-

дования Почвенный разрез

(координаты разреза) Почвенный

горизонт pH водной вытяжки

pH солевой вытяжки

Новая Земля. Русская га-вань

1й разрез (76.18813333N 62.66993333E)

1 7,91 7,58

2 8,01±0,05 7,43±0,04 3 8,14±0,05 7,27±0,04

2й разрез (76.18228333N 62.71635E)

1 8,61±0,05 8,96±0,05

3й разрез (76.18186667N 62.73041667E)

1 8,86±0,10 8,19±0,04 2 8,95±0,05 8,04±0,09

4й разрез (76.17981667N 62.75648333E)

1 8,72±0,02 7,90±0,04

Новая Земля. Бухта Благо-получия

5й разрез (75.62083333N 63.8085E)

1 8,58±0,08 7,51±0,02

6й разрез (75.6235N 63.791E)

1 7,71±0,14 7,30±0,09 2 7,54±0,04 7,24±0,06

Новая Земля. Ледяная гавань

7й разрез (76.29233333N 68.15183333E)

1 8,94±0,07 8,13±0,04

8й разрез (76.29183333N 68.15233333Е)

1 не определялось

2 8,90±0,00 7,91±0,01 3 8,87±0,09 7,84±0,01

9й разрез (76.29066667N 68.1425E)

1 не определялось 2 8,89±0,03 8,02±0,01

3 8,97±0,00 7,90±0,04 Новая Земля. Мыс Желания

10й разрез (76.9321N 68.4690E)

1 не определялось

2 8,91±0,06 7,98±0,01 11й разрез (76.9552N 98.4902E)

1 8,40±0,04 7,63±0,01

2 8,44±0,05 7,91±0,02

П-ов Канин. Мыс Канин Нос

1й разрез (68.64006N 4350664E)

1 не определялось 2 6,26±0,07 4,33±0,05

2й разрез (68.64243N 43.50954E)

1 не определялось 2 не определялось

3й разрез (68.64298N 43.51052E)

1 6,63±0,05 4,50±0,02 2 6,58±0,01 4,20±0,06

3 6,85±0,07 4,29±0,00

Таблица 2. Градация кислотности (щелочности) почв по величине рН водной и солевой вытяжек [7]

Характеристика почвы рНН2О Характеристика почвы рНKCl

Сильнокислые 3,0 – 4,5 Сильнокислые ≤ 4,5

Кислые 4,6 – 5,5 Среднекислые 4,6 – 5,0

Слабокислые 5,6 – 6,5 Слабокислые 5,1 – 5,5 Нейтральные 6,6 – 7,0 Близкие к нейтральным 5,6 – 6,0

Слабощелочные 7,1 – 7,5 Нейтральные 6,1 – 7,0 Щелочные 7,6 – 8,0 Щелочные 7,1 – 8,0

Сильнощелочные > 8,1 Сильнощелочные > 8,0

Значения рН обменной кислотности

(рисунок 2) находятся в пределах 4,2 – 8,04. Наибольшее значение этого показа-теля отмечено на территории Новой Зем-ли (8,04), наименьшее – на п-ове Канин (4,2). Преобладающими по степени об-

менной кислотности являются щелочные (44,4%) почвы, расположенные на Новой Земле. 22,2% − относятся к сильнощелоч-ным (Новая Земля), столько же процентов составляют почвы сильнокислые, нахо-дящиеся на п-ове Канин.

11

Рисунок 1. Актуальная кислотность почв Новой Земли и п-ова Канин

Рисунок 2. Обменная кислотность почв Новой Земли и п-ова Канин

Кислотность почв п-ова Канин обу-словлена их заболоченностью, так как территория полуострова является рав-нинной, а низкие температуры не способ-ствуют высокой испаряемости влаги с поверхности земли, на большей части полуострова располагаются болота.

Щелочность почв Новой Земли можно объяснить главным образом наличием в составе почв карбонатов кальция и магния.

Далее рассмотрим характер измене-ния актуальной и обменной кислотностей по почвенному профилю. С этой целью было выбрано по одному разрезу на ис-следуемых территориях (разрез № 1, Но-вая Земля и разрез № 3, п-ов Канин).

В соответствии с рисунком 3А в поч-венном разрезе на территории Новой Земли наблюдается плавное увеличение рН актуальной кислотности при движе-нии по почвенному профилю сверху вниз становятся более щелочными.

В почвенном разрезе на территории п-ова Канин характерно скачкообразное изменение рН актуальной кислотности с резким уменьшением значения рН в сред-

нем горизонте и последующим резким увеличением значения рН в нижнем гори-зонте (рисунок 3Б), т.е. с глубиной кислот-ность почвенного раствора уменьшается.

а) Новая Земля (Русская Гавань)

б) П-ов Канин (мыс Канин Нос)

Рисунок 3. Изменение актуальной кислотности в почвенных разрезах

Арктических территорий

12

Согласно рисунку 4А в почвенном разрезе на территории Новой Земли наоборот наблюдается плавное уменьше-ние значения рН обменной кислотности вниз по почвенному профилю, т.е. стано-вятся менее щелочными. В почвенном разрезе на территории п-ова Канин также характерно скачкообразное изменение рН обменной кислотности с резким умень-шением значения рН в среднем горизонте и последующим незначительным увели-чением значения рН в нижнем горизонте (рисунок 4Б), т.е. почвы вниз по профилю становятся более кислыми.

а) Новая Земля (Русская Гавань)

б) П-ов Канин (мыс Канин Нос)

Рисунок 4. Изменение обменной кислотности в почвенных разрезах

Арктических территорий

Такое изменение значений рН акту-альной и обменной кислотностей в поч-венных разрезах может быть обусловлено как различиями в типах этих почв, так и различиями в гранулометрическом соста-ве отдельных горизонтов, жизнедеятель-ностью почвенных организмов, наличием на поверхности почвы растительности.

Таким образом, половина анализиру-емых почв по показателю рН актуальной кислотности относится к сильнощелоч-ным, характерным для территории Новой

Земли; на п-ове Канин преобладающими являются слабокислые почвы. По степени обменной кислотности превалирующими являются щелочные почвы, расположен-ные также на Новой Земле.

Согласно рН актуальной кислотности увеличение щелочности вниз по профилю наблюдается в почвах Новой Земли, в почвах п-ова Канин кислотность почвен-ного раствора с глубиной уменьшается. В то время как, согласно рН обменной кис-лотности вниз по профилю почвы Новой Земли становятся менее щелочными, в почвы п-ова Канин – более кислыми.

Список литературы 1. Апарин, Б.Ф. Почвоведение: учебник для

образоват. учреждений сред. проф. образования. - М. : Издательский центр «Академия», 2012.- 256 с., [16] с. цв. ил. :ил.

2. ГОСТ 26423-85 Почвы. Методы определе-ния удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки. М.: Стан-дартинформ, 2011.

3. ГОСТ 26483-85 Почвы. Приготовление со-левой вытяжки и определение ее рН по методу ЦИНАО. М.: Издательство стандартов, 1985.

4. Кондратов, Н.А. Освоение Арктики: стра-тегические интересы России [Текст] / Н.А. Кон-дратов // Вестник Северного (Арктического) университета. Серия Естественные науки. - 2014. – № 1. – С. 120-126.

5. Официальный сайт издания «Российская газета» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://rg.ru/2009/03/30/arktika-osnovy-dok.html

6. Официальный сайт Северного (Арктиче-ского) федерального университета им. М.В. Ломоносова [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://narfu.ru/science/expeditions/ floating_university/2018/

7. Прожорина, Т.И. Химический анализ почв [Текст] : лаб. практикум для вузов ; Воронежский гос. ун-т / Т.И. Прожорина, Е.Д. Затулей. – Воро-неж: ИПЦ ВГУ, 2009. – 31 с.

8. Фадеева, А.А. Влияние кислотности почв на рост растений [Текст] / А.А. Фадеева // Науч-ное сообщество студентов: междисциплинарные исследования: сб. ст. по мат. XXXV междунар. студ. науч.-практ. конф. – 2015. – № 24(35) – С. 318-321

https://rg.ru/2009/03/30/arktika-osnovy-dok.html

https://narfu.ru/science/expeditions/floating_university/2018/

https://narfu.ru/science/expeditions/floating_university/2018/

13

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ УДК 004.89

Абакумцев Р.В., Луцкий М.А., Можаев М.А. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

РАБОТА С ДАННЫМИ КАК ЧАСТЬ ЦИФРОВОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ

В статье рассматривается важность работы с данными в рамках цифровой трансформации в различных сферах жизни человека.

Цифровая трансформация, цифровизация, Big Data, Artificial Intelligence, системы диагности-ки техники, медицинские системы диагностики, прокторинг.

ифровая трансформация – это внедрение современных техноло-

гий в бизнес-процессы предприятия. Этот подход подразумевает не только установ-ку современного оборудования или про-граммного обеспечения, но и фундамен-тальные изменения в подходах к управле-нию, корпоративной культуре, внешних коммуникациях [1]. В большинстве случа-ев переход к цифровой бизнес-модели ведет к полному реинжинирингу всех процессов на предприятии, изменению собственно самой сути его функциониро-вания и формированию цифровых экоси-стем, в орбиту которых вовлекаются все контрагенты [2]. Благодаря этому цифро-вая трансформация в различных сферах деятельности уже сегодня меняет жизнь каждого человека и каждой компании. Из всех направлений цифровой трансформа-ции выделяется работа с данными.

Ежесекундно человечество генериру-ет огромные массивы цифровых данных, которые не только занимают место в хра-нилищах, но и помогают компаниям вести бизнес. Чтобы воспользоваться всеми возможностями доступной информации, необходимо ее аккумулировать, структу-рировать и анализировать. Цифровая трансформация предприятия способству-ет этому благодаря прогрессивным техно-логиям, например, Big Data (большие дан-ные) или Artificial Intelligence (AI, искус-ственный интеллект) [1].

Рассмотрим важность работы с дан-ными в рамках цифровизации на примере систем управления специальной и строи-тельной техники, СППР медицинских кластеров, а также систем проведения

экзаменов и аттестаций в режиме реаль-ного времени. Диагностирование играет существенную роль в принятии решений по функционированию и техническому обслуживанию машин. Для достижения наибольшей эффективности диагностиче-ские процедуры должны быть взаимоувя-заны с потенциальными неисправностями машины [3].

Одним из важных направлений в дан-ной области является создание систем мониторинга первичной информации получаемой с диагностируемой техники. Такие системы позволяют отслеживать значения контролируемых параметров, с целью прогнозирования возможных отка-зов в работе машин, позволяющих прини-мать своевременные решения.

Одной из главных задач врача являет-ся правильная постановка диагноза. Со-временные технологии, внедренные в медицинскую диагностику, позволяют существенно повлиять на постановку предварительного диагноза у пациентов. Существуют различные подходы создания медицинских систем диагностики, напри-мер, системы поддержки принятия реше-ний (СППР) занимающиеся неформализо-ванными задачами для выявления забо-левания пациента.

В процессе работы СППР итоговые оценки рассматриваемых заболеваний сравниваются с поступающими факторами проявления симптомов и затем делаются выводы о состоянии области медицинской диагностики. Автоматизация получения логических выводов применима не только в медицине, но и в других сферах.

Процесс аттестации обучающихся яв-ляется очень важной и ответственной процедурой, так как он влияет на выдачу диплома государственного образца. В связи с этим разрабатываются различные технические и программные средства для проведения удаленной идентификации и аттестации обучающегося, одной из таких

Ц

14

технологий внедряемой во многих ВУЗа является прокторинг. Прокторинг – это процедура наблюдения и контроля за дистанционным испытанием (от англ. "proctor" – человек, который следит за ходом экзамена в университете) [4].

Подводя итоги можно сказать, что в настоящий момент цифровизация зани-мает важное место не только для разви-тия промышленных предприятий, но и в других сферах жизни человека. На приме-рах показано, как важна работа с данными в рамках цифровой трансформации.


1. Цифровая трансформация бизнеса – что такое цифровизация [Электронный ресурс] –

Режим доступа: https://www.terrasoft.ru/page/ digital-transformation

2. Саркисова И.О. Цифровизация машино-строительных производств. Особенности фор-мирования профессиональных компетенций // Новые информационные технологии в образо-вании: Сборник научных трудов 19-й междуна-родной научно-практической конференции "Новые информационные технологии в образо-вании" / Под общ. ред проф. Д.В. Чистова. Часть 1. М.: ООО "1С-Паблишинг", 2019. С. 210–213.

3. ГОСТ Р ИСО 13379-1-2015. Контроль со-стояния и диагностика машин. Методы интер-претации данных и диагностирования. Часть 1. Общее руководство.

4. Центр прокторинга – Национальный ис-следовательский университет «Высшая школа экономики» [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://elearning.hse.ru/proctoring/

УДК 004:387

Абрамов Д.В., Саркисова И.О. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ФОРМИРОВАНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ СРЕДСТВАМИ

«1С: ПРЕДПРИЯТИЕ 8.3»

В статье рассматриваются вопросы форми-рования профессиональных компетенций сту-дентов технических вузов средствами платфор-мы «1С: Предприятие 8.3».

Цифровая трансформация, профессиональ-ные стандарты, «1С: Предприятие 8.3».

латформа «1С: Предприятие 8.3» – инструмент разработчика, при

помощи которого можно автоматизиро-вать деятельность практически любых сфер деятельности предприятий, компа-ний и направлений бизнеса, разрабатывая и докупая соответствующие конфигура-ции программ и внедряя их в единое ин-формационное пространство [1]. Совре-менный курс развития отечественной экономики требует решения задач инно-вационной деятельности и модернизации не только в области автоматизации про-изводства, но интеграции его в общее информационное пространство предпри-ятия [2]. При этом повсеместное распро-странение программных продуктов 1С позволяет в процессе цифровой транс-формации бизнеса интегрировать пред-приятия в цифровые экосистемы, форми-

руя эффективно функционирующие це-почки «платформа-бизнес-потребитель».

В настоящий момент IT-индустрия является динамично развивающимся сектором экономики России. Согласно социологическим исследованиям именно в ней, несмотря на кризис и общее замед-ление темпов роста экономики, наблюда-ется гарантированное трудоустройство почти 85 % выпускников вузов еще до окончания обучения [2]. Однако, студен-ты, обучающиеся в технических вузах, сталкивались с проблемой определения себя в технической сфере. Многие не зна-ли, как применить свои знания и умения, приобретённые за годы обучения. Теперь, с приходом профильных предметов в рамках образовательной программы уни-верситета, в которых изучается платфор-ма «1С: Предприятие 8.3», круг возможных сфер деятельности после окончания вуза у студентов расширяется. Какие факторы влияют на формирование профессио-нальных компетенций и позитивного отношения студентов к сфере деятельно-

П

15

сти, которую автоматизирует «1С», в реа-лиях цифровой экономики?

Во-первых, репутация фирмы «1С». На данный момент «1С» по различным дан-ным занимает от 30% до 40% доли рынка в России по продажам ERP-систем. Изучая платформу, молодой специалист убежден, что его старания не останутся без внима-ния и привнесут что-то новое в интересу-ющую его область.

Во-вторых, литература на русском язы-ке. Большинство языков программирова-ния описано первоисточником на англий-ском языке. Что касается «1С: Предприятия 8.3», то вся литература выпускается на русском языке. Данный аспект упрощает изучение платформы «1С: Предприятие 8.3». К изучению программирования при помощи данного инструмента присоеди-няются студенты из различных сфер дея-тельности, особенно, интересующихся бизнес информатикой.

В университете «МГТУ» СТАНКИН» в рамках профильных предметов существу-ют лабораторные занятия, на которых студенты имеют возможность как позна-комиться с работой самой платформы (для студентов технических направленностей), так и с базовым функционалом отдельных типовых и отраслевых решений (для сту-дентов экономической направленности). Колоссальное внимание уделяется изуче-нию самой платформы «1С: Предприятие 8.3». На лабораторных работах студенты могут получить базовые знания и навыки по конфигурированию с нуля собственной

программы по автоматизации любой сфе-ры деятельности на выбор.

На основе анализа лекционных заня-тий, на которых подробно рассказывается о таких системах автоматизации предпри-ятий, как BRM, ERP, MES, АСУТП, студенты способны воспроизвести модульный функционал вышеперечисленных систем в своих работах в рамках лабораторных занятий, тем самым подтвердив приобре-тенные знания и навыки.

Реализация учебного процесса в тех-нических вузах с применением платфор-мы «1С: Предприятие 8.3» – это прекрас-ная возможность реализовать амбиции студентов и подготовить конкурентоспо-собных специалистов, которые будут об-ладать необходимыми профессиональ-ными компетенциями, отвечающими требованиям современного рынка кадров в России и за рубежом.


1. Сайт «1С-Рарус» [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://rarus.ru/1c8/article-product-about/

2. Волкова О.Р., Козлова М.И. «Информаци-онно-логическая модель сппр интеллектуальной системы оперативной диагностики» // Между-народный научно-исследовательский журнал. – 2018. – № 7 (73). – 25-29.

3. Саркисова И.О. Обеспечение практико-ориентированного обучения по дисциплине «Архитектура ЭВМ и ВС» в рамках образователь-ной программы по направлению 09.03.02 // Вестник МГТУ «Станкин». – 2015. – №4(35). – С. 132-136.

УДК 004.89

Балаганский А.А. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ПРОБЛЕМА ОТСУТСТВИЯ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА

В МОБИЛЬНЫХ ПРИЛОЖЕНИЯХ СПОРТИВНОЙ ТЕМАТИКИ

В статье рассмотрена проблема отсутствия в мобильных приложениях для занятия спортом средств, которые помогают отслеживать показа-тели здоровья человека, предостерегать перена-пряжения организма от упражнений, приводя-щих к ухудшению состояния. В связи с тем, что множество людей пользуются мобильными приложениями для занятий спортом, то при

разработке необходимо учитывать возможность следить за здоровьем тренирующегося.

Здоровье, автоматизация, модернизация, мобильные приложения.

обильное приложение – это программное обеспечение, спе-

циально разработанное под конкретную М

https://rarus.ru/1c8/article-product-about/

https://rarus.ru/1c8/article-product-about/

16

мобильную платформу (iOS, Android, Windows Phone и т. д.). Предназначено для использования на смартфонах, фаблетах, планшетах, умных часах и других мобиль-ных устройствах. Обычно мобильные устройства продаются уже с некоторыми предустановленными приложениями. Остальные по желанию пользователя можно скачать (как платно, так и бесплат-но) на специализированных сервисах: Apple AppStore, Google Play, Windows Phone Store и других. Первые магазины прило-жений, такие как Apple AppStore и Android Market, ставший впоследствии Google Play, появились в 2008 году. Спустя два года Американское диалектическое общество назвало термин «приложение» словом года [1]. Все приложения в зависимости от назначения категорируются, т.к. тематика статьи связана со спортом и здоровьем, то исходя из категорий магазинов мобиль-ных приложений выделяется одна наибо-лее подходящая «Здоровье и спорт».

Сегодня существует множество раз-личных приложений для занятий спор-том, и конечно же важным вопросом явля-ется поддержания здоровья человека во время использования данных приложе-ний. Таким образом, необходимо проана-лизировать значительное количество таких приложений на наличие средств контроля здоровья. После просмотра де-сятков приложений, можно сделать вы-вод, что большинство не содержит необ-ходимых функциональных возможностей, и поэтому не стоит пользоваться прило-жениями, которые могут предложить тренировки без соответствующего кон-троля здоровья.

При разработке приложений, связан-ных со спортом необходимо учитывать все показатели здоровья человека, время и его цели, после чего составлять индиви-дуальные планы, а не пользоваться общи-ми, которые могут не ко всем подойти. Для составления таких планов целесооб-разно использовать нейронную сеть.

Нейронная сеть (искусственная нейронная сеть) – способ организации отдельных вычислительных элементов, в определенной степени имитирующий структуру мозга. Нейронные сети приме-няются для решения таких задач, как распознавание образов, кластеризация (объединение в группы – кластеры), по-строение прогнозов, сжатие информации и восстановление поврежденных или «зашумленных» данных [2].

Для полноценного контроля здоровья использование только одного мобильного телефона недостаточно, необходима при-вязка, например, к фитнес браслету, кото-рый позволяет считывать физические показатели человека.

Может возникнуть вопрос целесооб-разности внедрения средств контроля здоровья в конкретные приложения для занятий спортом, а может лучше исполь-зовать просто отдельные приложения. Однако использование двух приложений (первое – для отслеживания показателей здоровья, второе – для занятия спортом) категорически не удобно: и их нельзя синхронизировать, так как они разрабо-таны разными людьми и поэтому не смо-гут взаимодействовать друг с другом. Исходя из этого необходимо, реализовать все перечисленные функции в одном при-ложении.

Таким образом, можно сделать вывод, что необходимо в уже разработанные мобильные приложения для планирова-ния занятий спортом внедрять средства контроля здоровья, либо разрабатывать новые приложения, и делать выбор в предпочтении новых, так как они будут следить за здоровьем тренирующегося, и предупреждать о риске.

Список литературы 1. Мобильное приложение [Электронный

ресурс]. – Режим доступа: https://indicator.ru/label/mobilnoe-prilozhenie.

2. Нейросеть [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://indicator.ru/label/nejroset.

17

УДК 004.7

Бильчук М.В., Бабенко Е.В., Иванова Т.В., Байкин И.А. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНТЕРОПЕРАБЕЛЬНОСТИ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЕМ

Обеспечение интероперабельности являет-ся одним из главных основ создания цифрового общества, повышения качества услуг населению в цифровой среде, применения новых методов управления знаниями, коренных преобразова-ний в производственной сфере. Системы нового поколения должны обеспечивать интеграцию и интероперабельность широкого класса автома-тизированных систем и распределенных баз данных и баз знаний, без которых не могут функционировать цифровые предприятия и умные производства.

Интероперабельность, система, модель.

настоящее время, c учетом разви-тия процессов цифровизации и

цифровой трансформации, вопросы обес-печения интероперабельности приобре-тают особую актуальность. Постоянный рост различного рода информационных систем, баз данных и цифровых ресурсов обусловливает повышение уровня гетеро-генности современной цифровой среды. Проблема интероперабельности была обозначена как ключевая и в концепции «Индустрия 4.0», разработанной немецкой промышленностью в 2011 г.

Определения основных терминов данного исследования, взяты из стандарта ГОСТ Р 55062-2012. «Информационные технологии. Системы промышленной автоматизации и их интеграция. Интеро-перабельность. Основные положения»:

Интероперабельность: Способность двух или более информационных систем или компонентов к обмену информацией и к использованию информации, полу-ченной в результате обмена. [1]

Внешняя интероперабельность предприятия: Интероперабельность, ко-торая определяет взаимодействие пред-приятия с другими предприятиями и кон-курентоспособность предприятия на рын-ке. [1]

Внутренняя интероперабельность предприятия: Интероперабельность внутренней инфраструктуры (корпора-тивной системы) предприятия. [1]

Организационная интероперабель-ность: Способность участвующих систем достигать общих целей на уровне бизнес-процессов. [1]

Семантическая интероперабель-ность: Способность любых взаимодей-ствующих в процессе коммуникации ин-формационных систем одинаковым обра-зом понимать смысл информации, кото-рой они обмениваются. [1]

Техническая интероперабельность: Способность к обмену данными между участвующими в обмене системами. [1]

Любое конкретное решение о дости-жении интероперабельности должно быть получено разработчиками конкрет-ной системы на основе единого подхода, содержащего ряд последовательных эта-пов. К этим этапам могут относиться: разработка концепции, построение архи-тектуры, построение проблемно-ориентированной модели интеропера-бельности, построение в терминах этой модели профиля интероперабельности и др. Необходима также разработка доку-мента, содержащего план (стратегию) разработки стандартов, а также глоссария по проблеме интероперабельности. Долж-но быть обеспечено единое представле-ние всех трех уровней интероперабельно-сти с учетом их описания.

На рисунке 1 изображена эталонная модель интероперабельности, которая представлена в ГОСТ Р 55062-2012 «Ин-формационные технологии. Системы промышленной автоматизации и их инте-грация. Интероперабельность. Основные положения».

Данная модель отображает развитие семиуровневой базовой эталонной моде-ли взаимосвязи открытых систем соглас-но ГОСТ Р ИСО/МЭК 7498-1-99 «Информа-ционная технология. Взаимосвязь откры-тых систем. Базовая эталонная модель. Часть 1. Базовая модель», представленной на рисунке 2.

В

18

Для систем конкретных классов на ба-зе эталонной модели интероперабельно-сти должны создаваться проблемно-ориентированные модели интеропера-бельности, которые могут иметь большее число уровней.

Технический уровень описывает син-таксис или форматы передаваемой ин-формации, обращая внимание на то, как

представлена информация в коммуника-ционной среде. Технический уровень включает такие аспекты, как открытые интерфейсы, службы связи, интеграция данных и промежуточный слой про-граммного обеспечения, представление и обмен данными, службы доступности и защиты информации.

Рисунок 1. Эталонная модель интероперабельности [1]

Рисунок 2. Эталонная модель взаимосвязей открытых систем [2]

Семантическая интероперабельность позволяет системам комбинировать полу-ченную информацию с другими информа-ционными ресурсами и обрабатывать ее смысловое содержание.

Организационная интероперабель-ность заостряет внимание на прагматиче-ских аспектах взаимодействия. На этом уровне согласуются бизнес-цели и дости-гаются соглашения о сотрудничестве между административными органами, у которых отличаются внутренние струк-

туры и процессы и которые хотят обмени-ваться информацией.


1. ГОСТ Р 55062-2012. Информационные технологии. Системы промышленной автомати-зации и их интеграция. Интероперабельность. Основные положения.

2. ГОСТ Р ИСО/МЭК 7498-1-99. Информаци-онная технология. Взаимосвязь открытых си-стем. Базовая эталонная модель. Часть 1. Базовая модель.

19

УДК 621.01 Брюханов И.В., Тимирязев В.А. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАЗМЕРНЫХ СВЯЗЕЙ ФОРМИРУЕМЫХ

ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПРЕЦИЗИОННЫХ ПОДШИПНИКОВ

Важное значение при технической подго-товке производства имеет размерный анализ технологических процессов механической обра-ботки деталей. Цель размерного анализа заклю-чается в определении операционных размеров с допусками на них, обеспечивающих заданную чертежом точность конструкторских размеров и предельных значений припусков. Несмотря на его достаточно большую сложность и трудоем-кость, размерный анализ технологических про-цессов позволяет ещё на стадии технологическо-го проектирования решить важнейшие задачи, приводящие к значительной экономии матери-альных затрат на производство и улучшению качества проектируемых технологических про-цессов и изделия в целом.

Технология машиностроения; размерные технологические цепи.

бъектом исследования техноло-гических размерных связей яв-

ляются наружное и внутреннее кольца подшипника модели 5-1000821 ГОСТ 520-2011. Данные подшипники предназначе-ны для обеспечения точности базирова-ния высокоскоростных шпиндельных валов и расположенных на них зубчатых колес. На рис. 1 представлены конструк-ция и требования на изготовление наруж-ного кольца подшипника.

Рисунок 1. Эскиз наружного кольца подшипника

К наружной цилиндрической поверх-ности предъявляются самые строгие тре-бования по размерной точности, точности формы и расположения поверхностей вследствие того, что эта поверхность бу-дет в дальнейшем использоваться как базовая для обработки дорожки качения и внутренних бортиков.

Также, кольцо имеет 2 торца: один из них базовый, т.е. его поверхность является конструкторской, технологической и из-

мерительной базой, второй - противоба-зовый, на котором производится марки-ровка подшипника.

Процесс производства данной детали состоит из следующих операций:

- токарная (на токарно-револьверном центре с контршпинделем);

- термообработка; - шлифование торцов; - шлифование наружной цилиндриче-

ской поверхности;

О

20

- шлифование внутренней цилиндри-ческой поверхности;

- шлифование дорожки качения;

- доводка дорожки качения. На эскизе представлена схема обра-

ботки наружного кольца (рис. 2).

Рисунок 2. Схема обработки наружного кольца

После проведения размерного анали-за технологических размерных цепей было установлено, что все технологиче-ские размерные цепи наружного кольца подшипника – двухзвенные. Таким обра-зом, можно отметить высокий уровень технологической подготовки производ-ства колец подшипника на предприятии, за счет минимизации звеньев размерных цепей, соблюдения принципов единства и постоянства баз, что привело к достиже-нию высокой точности размеров деталей.

Размерный анализ представлен на примере получения размера ширины наружного кольца подшипника. На рис. 3 изображены операционные эскизы на

обработку ширины кольца, размерные цепи на каждую операцию, построенные с учетом рекомендаций [1, 2].

Исходя из выявленных цепей можно определить предельные значения замы-кающих звеньев (припуски Z, изменение размера после термообработки P):

Z1min = 17,2 – 15,5 = 1,7 мм; Z1max = 20,4 – 15,2 = 5,2 мм;

Z3min = 15,2 – 13,35 = 1,85 мм; Z3max = 15,5 – 13,15 = 2,35 мм; P1min = 13,45 – 13,35 = 0,1 мм; P1max = 13,55 – 13,15 = 0,4 мм; Z4min = 13,55 – 12,98 = 0,57 мм; Z4max = 13,45 – 13,0 = 0,45 мм.

21

Рисунок 3. Операционные эскизы с технологическими размерными цепями

Заключение. Необходимость экономии материальных ресурсов предъявляет вы-сокие требования к рациональному выбору и подготовке производственного процесса. Применение размерного анализа в ходе технологической подготовки производства позволяет учесть все необходимые требо-вания к производству детали и сократить соответствующие издержки.

Список литературы 1. Основы технологии машиностроения:

учебник / В.А. Тимирязев, А.А. Кутин, А.Г. Схирт-ладзе – М.: ГОУ ВПО МГТУ «Станкин», 2011.

2. Технология машиностроения: учебник / В.А. Тимирязев, А.А. Кутин, А.Г. Схиртладзе – М.: ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», 2013. – 547 с.: ил.

22

УДК 004.051

Булдовский М.Л. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ РАЗРАБОТКИ

ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Качество программного продукта формиру-ется на всех этапах его производства и зависит от эффективности процесса его разработки. Однако, стандарты не предлагают конкретной методики оценки эффективности. Их надо разрабатывать самостоятельно или использовать типовые мето-дики. Сложность проблемы анализа и оценки результативности и эффективности связана с их многоаспектностью, а также их многоуровнево-стью. В работе рассмотрены данные актуальных исследований в этой области, а также проанали-зированы вопросы эффективности с точки зрения технологического процесса разработки про-граммного обеспечения.

ольшое количество проектов по разработке программного обеспе-

чения завершается с перерасходом бюд-жета, не укладывается в запланированные сроки, выполняется с неполным функцио-налом, либо с худшим, чем планировалось качеством [1]. Качество программного продукта формируется на всех этапах его производства.

Разработка программного обеспече-ния – это сложный технологический про-цесс, который согласно модели SDLC (Software development lifecycle) включает в себя несколько этапов. На первом этапе определяются основные системные тре-бования к создаваемому программному продукту, исходя из его целей и назначе-ния. Обязательным элементом на этом этапе является системный анализ буду-щего продукта, с точки зрения возможно-сти технической реализации. Экспертиза создаваемого продукта, должна быть осуществлена специалистами, имеющими высокий экспертный уровень в области его применения. Выходным результатом первого этапа может стать документ, включающий в себя описание всех (поль-зовательских может быть) требований к системе. Такой документ часто называют техническим заданием ил SRS (System Requirement Specification).

На втором этапе происходит проекти-рование архитектуры программного про-

дукта, где главным действующим лицом становится системный архитектор. На этом этапе важно спланировать какими техни-ческими средствами будет осуществляться разработка. Часто для сложной системы необходимо произвести декомпозицию, понять из каких модулей и компонентов она должна состоять, каким образом они будут между собой взаимодействовать. Результатом выполнения второго этапа должна стать техническая спецификация, которая является более детальным доку-ментом c технической точки зрения.

Третий этап – это программная реали-зация проекта или программирование. Выходным результатом на данном этапе должна стать «сборка» (build), как первая реализация запускаемого и тестируемого приложения. Первичная сборка не обяза-тельно должна отвечать всем требовани-ям спецификации, но при этом в целом должна соответствовать тому продукту, который в конце технологического про-цесса должен получить конечный пользо-ватель приложения.

Четвертый этап – отладка и тестиро-вание (Testing). Результатом данного эта-па могут служить отчеты о тестировании (Reports), а также отчеты о найденных ошибках (Bug reports). На следующем этапе разработчики исправляют найден-ные недочеты и ошибки, передают новую сборку тестировщикам для верификации (подтверждения) исправления ошибок. Этот этап завершается приемочным те-стированием (Acceptance Testing). На пя-том и шестом этапах происходит внедре-ние и техническая эксплуатация (обслу-живание) программного продукта.

Как отмечено выше, качество про-граммного продукта формируется на всех этапах его производства и зависит от меро-приятий, проводимых участниками, то есть – от эффективности его поэтапной разра-ботки.

Б

23

Очевидно, что повышение эффектив-ности разработки – постоянный процесс, который должен находится под присталь-ным контролем руководителей. Понятие эффективности тесно связано с понятием качества, так как под эффективностью согласно ГОСТ Р ИСО 9000-2015 понима-ется связь между достигнутыми результа-тами и использованными для этого ресур-сами. Однако, стандарты не предлагают конкретной методики количественной оценки эффективности и результативно-сти процессов разработки программного обеспечения. Их надо разрабатывать са-мостоятельно или использовать типовые методики. Сложность проблемы анализа и оценки результативности и эффективно-сти связана с их многоаспектностью (мы можем рассматривать эти категории при-менительно к программному продукту, процессу или системе в целом), а также их многоуровневостью (компания в целом, структурное подразделение, бизнес-процесс, рабочее место).

Ващенко Г.В. в своей работе [3] отмеча-ет, что на эффективность разработки про-граммного обеспечения могут влиять че-ловеческие факторы (такие как планируе-мость, организованность, автоматизируе-мость), факторы, связанные с управления-ми ресурсами (такие как анализируемость эффективности затрат, оцениваемость, контролируемость), а также факторы, вли-яющие на программотехнику процесса. Однако никаких методик, позволяющих оценить или измерить эти критерии эф-фективности, автором не предложено.

Очевидно, что одним из важнейших ресурсов, используемых при разработке программного обеспечения, является время, которое программист тратит на разработку приложения. Согласно данным полученным в результате проведения опроса 1000 профессиональных програм-мистов в США и Великобритании осу-ществленного компанией GitPrime в фев-рале 2017 года, среди факторов больше всего отнимающих время разработчиков, первое место среди технических факторов занимает «борьба» с плохими инструмен-тами разработки [4]. В докладе, посвя-щенном данному опросу также говорится, что некоторые из выводов исследования противоречат общепринятой в отрасли

точке зрения, которая базируется на двух постулатах а) невозможно измерить про-изводительность разработчиков, и б) даже если бы мы могли ее измерить, это не имело бы большого значения. Оказывает-ся, подавляющее большинство разработ-чиков, принявших участие в опросе, счи-тают, что хорошие показатели для изме-рения производительности разработки программного обеспечения существуют, и они хотели бы знать их наверняка. Это поддерживает растущее единодушие среди лидеров инженерии в том, что ис-пользование метрик в разработке про-граммного обеспечения является важной частью эффективного руководства ко-мандами, например, использование мет-рик для отслеживания взаимодействия.

Выбор критериев для оценки резуль-татов деятельности разработчиков в научной литературе обсуждается регу-лярно [5, 6]. Количественные показатели (количество строк кода, человеко-часы, количество выявленных ошибок) не будут удачным выбором, поскольку они не поз-воляют всесторонне оценить качествен-ные характеристики создаваемого про-дукта. Общеизвестно, что в творческой и инновационной деятельности существу-ют множественные варианты решения одной и той же задачи. По мнению ряда ученых при разработке системы показа-телей оценки приоритет должен быть отдан качественным показателям по от-ношению к количественным [7].

Обратим внимание на этап тестиро-вания, который играет важную роль в процессе разработки программного обес-печения. Существующие на сегодняшний день методы тестирования программного обеспечения не позволяют однозначно и полностью устранить все дефекты и ошибки и установить корректность функ-ционирования программного продукта. Поэтому, все существующие методы те-стирования действуют в рамках формаль-ного процесса проверки исследуемого или разрабатываемого программного продук-та. Такой процесс формальной проверки или верификации может доказать, что дефекты отсутствуют, с точки зрения используемого метода. То есть нет ника-кой возможности точно установить или гарантировать отсутствие дефектов в

24

программном продукте с учётом челове-ческого фактора, присутствующего на всех этапах жизненного цикла программного обеспечения.

Одна из основных задач тестирования программного обеспечения – снизить сто-имость разработки путем раннего обнару-жения дефектов. Чем позже дефект найден, тем дороже обходится его устранение. Очевидно, что на самом раннем этапе воз-можность найти ошибки программного кода имеют сами разработчики. Модульное тестирование (Unit-testing) – уровень те-стирования, на котором проверяется ми-нимально возможный для тестирования компонент, например, отдельный класс или функция. Модульное тестирование является важной составной частью отла-дочного тестирования, выполняемого раз-работчиками для отладки написанного ими кода. Внедрение средств контроля написа-ния и автоматического запуска unit-тестов, приведет к повышению эффективности процесса разработки программного обес-печения. Также, повышения эффективно-сти разработки программного обеспечения можно добиться, предоставив разработчи-кам интегрированную среду инструментов и средств контроля технического процесса, которая позволят наиболее быстро выпол-нять поставленные задачи без потери каче-ства, или позволит выполнять большее количество задач в единицу времени. Это в комплексе повысит эффективность процес-са разработки.

Таким образом рассмотрены актуаль-ные проблемы оценки эффективности процессов разработки программного обеспечения; выявлены факторы, влияю-

щие на эффективность указанных процес-сов. Эти факторы в дальнейшем могут быть использованы для формирования взвешенного набора метрик оценки эф-фективности процессов разработки, а также для проектирования инструментов и средств разработки, которые позволят повысить эффективность процесса разра-ботки программного обеспечения.


1. Будыльский А. В. Управление проектами разработки программного обеспечения с ис-пользованием агентных технологий / А. В. Бу-дыльский, И. Ю. Квятковская // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. – 2013. - № 3. – С.119-129.

2. ГОСТ Р ИСО 9000-2015 Системы менедж-мента качества. Основные положения и словарь. М.: Стандартинформ, 2015 53 с.

3. Ващенко Г. В. Информатика. Учебное по-собие / Г.В. Ващенко, С.В. Ченцов, А.В. Чубарь // Красноярский государственный технический университет – Красноярск, 2002. – 144 с.

4. Сайт GitPrime Inc. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://blog.gitprime.com/2017-software-developer-productivity-survey/

5. Лаптев В. В. Метода оценки деятельности разработчиков объекто-ориентированого про-граммного обеспечения / В. В. Лаптев, А. В. Моро-зов // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия : Управление, вычислительная техника и информатика. – 2010. - № 1. – С. 122-126.

6. Старусев А. В. Метод оценки трудоёмкости процессов программирования / А. В. Старусев // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. – 2012. - № 4. – С.51-54.

7. Белов А. Г. Система ключевых показателей эффективности для проекта разработки тираж-ного программного обеспечения / А. Г. Белов, А. Г. Кравец // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. – 2014. - № 4. – С.11-22.

УДК 004.451

Бумарин Д.П. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«АДМИНИСТРИРОВАНИЕ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ»

В докладе представлен перечень тем, изуча-емых в лабораторном практикуме по дисци-плине «Администрирование в информационных системах» образовательной программы высшего образования по направлению подготовки

09.03.02 «Информационные системы и техноло-гии». В качестве предмета исследования предла-гается web-сервер под управлением операцион-ной системы Ubuntu c системой управления базой данных MySQL.

25

Администрирование, информационные си-стемы, лабораторный практикум, web-сервер, Ubuntu Server, MySQL Server.

исциплина «Администрирование в информационных системах» по

направлению подготовки 09.03.02 «Ин-формационные системы и технологии», преподаваемая бакалаврам в 7 семестре, позволяет получить базовые знания по администрированию различных сервер-ных операционных систем, таких как Win-dows Server, Ubuntu Server и FreeBDS. Сту-дент, прошедший данный курс, благодаря полученным навыкам, может претендо-вать на должность системного админи-стратора в различных компаниях.

В целях методического обеспечения лабораторного практикума по дисци-плине «Администрирование в информа-ционных системах» были разработаны 3 методических пособия на основе операци-онной системы (ОС) Ubuntu. Поскольку в компьютерных классах используется ОС MS Windows, а ОС Ubuntu относится к се-мейству Unix, установка Ubuntu выполня-ется на виртуальную машину.

Трудовые функции администратора информационных систем, представлен-ные в профстандартах [1, 2], определили содержание лабораторных работ.

Первое пособие [3] содержит шесть ла-бораторных работ, в которых изучаются операции администрирования и использо-вания компьютерной сети, а именно: ин-сталляция системы виртуализации, уста-новка серверной операционной системы, изучение принципов работы с менеджером пакетов APT, настройка межсетевого экра-на Ubuntu Firewall и сервис и протокол синхронизации внутренних часов компью-тера Network Time Protocol Synchronization, подключение к серверу по протоколу SSH, установка web -сервера Nginx, установка системы управления базой данных( СУБД) MySQL Server, конфигурирование сервера Nginx для работы с файлами PHP.

Во втором пособии [4], содержащим шесть лабораторных работ было продол-жено изучение вопросов управления web-сервером, установка стека LEMP с настройкой кэширования браузера, cоздание самоподписанного SSL-сертификата на локальный web сервер

для Nginx, настройка web-сервера с под-держкой HTTP/2, настройка Nginx в каче-стве обратного прокси-сервера к Apache, логирование Nginx.

Поскольку в рамках направления под-готовки бакалавров 09.03.02 студентам преподаётся дисциплина «Управление данными», в которой изучаются реляци-онные базы данных и основы языка структурированных запросов SQL, было принято решение на данном лаборатор-ном практикуме использовать именно реляционную СУБД MySQL.

Третье пособие [5] включает семь ла-бораторных работ, в которых на основе операционной системы Linux Ubuntu изу-чаются операции администрирования и использования баз данных (БД), а именно: установка, и управление сервером MySQL, установка MySQL Workbench, создания, резервное копирование и восстановление БД MySQL в MySQL Workbench., управление учётными записями пользователей БД, организация работы с удалёнными БД, выполнение оптимизации БД, стратегии масштабирования БД настройка реплика-ции. На выполнение всех лабораторных работ отводится 5 четырехчасовых заня-тий. Для закрепления полученных знаний студентам предлагается пройти два теста: Команды Ubuntu и Администрирование баз данных. Тесты размещены на сайте edu.stankin.ru. Таким образом, лаборатор-ный практикум позволяет освоить основ-ные трудовые функции, предусмотренные профстандартами [1, 2].


1. Профстандарт: 06.015. Специалист по ин-формационным системам.

2. Профстандарт: 06.011. Администратор баз данных.

3. Бумарин Д. П., Рыжков А. Р. Администри-рование web-сервера под управлением Ubuntu Server [Электронный ресурс]. – М.: МГТУ «СТАН-КИН», 2016. – Режим доступа: https:// edu.stankin.ru/mod/resource/view.php?id=35600

4. Бумарин Д.П., Поташов Н.О. Администриро-вание web-серверов [Электронный ресурс]. – М.: МГТУ «СТАНКИН», 2017. – Режим доступа: https:// edu.stankin.ru/mod/resource/view.php?id=32059

5. Бумарин Д.П., Тектониди Д.Л. Админи-стрирование баз данных [Электронный ресурс]. – М.: «СТАНКИН», 2018. – Режим доступа: https:// edu.stankin.ru/mod/resource/view.php?id=44941

Д

26

УДК 621 Валуев В.С. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РОБОТОВ ДЛЯ РАБОТЫ

В ОГРАНИЧЕННЫХ И ГЛУБОКИХ ПРОСТРАНСТВАХ

В докладе описываются исполнительные механизмы роботов, структура которых позво-ляет им проникать и выполнять различные технологические операции в узких, глубоких и ограниченных пространствах. Рассматриваются их преимущества по сравнению с простыми исполнительными механизмами, а также слож-ности выбора их конфигураций.

Исполнительный механизм, робот, избы-точность, структура, конфигурация.

настоящее время роботы приме-няют для различных задач практи-

чески во всех областях промышленности. Они выполняют такие операции, как пере-мещение объектов, сварка, нанесение по-крытий, механическая обработка и т.д. Исполнительные механизмы (ИМ) таких роботов в основном состоят из трех транс-портирующих звеньев, которых достаточно для движения его рабочего органа в про-странстве [2]. Но до сих пор существуют задачи, при выполнении которых заранее неизвестна траектория перемещения ма-нипулятора. Может получится так, что для выполнения определенного движения или операции указанного числа степеней по-движности будет недостаточно. В таком случае необходимо использовать робот с большим числом звеньев.

Например, как показано на рис. a, про-никновение рабочего органа ИМ с обычной структурой в глубь ограниченного про-странство представленного в виде изогну-той трубы практически невозможно.

Чтобы решить эту проблему, необхо-димо в структуру робота добавить допол-нительные звенья. В этом случае структу-ра станет избыточной, так как число сте-пеней подвижности робота будет превы-шать число степеней свободы рабочего пространства. На рис. b видно, что избы-точный шестизвенный ИМ способен про-никнуть в изогнутую трубу и попасть в целевую точку С.

Благодаря избыточной структуре ра-бочий орган робота способен проникать и

выполнять технологические операции в узких, глубоких и ограниченных простран-ствах. Такие ИМ применяются в первую очередь для нейтрализации влияния пре-пятствий, находящихся в рабочем про-странстве и ограничивающих двигатель-ные возможности робота. Но большое чис-ло звеньев ведет к возникновению пробле-мы управления такими механизмами, так как с увеличением числа звеньев увеличи-вается и число возможных конфигураций, которые могут занимать звенья ИМ.

а)

b)

Рисунок. Проникновение исполнительного механизма в трубу

Существует много методов, позволяю-щих находить конфигурации исполнитель-ных механизмов, к числу которых можно отнести метод обратных преобразований, геометрический подход, методы Ньютона и др. [2]. Но перечисленные методы не под-ходят для роботов с большим числом зве-ньев. Поэтому выделим те из них, которые

В

27

позволяют получать конфигурации в том числе и для избыточных ИМ. К ним можно отнести метод Гаусса-Ньютона и метод Левенберга-Марквардта [4], метод прямого и обратного следования (FABRIK) [1], иерархический подход [3].

Благодаря своим преимуществам из-быточные манипуляторы находят приме-нение в космической промышленности для выполнения наружных работ, в меди-цине при зондировании и выполнении операций, в промышленности, например, для сварки внутренних частей кузовов автомобилей и т.д. [5].


1. Aristidou A., Lasenby L. Inverse Kinematics: re-view of existing techniques and introduction of a new

fast iterative solver. Technical Report. CUED/F-INFENG/TR-632. University of Cambridge, 2009. 74 p.

2. Зенкевич С.Л., Ющенко А.С. Основы управ-ления манипуляционными роботами: учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 480 с.

3. Каргинов Л.А. Иерархический подход к решению обратной задачи кинематики // Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. – 2016. – №03. – С. 37-63.

4. Ростов Н.В. Анализ алгоритмов решения обратных задач кинематики в системах управ-ления движением роботов // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Информатика. Телекоммуникации. Управление – 2014. – № 5(205). С. 93–99

5. Юсупова И.И., Шахмаметова Г.Р., Камилья-нов А.Р. поиск траекторий движения многозвен-ного манипулятора в сложном трехмерном пространстве // Вестник УГАТУ – 2007. – №2(20). С. 71-75.

УДК 621.833 Волков А.Э., Бирюков С.С. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ УСЛОВНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ

КОНТАКТА В ПРЯМОЗУБОЙ КОНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕ

В статье рассматривается задача условной минимизации контактных давлений в прямозу-бых конических передачах. Предполагается, что боковые поверхности зубьев являются модифи-цированными эвольвентными коническими поверхностями. В качестве ограничения высту-пает условие отсутствия кромочного контакта. Локализация контакта достигается за счет варь-ирования параметров синтеза. Представлены зависимости максимального контактного дав-ления от параметров синтеза.

Прямозубая коническая передача, модифи-цированная эвольвентная коническая поверх-ность, задача условной оптимизации, локализо-ванный контакт, параметры синтеза.

орошо известно, что неизбежные погрешности изготовления зубча-

тых колес, силовые и температурные де-формации, возникающие в процессе рабо-ты передачи, могут привести к ее поломке в процессе эксплуатации. Поэтому для любой реальной зубчатой передачи стро-гая сопряженность активных поверхно-стей зубьев элементов пары зацепления является скорее недостатком, чем досто-инством [6]. Поэтому зацепление следует

проектировать как приближенное путем введения профильной и продольной мо-дификации одной или обеих сопрягаемых боковых поверхностей зубьев [3, 7, 4]. Это позволит избежать кромочного контакта и получить локализованное пятно кон-такта требуемого размера в заданной области боковой поверхности зуба.

В статье [5] описаны параметры син-теза, с помощью которых имеется воз-можность провести локализацию контак-та в зубчатой передаче. Параметры синте-за позволяют управлять степенью лока-лизации, от которой зависит величина максимального контактного давления.

Боковая поверхность зубьев одного из колес является конической эвольвентной поверхностью. Боковая поверхность зубь-ев сопряженного колеса представлена в виде модифицированной конической эвольвентной поверхности, зависящей от параметров синтеза [5].

Рассматривается задача автоматизи-рованного подбора значений параметров синтеза, которые обеспечат минимизацию

Х

28

контактных давлений в прямозубой мо-дифицированной эвольвентной кониче-ской передаче.

Рисунок 1. Параметры синтеза

К параметрам синтеза относятся (рис.1) параметры L и Δh, определяющие положение центра пятна контакта на боковой поверхности зуба, и параметры a0 и C, от которых зависят размеры пятна

контакта и неравномерность передачи вращения.

Задачу подбора значений параметров синтеза представим как задачу оптимиза-ции с ограничениями.

В качестве целевой функции рассмат-ривается функция

σHmax (L, Δh, a0, С), (1) где σHmax – максимальное контактное дав-ление в режиме пиковой нагрузки.

Оценку степени локализации контак-та предлагается проводить с помощью минимальных расстояний от пятна кон-такта до границы рабочей части боковой поверхности зуба (рис. 2). Система огра-ничений, при которой отсутствует кро-мочный контакт, выглядит следующим образом:

4

3

2

1

s0

s0

s0

s0

(2)

Рисунок 2. Расстояния от пятна контакта до кромок зуба

Таким образом, ставится задача опре-деления минимума целевой функции (1) в четырехмерном пространстве параметров синтеза при ограничениях (2).

Расчет контактного давления при за-данных значениях параметров синтеза проводится с использованием решения Герца задачи о контакте упругих тел, огра-ниченных поверхностями второго порядка [1]. Отметим следующую особенность поставленной задачи. Расчет частных производных от целевой функции (1) по

параметрам синтеза возможен лишь чис-ленно и с невысокой точностью. Еще ниже точность расчета расстояний s1, s2, s3, s4. Поэтому для решения поставленной зада-чи предполагается использовать либо метод штрафных функций без определе-ния частных производных, либо эвристи-ческий алгоритм [2].

Для более точного выбора метода оп-тимизации проведено исследование вида целевой функции (1). В частности, опреде-лен вид зависимости максимального кон-

29

тактного давления от каждого из парамет-ров синтеза. Указанные зависимости полу-чены для нескольких зубчатых передач.

В качестве примера рассмотрим орто-гональную прямозубую пару с числом зубьев 15 и 30. Некоторые ее геометриче-ские параметры указаны в таблице 1.

Таблица 1. Параметры передачи Параметр Значение

Внешний модуль me , мм 5,0 Внешнее конусное расстояние Re , мм

83,85

Ширина зубчатого венца b, мм 25,0

Угол профиля зуба, град. 20

Рассмотрены следующие значения па-

раметров синтеза: L = 71,4 мм; Δh = -0,9 мм; a0 = 4,0 мм; C = 0,01. Для построения зави-симостей максимального контактного

давления от каждого из параметров фик-сируем значения трех других параметров.

На рисунке 3 представлен график за-висимости σHmax от L. График показывает, что максимальное контактное давление монотонно уменьшается с увеличением L. Наблюдается рост σHmax при увеличении Δh и уменьшении a0. Таким образом, эти три зависимости являются монотонными.

Зависимость σHmax от C более сложная. График имеет несколько локальных экс-тремумов. Подобные зависимости верны для всех рассмотренных передач.

Проведенное исследование позволит выбрать метод решения задачи условной оптимизации контактного давления в прямозубой конической передаче.

Рисунок 3. График зависимости максимального контактного давления от параметра L

Список литературы 1. Волков А.Э. Исследование многопарного

контакта твердых тел периодической структуры [Текст] / А.Э. Волков, В.И. Медведев // Вестник МГТУ "Станкин". 2015. № 1. С. 21-26.

2. Жилинскас А., Шалтянис В. Поиск опти-мума [Текст] – М.: Наука. 1989. – 128 с.

3. Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений. – М.: Наука. 1968. 584 с.

4. Лопато Г.А., Кабатов Н.Ф., Сегаль М.Г. Ко-нические и гипоидные передачи с круговыми зубьями. - М.: Машиностроение, 1977. - 423 с.

5. Медведев В.И., Волков А.Э., Бирюков С.С. Алгоритмы синтеза и анализа зацепления эвольвентных прямозубых конических колес с

локализованным контактом [Текст] / В.И. Мед-ведев, А.Э. Волков, С.С. Бирюков // Вестник МГТУ "Станкин". 2019. № 1. С. 104-111.

6. Сандлер А.И. Конструкторско-технологи-ческий подход к созданию реальных червячных передач [Текст] / А.И. Сандлер, С.А. Лагутин, Е.А. Гудов // Теория и практика зубчатых передач – 2014: сборник трудов Международного симпо-зиума, 21-23 января 2014, Россия, Ижевск / Меж-дународная федерация по теории механизмов и машин (IFToMM) [и др.] ; [науч. ред. - В. И. Голь-дфарб]. – Ижевск : Изд-во ИжГТУ. 2013. – 577 с.

7. Шевелева Г.И. Теория формообразования и контакта движущихся тел. – М.: Мосстанкин. 1999. 494 с.

30

УДК 699.86 Гарбузов А.М. Сибирский федеральный университет, Красноярск

ЭКСПЕРТНАЯ ОЦЕНКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОГРАЖДАЮЩИХ

КОНСТРУКЦИЙ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ

Проведен анализ эффективных способов оценки состояния ограждающих конструкций здания на паро-, воздухопроницаемость и спо-собность аккумулирования тепловой энергии. Рассмотрен графический способ определения зон возможной конденсации водяных паров в толще ограждения и предложены пути решений этой проблемы.

Ограждающая конструкция, диффузия во-дяных паров, воздухопроницаемость, тепловая устойчивость ограждения.

ля решения проблемы энергоэф-фективности и энергосбережения

в зданиях и сооружениях, входящей в приоритетные направления развития техники и критических технологий РФ, необходима проверка принятых проектов ограждающих конструкций и на паро-, воздухопроницаемость и на способность аккумулирования тепловой энергии с точки зрения, как экологической, так и энергетической безопасности зданий и сооружений.

В публикациях [1, 2, 3] приводятся ве-сомые аргументы в пользу повышения теплозащиты зданий, что позволяет обес-

печить снижение затрат на отопление. Теплоизоляцию зданий необходимо вы-полнить правильно, чтобы обеспечить её высокую эффективность на протяжении длительного времени.

В публикации [4] рассматривается утепление изнутри здания. Приводятся различные доводы, которые характери-зуют данный метод с положительной стороны. Но, несмотря на положительные аспекты, хочется отметить, что не рас-сматривается влияние такого метода на долговечность ограждающих конструк-ций.

Точные методы расчёта [5, 6, 7] очень сложны, поэтому в работе использован графический метод [8].

Рассмотрим 3 случая утепления зда-ний: НС1 - утепление наружного фасада здания с высоким фактическим сопротив-лением теплопередаче ограждающей конструкции (Rп); НС2 - утепление снару-жи здания с Rп незначительно выше нор-мируемого; НС3 - утепление изнутри зда-ния с высоким Rп.

Рисунок 1. Конструкции наружных ограждений

Определяем значения температур в выбранных сечениях по толщине наруж-ной стены

)tt(R

Rtt нв

o

хввx −−= − , °С

где tв – расчетная температуры внутрен-него воздуха, С; tн – расчетная температу-ра наружного воздуха, С; Rв-x – значение сопротивления теплопередачи от воздуха

помещения до каждого рассматриваемого слоя, (м2∙ч∙Па)/мг; Rо – общее сопротивле-ние теплопередаче, (м2∙ч∙Па)/мг.

Определяем парциальное давление водяного пара

100Ee

= , Па

где E – парциальное давление при расчет-ной температуре воздуха в помещении и

Д

31

при расчетной температуре воздуха само-го холодного месяца, Па; φ – относитель-ная влажность внутреннего и наружного воздуха, %.

Строим кривую максимальной упруго-сти водяного пара. Определяем фактическую упругость водяного пара в воздухе для каж-дого слоя конструкции и строим кривую фактической упругости водяного пара

)ee(R

Ree нв

o

хпввx −−= − , Па

где Rп в-x – значение сопротивления паро-проницанию от воздуха помещения до каждого слоя, (м2∙ч∙Па)/мг.

Наносим на конструкцию обе кривых и анализируем их взаимное расположе-ние.

Рисунок 2. Кривая максимальной упругости водяного пара

Рисунок 3. Кривая фактической упругости водяного пара

Рисунок 4. Взаимное расположение кривых максимальной и фактической упругостей

В конструкции №1 кривые не пересе-каются. Это означает, что при средней температуре самого холодного месяца конденсации водяных паров в толще наружной стены не будет. В конструкции № 2 наблюдается аналогичная тенденция. В конструкции № 3 кривые пересекаются. Это означает, что при средней температу-ре самого холодного месяца возможна конденсация водяных паров в толще наружной стены и поэтому необходимо предусмотреть дополнительную пароизо-ляцию на внутренней поверхности стены.

Список литературы 1. Ливчак, В.И. Еще один довод в пользу по-

вышения теплозащиты зданий [Текст] В.И. Ливчак // Энергосбережение. – 2012. – №6. – С. 14-20.

2. Ливчак, В.И. И все-таки повышение тепло-защиты зданий для сокращения теплопотребле-ния на их отопление – это правильное решение / [Текст] В.И. Ливчак // АВОК: Вентиляция, отоп-ление, кондиционирование воздуха, теплоснаб-жение и строительная теплофизика. – 2017. – № 6. – 76-96.

3. Липовка, Ю.Л. Отопление: учебное посо-бие / [Текст] Ю.Л. Липовка // Красноярск: СФУ. – 2007. – 137 с.

4. Амелин, А.А. К вопросу о различных вари-антах утепления стен наружного контура здания /

32

А.А. Амелин, В.А. Ильичев, Т.И. Отлева // Успехи современной науки. – 2017. – № 5. – С. 49-53.

5. Липовка, Ю.Л. Симплициальное разбие-ние трехмерной области при автоматизации функционального проектирования / [Текст] Липовка Ю.Л., Липовка А.Ю. Научно-технические проблемы современного гидромашиностроения и методы их решения. Материалы Международ-ной конференции. – С.-Петербург. – 2001.

6. Липовка, Ю.Л. Аппроксимация трехмер-ных краевых задач теплоснабжения на основе теории комбинаторной геометрии / [Текст] Липовка Ю.Л., Липовка А.Ю. // Совершенствова-ние системы управления качеством подготовки специалистов: Материалы Всероссийской науч-но-методической конференции с международ-ным участием. – Т.2. – 2001. – Красноярск: КГТУ. – С.21-23.

7. Липовка Ю.Л. Использование вычисли-тельных аспектов коммутативной алгебры для исключения переменных в системах полиноми-альных уравнений / [Текст] Липовка Ю.Л. // |Развитие теплоэнергетического комплекса города: Материалы II Всероссийской научн.–практ. конф. В 2 ч. Ч.1. Красноярск: ИПЦ КГТУ. 2001. С.68-73.

8. Липовка, Ю.Л. Теплотехнический расчет наружных ограждений и расчет теплового ре-жима здания / [Текст] Ю.Л. Липовка, В.И. Карпов, Ю.Е. Гавриш, Н.А. Припусков. – Красноярск: КИ-СИ. – 1988. – 54 с.

9. Bozena O.-K. Interior Insulation of Masonry Walls-Selected Problems in the Design / [Text] O.-K. Bozena // Faculty of Civil Engineering: Silesian University of Technology. – 2019. – 44-100. – Gliwice, Poland.

УДК 681.2.088 Глубокова С.В. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ИЗМЕРЕНИЕ ДИАМЕТРА ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ДЕТАЛИ КООРДИНАТНЫМ МЕТОДОМ

Рассмотрены методики измерения диамет-ра цилиндрической детали координатным ме-тодом. В качестве базы для отсчета размера цилиндрических элементов детали используется средняя окружность. Альтернативной базой для отсчета размера может использоваться приле-гающая окружность. Применение прилегающей окружности вносит методическую погрешность в результат измерения.

Средняя окружность, прилегающая окруж-ность, методическая погрешность.

настоящее время в условиях со-временного рынка, жесткой кон-

куренции и постоянного усовершенство-вания технологий на предприятиях раз-личных областей промышленности появ-ляется необходимость быстрого и всесто-роннего контроля деталей, оснастки, заго-товок. Проведение измерений линейных размеров на координатно-измерительных машинах (КИМ) является востребован-ным благодаря их универсальности, эф-фективности по экономии времени и вы-сокому уровню автоматизации.

Действительный размер согласно ГОСТ 25346-2013 определяется как раз-мер присоединенного полного элемента (рис. 1): присоединенный полный элемент

- элемент правильной формы, присоеди-ненный (совмещенный) к выявленному полному элементу при соблюдении согла-сованных условий [1].

Присоединенный элемент определя-ется по методикам обработки результатов измерения, а выявленный элемент опре-деляется по результатам измерения.

Размер выявленного элемента для цилиндрических деталей определяется как размер присоединенной окружности наименьших квадратов отклонений (средняя окружность). Такая окружность на сегодняшний день является приори-тетной базой для определения размера цилиндрических деталей. Альтернатив-ной базой является прилегающая окруж-ность. На рис. 2 представлены средняя и прилегающая окружности для профиля цилиндрической детали.

При измерении диаметра цилиндри-ческой детали на координатно-измерительной машине методика изме-рения включает выбор базирования дета-ли, выбор количества точек и сечений на измеряемой поверхности, режим измере-ния (автоматический или ручной) [2].

В

33

Рисунок 1. Взаимосвязь определений геометрических элементов

Условные обозначения: А – номинальный полный элемент; Б – номинальный производный элемент; В – реальный элемент; Г – выявленный полный элемент; Д – выявленный производный элемент; Е – присоединенный полный элемент; Ж – присоединенный производный элемент.

Рисунок 2. Графическое изображение прилегающей и средней окружностей

При измерении деталей координат-ным методом используется автоматизи-рованная обработка результатов измере-ния, например, в среде Microsoft Excel. В процессе обработки результатов измере-ния необходимо построить для измерен-ного профиля детали базовую окруж-ность, размер которой будет принят в качестве размера цилиндрического эле-мента детали [3, 4].

На координатно-измерительной ма-шине была измерена цилиндрическая деталь Ø35h9 (0/-0.062).

В результате построения средних окружностей для пяти измеренных сече-ний детали диаметр этой окружности со-ставил 34,7873 мм. При проведении моде-лирования двухточечной схемы измерения детали в различном количестве сечений

равномерно распределенных по всей окружности (продольные сечения для детали), например, от 4 до 32 сечений, ока-залось, что значения диаметра детали весьма мало отличаются друг от друга. Значение наибольшей погрешности при измерении диаметра детали составило 0,0144 мм. При измерении диаметров де-тали в 16 равномерно распределенных по всей окружности сечениях со сдвигом, значения диаметров, и, следовательно, погрешности измерения отличаются друг от друга не значительно, поэтому выбор определенного положения сечений для измерения диаметра не оказывает влия-ние на результат измерения.

При построении прилегающей окруж-ности ее диаметр составил 34,81мм. При проведении моделирования двухточечной

34

схемы измерения детали в тех же сечени-ях (от 4 до 32) значения диаметров детали практически не отличаются друг от друга аналогично результатам полученным выше. Значение наибольшей погрешности при измерении диаметра детали относи-тельно прилегающей окружности соста-вило -0,0170 мм.

При сравнении результатов измере-ния диаметра детали в 16 равномерно распределенных по всей окружности се-чениях со сдвигом, результаты получи-лись аналогичными выше описанным.

Результаты измерения диаметра дета-ли относительно средней и прилегающих окружностей показали их схожесть. Резуль-таты измерения относительно прилегаю-щей окружности содержат методическую погрешность. Результаты измерения диа-

метра детали целесообразно оценивать относительно средней окружности.

Список литературы 1. ГОСТ 25346-2013. Основные нормы вза-

имозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Система допусков на линейные размеры. Основные положения, допуски, откло-нения и посадки. Стандартинформ, 2014. – 37 с.

2. Глубоков А.В. Анализ методик измерения отклонений формы координатным методом // Вестник МГТУ Станкин. 2017. № 1. С. 72–77.

3. Педь С.Е. Исследование методической по-грешности координатных измерений диаметра и координат центра профилей цилиндрических поверхностей // Вестник МГТУ Станкин. 2012. Т.1. №1. С. 63-66.

4. Педь С. Е. Исследование методической по-грешности координатных измерений геометри-ческих параметров деталей машин // Измери-тельная техника. 2014. № 3. С. 28–32.

УДК 004

Гуц М.А. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ОБОСНОВАНИЕ НОРМАТИВНО-МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ РЕЙТИНГА САЙТОВ В ПОИСКОВЫХ СИСТЕМАХ

В докладе обосновывается необходимость создания информационно-методического обес-печения для повышения рейтинга сайтов в поисковых системах с возможностью поддержки как латиницы, так и кириллицы для удобства пользования. Для обоснования данной идеи были проанализированы похожие программные обеспечения.

уществующее нормативно-методическое обеспечение, а так-

же функционал информационных систем для поднятия рейтинга web-сайтов в по-исковых системах (Web Position Gold, AddWeb и NetPromoter) недостаточно ориентировано на конкретные задачи потребителя. Известно несколько анало-гичных ПО, все они имеют свои недостат-ки или преимущества.

Программа Web Position Gold является довольно раскрученной в мире торговой маркой. Программа, позволяющая до-вольно эффективно производить оптими-зацию веб-страниц и регистрацию сайтов на поисковых машинах. ПО выполняет

множество функций, содержит довольно большую базу поисковых машин, генери-рует дорвей-страницы и анализирует трафик. Недостатком данной программы является ее популярность, поскольку некоторые пользователи злоупотребляют этой программой и Google стал распозна-вать ее и на некоторое время блокирует IP-адрес, с которого осуществляется заход. Также программа имеет очень много за-кладок с различными настройками, что создаёт огромное неудобство в использо-вании данного ПО.

Еще одна программа – AddWeb. ПО с множеством полезных модулей и функ-ций, имеет красивый интерфейс. Но ос-новную проблему данного программного обеспечения составляет его сложность в пользовании. Кроме того, ни AddWeb, ни Web Position Gold не поддерживают ки-риллицы, что полностью исключает рабо-ту с русскоязычными сайтами.

Для русскоязычного пользователя существует пакет оптимизационного

С

35

программного обеспечения NetPromoter. Это единственный на данный момент пакет программ, частично адаптирован-ный для Рунета. В пакет входят следую-щие полезные программы [1]:

– Domain Name Checker позволяет од-ним кликом мыши найти доменное имя для вашего сайта.

– Редактор файлов robots.txt и анали-затор лог-файлов позволяет отслеживать визиты роботов к вам на сайт и запрещать индексацию некоторых областей сайта. Анализатор лог-файлов распознает поль-зовательские агенты практически всех мировых роботов, а при обнаружении новых добавляет их в свою базу данных.

– Link Utility – программа для провер-ки работоспособности сайта, поиска и починки неработающих ссылок, а также файлов-сирот, то есть файлов, на которые не ссылается ни один документ сайта.

Так как все вышеперечисленные ре-сурсы работают с латинским алфавитом, появляется необходимость создания рус-скоязычно ПО с возможностью поддержки как латиницы, так и кириллицы для удоб-ства пользования русскоязычными поль-зователями. Пользователю, который ни-когда ранее не работал с подобного рада софтом необходим простой и понятный интерфейс для более быстрого освоения информационно-методического обеспе-чения. Представленные методические указание не дают полного понимания о необходимости использования опреде-

ленного комплекса мер в конкретной ситуации.

Для более детального анализа всех методов оптимизации, комплексного рассмотрения этапов внутренней оптими-зации, а также взаимодействия всех мето-дов между собой необходимо разработать нормативно-методическое обеспечения для повышение эффективности разработ-ки web-сайтов. Оно будет представлять из себя сайт с четкими инструкциями по ведению стратегии оптимизации сайта. Также в него будут включены некоторые инструменты для помощи в продвижении, а также инструкции по работе с ними. В данное обеспечение должны войти основ-ные функции исследованных ПО – пользо-ватель будет иметь возможность выбора стратегии оптимизации. В зависимости от назначения своего веб-сайта ему будут предложены различные способы оптими-зации веб-страниц, анализа внутреннего трафика, а также дальнейшего продвиже-ния готового веб-ресурса.

Основной целью создания норматив-но-методического обеспечения для по-вышения рейтинга сайтов в поисковых системах является повышение эффектив-ности разработки web-ресурсов с самых первых шагов его разработки.


1. Ашманов И., Иванов А. Оптимизация и продвижение сайтов в поисковых системах: Монография. СПб.: «БХВ-Петербург», 2008. 400 с.

УДК 678.073-404.8

Дворко И.М. Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), Санкт-Петербург

ВЛИЯНИЕ ТИПА ГАЗООБРАЗОВАТЕЛЯ НА СВОЙСТВА ПЕНОМАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОРОШКОВЫХ ЭПОКСИДНО-НОВОЛАЧНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

Представлены исследования свойств пено-пластов на основе порошковых эпоксидно-новолачных вспенивающихся композиций полу-ченных до и после термостарения. Показано влия-ние химических газообразователей на формо-устойчивость и потерю массы пеноматериалов при различных условиях термообработки.

Эпоксидно-новолачные композиции, хими-ческий газообразователь, ускоритель отвержде-ния, термообработка, формоустойчивость пено-пластов.

дноупаковочные эпоксидно-ново-лачные порошковые вспениваю-

щиеся композиции получили распростра-О

36

нение для получения высокопрочных пе-номатериалов конструкционного назначе-ния для производства изделий и компози-тов [1-2]. Особый интерес представляют порошковые композиции, имеющие отно-сительно низкую температуру вспенива-ния и отверждения 80-85℃, которые при-меняются для герметизации радиоэлек-тронных устройств [3].

В данной работе проведены сравни-тельные исследования пенопластов на основе порошковых вспенивающихся композиций, содержащих в качестве хи-мических газобразователей 2,2'-азо-бис-изобутиронитрил (АБИН) и 4,4'-азо-бис-

цианпентанол (АПЦ), а в качестве ускори-теля отверждения гексаметилентетрамин (ГМТА) в количестве 0,2-0,5 мас.ч. на 100 мас.ч. эпоксидно-новолачного блоксооли-гомера (ЭНБС). Вспенивание и отвержде-ние порошковых композиций проводили в закрытых металлических формах при 80℃ в течении 6, 10 и 24 ч. Оценку свойств пе-нопластов проводили по изменению ли-нейных размеров (формоустойчивости) образцов и изменению их массы после термообработки при 80 и 100℃ в течении 10 и 24 ч. Результаты испытаний представ-лены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1. Зависимость формоустойчивости пенопластов от состава и продолжительности отверждения композиций при 80°С

Содержание ГМТА, мас.ч.

Продолжи-тельность

отверждения, ч

Температура обработки,

℃

Изменение линейных размеров, %

Газообразователь

АБИН АПЦ АБИН АПЦ Термообработка образ-

цов, 10 ч Термообработка образ-

цов, 24 ч

0,2

10 80 0,01 0,4 -0,2 0,6

100 6,5 2,3 5,8 1,8

24 80 4,2 0,1 5,1 0,1

100 3,9 2,0 3,9 1,2

0,3 10

80 0,6 0,9 0,7 1,2

100 5,3 2,1 4,6 1,7

4 80 1,7 0,2 1,4 0,3

100 2,3 1,8 2,2 1,1

0,5 10

80 0,19 0,1 0,3 0,1

100 3,9 1,3 3,5 0,1

24 80 -0,03 0,3 -0,1 0,2

100 3,0 -0,2 2,5 -0,12

Таблица 2. Зависимость изменения массы образцов пенопластов от состава и продолжительности отверждения композиций при 100°С

Содержание ГМТА, мас.ч.

Продолжи-тельность

отверждения, ч

Температура обработки,

℃

Изменение массы образцов, %

Газообразователь АБИН АПЦ АБИН АПЦ

Термообработка образ-цов, 10 ч

Термообработка образ-цов, 24 ч

0,2

10 80 -1,2 -0,9 -1,2 -0,9

100 -2,5 -2,4 -3,0 -3,0

24 80 -0,1 -2,1 -1,0 -1,8

100 -1,6 -2,8 -2,8 -1,9

0,3

10 80 -2,0 -1,8 -2,0 -1,8

100 -2,2 -3,3 -2,9 -4,0

24 80 -3,0 -2,1 -3,0 -2,1

100 -4,0 -3,0 -4,0 -3,3

0,5

10 80 -2,0 -3,1 -2,2 -2,4

100 -1,4 -2,8 -1,9 -4,0

24 80 -2,7 -0,3 -2,7 0,3

100 -1,9 -1,5 -2,5 0

https://yandex.ru/images/search?text=4%2C4%27-%D0%B0%D0%B7%D0%BE-%D0%B1%D0%B8%D1%81-%28%D1%86%D0%B8%D0%B0%D0%BD%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%BB%29&stype=image&lr=2&parent-reqid=1575578733064901-564561962101572325000125-sas1-5514&source=wiz

https://yandex.ru/images/search?text=4%2C4%27-%D0%B0%D0%B7%D0%BE-%D0%B1%D0%B8%D1%81-%28%D1%86%D0%B8%D0%B0%D0%BD%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%BB%29&stype=image&lr=2&parent-reqid=1575578733064901-564561962101572325000125-sas1-5514&source=wiz

37

В работе [4] установлено, что оптималь-ное содержание ГМТА в порошковых компо-зициях составляет 0,2-0,3 мас.ч. на 100 мас.ч. ЭНБС. Анализ представленных результатов испытаний свидетельствует, что образцы пенопластов с содержанием ускорителя ГМТА 0,3 мас.ч. на 100 мас.ч. ЭНБС, отвер-жденные в течении 10 ч и после термообра-ботки при 80 и 100℃ имеют достаточно высокую формоустойчивость. Потеря массы образцов после термообработки не превы-шает 4 %. Повышение продолжительности отверждения таких образцов до 24 ч пока-зывает преимущество газообразователя АПЦ, по сравнению с газобразователем АБИН, что подтверждается более низкими значениями изменения их линейных разме-ров после термообработки в течении 10 и 24 ч, а также более низкими значениями потери массы. Необходимо отметить, что образцы пеноматериалов, содержащие 0,3 мас.ч. ГМТА, которые подверглись термообработке при температуре 100℃ в течении 24 ч имеют более низкие значения изменения линей-ных размеров. Это позволяет сделать вывод

о повышении формоустойчивости образцов пенопластов в процессе термостарения в указанных условиях.


1. Барсова В.В. Новые пенопласты на основе модифицированных эпоксидных и фенолофор-мальдегидных смол/ Химическая технология, свойства и применение пластмасс // Межвуз. сб. научн.тр. ЛТИ им. Ленсовета. 1978. С. 102-108.

2. Дворко И.М., Коцелайнен И.В. Пенопласты на основе порошковых эпоксидно-новолачных компо-зиций // Пластические массы. 1998. № 2. С. 40-42.

3. Дворко И.М., Коцелайнен И.В., Щемелева Л.В. Вспениваемые при 80-85°С порошковые термореактивные композиции для герметиза-ции изделий радиоэлектронной аппаратуры. В сб. Герметизация радиоэлектронной и электро-технической аппаратуры полимерными матери-алами.– Л., ЛДНТП, 1989.– С. 20-21.

4. Дворко И.М., Коцелайнен И.В. Влияние ти-па ускорителя отверждения на свойства вспени-вающихся эпоксидно-новолачных композиций и пенопластов на их основе// Ред. Журн. прикл. химии РАН.– С-Пб.– 1998.– 9 с. - Деп. в ВИНИТИ 30.12.99, № 3958-В99.

УДК 004.4`233

Деркач Е.В. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ПРОВЕРКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ СИСТЕМЫ ЛОГИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

НА ПРИМЕРЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ТЕСТИРОВАНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ЯДРА ПРОГРАММНО РЕАЛИЗОВАННОГО КОНТРОЛЛЕРА

Статья посвящена практическим аспектам процесса тестирования систем логического управления на этапе разработки программного обеспечения. Рассмотрены: особенности работы программно реализованного логического кон-троллера (SoftPLC), его отличие от традиционных ПЛК, состав прикладного программного обеспече-ния и его архитектурная модель. В архитектуре программно реализованного контроллера выде-лена среда программирования, работающая в машинном времени, и ядро контроллера, работа-ющее в режиме жесткого реального времени. Рассмотрены практические аспекты функцио-нального тестирования программно реализован-ного контроллера, в частности разработан набор тестовых сценариев в среде проектирования и отладки программ логического управления FBEditor (разработка кафедры компьютерных систем управления, ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАН-КИН») на языке функциональных блоков (FB –

functional block). Набор тестовых сценариев охва-тывает тестирование логических функций, реали-зуемых контроллером, и может работать в авто-матическом и полуавтоматическом режимах.

Автоматизация, система логического управления (СЛУ), тестирование, программиру-емый логический контроллер (ПЛК), программ-но реализованный контроллер, прикладное программное обеспечение, среда разработки, интеллект-карта, функциональное тестирова-ние, тестовый сценарий.

ведение. Применение вычисли-тельной техники в автоматиче-

ском управлении – важнейшая черта тех-нической инфраструктуры современного общества. Промышленность, транспорт, системы связи и защиты окружающей среды существенно зависят от компью-

В

38

терных систем управления. Особенности работы систем управления сложными объектами требует применения специа-лизированных средств, которые, в отли-чие от универсальных ЭВМ, обладают функциональной компонентой, прямо ориентированной на процессы управле-ния объектами в режиме реального вре-мени [2]. Такими системами являются системы логического управления (СЛУ), реализованные на базе программируемых логических контроллеров (ПЛК).

Промышленные контроллеры широко применяются в машиностроении, станко-строении, в области связи, в химической промышленности, используются в автома-тизации складов, производстве продуктов питания, а также в энергетике, в частности, в системах противоаварийной защиты, управления технологическими процессами, в системах диспетчеризации, телемеханики и учета энергоресурсов, в системах распре-деления сетей среднего напряжения, для автоматизации блочно-модульных котель-ных установок и т.д. [9], [10], [11].

Программно реализованный логи-ческий контроллер. Новым направлением в области автоматизации стало развитие программно реализованного логического контроллера (в англоязычной литературе SoftPLC), который имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционным ПЛК:

– SoftPLC не является дополнитель-ным оборудованием, поэтому техническая поддержка и сопровождение осуществля-ется совместно с обслуживанием про-граммно-аппаратного обеспечения систе-мы управления в целом;

– программно реализованный логиче-ский контроллер является программно-математическим обеспечением в рамках общей вычислительной системы, а значит, имеет возможность тесного взаимодей-ствия как с другими задачами управления, так и со всеми модулями системы [17];

– возможность быстрой модернизации системы без длительной остановки и налад-ки аппаратной компоненты СЛУ за счет обновления программного обеспечения;

– при программной реализации появ-ляется возможность диагностики, уста-новки обновлений и устранения ошибоч-ных ситуаций посредством удаленной работы через Internet [4], [6], [7], [8].

Одним из вариантов реализации SoftPLC является программно реализован-ный промышленный контроллер, разра-ботанный на кафедре «Компьютерные системы управления» в ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН». Структура контроллера включает следующие компоненты (рис. 1): среду разработки, где на основе техни-ческого задания (ТЗ) формируется управ-ляющая программа (УП) и конфигурация оборудования; ядро, где происходят вы-числительные преобразования модели; драйверы внешних устройств, с помощью которых командные сигналы передаются непосредственно на физические устрой-ства (исполнительные механизмы объек-та управления) [3], [5].

В состав прикладного программного обеспечения терминальной части входит:

– среда разработки и отладки про-грамм логического управления FBEditor, основным языком программирования которой является язык FBD – Function Block Diagram (входит в стандарт МЭК 61131-3);

– среда конфигурирования оборудо-вания, предназначенная для настройки основных параметров доступа к аппарат-ным средствам с помощью драйверов внешних устройств и одного из стандарт-ных протоколов связи (например, SERCOS или EtherCAT).

В настоящее время в ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН» продолжается разработка программно реализованного контроллера. В связи с этим возникает необходимость многократного проведения тестовых испытаний как программной составляю-щей, так и системы логического управле-ния в целом.

Виды тестирования По данным из разных источников

процесс тестирования в среднем занимает от 30 до 60 % от общей трудоемкости всего проекта в целом [1], [12], [14]. На рис. 2 приведена интеллект-карта классифи-кации видов тестирования по различным показателям. Предложенная структура не является единственной. Почти каждая группа способов тестирования, объеди-ненная по какому-либо признаку, имеет, в свою очередь, по множеству разнообраз-ных разбиений по особенностям тестиро-вания, которые в той или иной мере могут пресекаться между собой.

39

Рисунок 1. Архитектура программно реализованного логического контроллера

Рисунок 2. Классификация видов тестирования

Функциональное тестирование Одним из ключевых видов тестирова-

ния является функциональное тестирова-ние, задача которого – проверить способ-ность программного обеспечения (ПО) в определённых условиях решать задачи, нужные пользователям. Как правило, полноценное функциональное тестирова-ние является самым трудоемким процес-сом и может занимать до 90% от общего времени тестирования [16]. Поэтому оста-новимся на нем более подробно.

Процесс разработки ПО носит итера-тивный характер, который включает в себя как добавление вновь разработан-ных, дополнительных, модулей, так и корректировку уже существующих. Про-грамма за время жизни претерпевает многочисленные изменения [13]. В раз-ных моделях технологии программирова-ния понятие жизненного цикла определя-

ется и трактуется немного по-разному, но, в общем, близко к схеме, представленной на рис. 3. Важно подчеркнуть, что за время своей жизни программный продукт неод-нократно проходит метаморфозы, т.е. это именно цикл, который повторяется не-сколько раз. Это, в свою очередь, приводит к тому, что появляется необходимость проверки на наличие ошибок не только в новых блоках программного продукта, но и там, где уже было проведено много-кратное тестирование. Поэтому процеду-ра тестирования должна проводиться каждый раз после очередного выпуска программного продукта.

Выпуск – это характерная точка в жиз-ни программного продукта, отмечающая прохождение одного полного цикла. Для этого используется набор тестовых сцена-риев, которые могут работать как в авто-матическом, так и в ручном режиме [15].

40

Рисунок 3. Итеративная модель жизненного цикла программного обеспечения

Создание тестовых сценариев Рассмотрим разработку набора тесто-

вых сценариев на примере тестирования ядра программного реализованного логи-ческого контроллера. Являясь, по суще-ству, программным обеспечением, оно находится в процессе постоянной дора-ботки существующего функционала и добавления новых функций. Тестирова-ние будем проводить в среде FBEditor на языке программирования FBD.

Язык FBD является графическим язы-ком и наиболее удобен для программиро-вания процессов прохождения сигналов через функциональные блоки. Программа на языке FBD представляет собой сово-купность функциональных блоков (functional flocks, FBs), которые соединя-ются линиями связи (connections). Каж-дый блок представляет собой математи-ческую операцию (сложение, умножение, триггер, логическое “или” и т.д.). Началь-ные значения переменных задаются с помощью специальных блоков – входов или констант, выходные цепи могут быть связаны либо с физическими выходами контроллера, либо с глобальными пере-менными программы.

Для осуществления процесса тестиро-вания составляется управляющая про-грамма на языке FBD, которая, в общем случае, состоит из основной программы, хранящейся в файле с расширением

«*.fbv», и множества библиотек пользова-тельских подпрограмм, хранящихся в файлах с расширением «*.fbl». В ходе рабо-ты системы, после проведения ряда си-стемных проверок, программа логическо-го управления объединяется с входящими в нее пользовательскими подпрограмма-ми (в своем изначальном виде), происхо-дит компоновка программы. В подсистему логического управления загружается объединенная управляющая программа и после успешного прохождения еще одного этапа проверок производится запуск про-граммы в цикле работы логического кон-троллера.

В качестве примера реализации ав-томатического функционального тести-рования используем логические блоки среды FBEditor, а конкретно, операцию логического умножения AND. Учитывая бинарный характер входов и выходов (принимают значения либо 0, либо 1) логических операций, а значит и не слиш-ком большой набор возможных сочетаний входов-выходов блока, имеем возмож-ность автоматизировать процесс тестиро-вания логических блоков программно реализованного логического контроллера.

Для этого в среде программирования однократно составляется управляющая программа из логических блоков, объеди-ненная в единый пользовательский блок, которому назначаются определенные вхо-

41

ды и выходы. Структура его показана на рис. 4, и в дальнейшем он может быть ис-пользован как самостоятельный элемент. Для инициализации процесса тестирова-ния необходимо однократно подать на вход блока два управляющих сигнала и полу-чить значение на выходе. Успешное тести-рование фиксируется при достижении логической 1 на выходе пользовательского блока (рис. 4). Если же значение на выходе равно 0 – тестовый сценарий считается непройденным, блок работает с ошибкой.

Аналогичным образом тестируются логические блоки AND-NOT (И-НЕ), OR-

NOT (ИЛИ-НЕ), XOR (ИСКЛ-ИЛИ) (рис. 5-7). Важно отметить, что автоматическое те-стирование предполагает минимальное участие оператора в процессе тестирова-ния. Это позволяет уйти от рутинной рабо-ты и исключить «человеческие» ошибки, связанные, например, с неправильной ин-терпретацией действия той или иной ко-манды. При этом не требуется абсолютно никаких знаний внутреннего содержания тест-блока, нет необходимости в высокой квалификации оператора или владения какими-либо специальными знаниями.

Рис. 4. Тестирование AND-блока

Рис. 5. Тестирование OR-NOT-блока

42

Рис. 6. Тестирование AND-NOT-блока

Рис. 7. Тестирование блока ИСКЛ-ИЛИ

Для примера реализации ручного те-стирования рассмотрим тестирование блоков арифметических операций среды FBEditor, а именно, сложение, вычитание и умножение. Тестирование сложения и вычитания выполним в едином блоке путем различных комбинаций этих двух операций, а для умножения составим от-дельный (рис. 8, 9). В данном случае ис-пользование ручного тестирование явля-ется наиболее приемлемым, так как зна-чения входов и выходов блоков арифме-тических операций имеют большое коли-чество граничных значений и классов

эквивалентности (положительные, отри-цательные числа, ноль и их комбинации).

Тестирование в ручном режиме, по сравнению с автоматическим, дает боль-ше возможностей и вариантов для более полной и всесторонней проверки работы блоков. Однако здесь потребуются мини-мальные знания и навыки оператора, понимание некоторых основ работы в среде, а также займет больше времени.

Для выполнения всестороннего те-стирования формируется набор тестовых сценариев, фрагмент которого приведен в табл., которые последовательно отраба-тываются оператором.

Рис. 8. Тестирование блоков арифметического сложения и вычитания

43

Рис. 9. Тестирование блока арифметического умножения

Таблица 1. Пример создания тестовых сценариев для ADD-SUB-Test и MUL-Test (фрагмент)

ADD-SUB-Test MUL-Test A 28 521 3 609 91 2 21 3 -11 91

B 63 -124 51 225 -36 -8 -124 51 -18 -36 C 17 715 -14 850 84 3 -15 -14 -469 84

D 42 -359 -92 476 18 -6 108 -92 -75 18

T_V 39 327 20 368 98 560 88 585476 591 345 -76 610 952 -450 754 668

На входы программы логического

управления (A, B, C, D на рис. 8, 9) подают-ся значения из таблицы (табл.), которые обрабатываются в соответствии с задан-ным алгоритмом. Затем выходное значе-ние сравнивается с заранее рассчитанным (вход T_V). Если они совпадают, то на вы-ходе управляющей программы фиксиру-ется 1 – тестирование пройдено успешно. В противном случае – если на выходе по-лучается 0 – тест не пройден, в работе блока фиксируется наличие ошибки.

Заключение Формализован подход к проведению

тестирования систем логического управ-ления на этапе проектирования про-граммного обеспечения. Сформулированы варианты тестовых сценариев для тести-рования в ручном и автоматическом ре-жимах на примере функционального те-стирования ядра программно реализо-ванного логического контроллера.

Предложенный подход дает возмож-ность значительно сократить количество ошибок, возникающих на начальной фазе разработки программного продукта. Опи-санные тестовые сценарии позволяют выявить несоответствия разработанного ПО заявленным функциональным требо-ваниям заказчика, исправление которых на более поздних этапах разработки си-стемы логического управления может стать причиной поломки дорогостоящего оборудования, либо привести к значи-тельным экономическим затратам.


1. Гленфорд Майерс. Искусство тестирова-ния программ, 3-е издание. / Гленфорд Майерс, Том Баджетт, Кори Сандлер. – Москва: Диалек-тика, 2012. – 272 с.

2. Мартинов, Г. М. Современные тенденции развития компьютерных систем управления технологического оборудования / Г.М. Мартинов // Вестник МГТУ "Станкин". 2010. №1. С.119-125.

44

3. Мартинов, Г.М. Декомпозиция и синтез программных компонентов электроавтоматики / Г.М. Мартинов, Н.В Козак. // Приборы и систе-мы. Управление, контроль, диагностика. ‒ 2006. ‒ №12. ‒ C. 4‒11.

4. Мартинов, Г.М. Развитие систем управле-ния технологическими объектами и процессами / Г.М. Мартинов // Мир техники и технологий. – 2009. – № 6. – С. 34-35.

5. Мартинов, Г.М. Специфика построения ре-дактора управляющих программ электроавтома-тики стандарта МЭК 61131 / Г.М. Мартинов, Р.А. Нежметдинов, П.А. Никишечкин // Вестник МГТУ «СТАНКИН». ‒ 2014. ‒ № 4 (31). ‒ С. 127‒132.

6. Минаев, И.Г., Программируемые логиче-ские контроллеры [Текст]: практическое руко-водство для начинающего инженера / И.Г. Мина-ев, В.В. Самойленко. ‒ Ставрополь: АГРУС, 2009. – 100с. ‒ ISBN 978-5-9596-0609-1.

7. Нежметдинов, Р.А., Повышение эффек-тивности функционирования электроавтомати-ки станков с ЧПУ на основе реализации регуляр-ных моделей архитектуры программно реализо-ванных контроллеров типа SoftPLC : диссертация на соискание ученой степени кандидата техни-ческих наук : 05.13.06 / Нежметдинов Рамиль Амирович; [Место защиты: Моск. гос. технол. ун-т "Станкин"].- Москва, 2009.- 159 с.

8. Нежметдинов, Р.А. Подход к построению систем логического управления технологиче-ским оборудованием для реализации концеп-ции «Индустрия 4.0» / Р.А. Нежметдинов, П.А. Никишечкин, И.А. Ковалев, Н.Ю. Червоннова // Автоматизация в промышленности. – 2017. – №5. – С.5-9.

9. Официальный сайт интернет портала «МирПром» [электронный ресурс]: офиц. сайт // интернет портал «МирПром». – Режим доступа: http://mirprom.ru/public/sovershenstvovanie-sistem-chpu.html

10. Официальный сайт компании «Балт-Систем» [электронный ресурс]: офиц. сайт // компания «Балт-Систем». – Режим доступа: https://www.bsystem.ru

11. Официальный сайт фирмы «3S – Smart Software Solution» [электронный ресурс]: офиц. сайт // компания «3S – Smart Software Solution». – Режим доступа: http://www.codesys.com

12. Рекс Блэк. Ключевые процессы тестиро-вания. Планирование, подготовка, проведение, совершенствование. / Рекс Блэк. – Москва: Лори, 2006. – 544 с.

13. Селевцов, Л.И. Автоматизация техноло-гических процессов: учебник для студ. учрежде-ний сред. проф. образования / Л. И. Селевцов, А. Л. Селевцов. - 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 352 c.

14. Сэм Канер. Тестирование программного обеспечения. Фундаментальные концепции менеджмента бизнес-приложений: Пер. с англ. / Сэм Канер, Джек Фолк, Енг Кек Нгуен. – Москва: ДиаСофт, 2001. – 544 с.

15. Тюленева И.А., Новоселова О.В. Исследо-вание методов тестирования программного обеспечения по уровню, объектам и автоматиза-ции тестирования // Студенческий форум: элек-трон. научн. журн. 2017. № 21(21). URL: https://nauchforum.ru/journal/stud/21/29564

16. Фредерик Брукс мл. Мифический чело-веко-месяц или как создаются программные системы. 2-е издание, юбилейное. Addison-Wesley Longman, Inc. (ISBN 0-201-83595-9), 1995. Издательство Символ-Плюс (ISBN 5-93286-005-7), 2000,2005.

17. Шемелин, В.К. Применение технологии клиент-сервер при проектировании контролле-ра типа SoftPLC для решения логической задачи в рамках систем ЧПУ / В.К. Шемелин, Р.А. Нежметдинов // Автоматизация и современные технологии. ‒ 2010. ‒ №3. ‒ С. 31‒37.

УДК 697.34

Журавлева Д.Д., Марьин М.Д. Сибирский федеральный университет, Красноярск

РЕГУЛИРУЕМОЕ ПОТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ НА ВВОДАХ В ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

Проведен анализ теплогидравлических ре-жимов трубопроводных вводов в здания и со-оружения водяных тепловых сетей. Предложена методика оценки возможной нормализации гидравлических режимов.

Тепловая сеть, потокораспределение, теп-лоснабжение, индивидуальный тепловой пункт, гидравлическая устойчивость.

нергоэффективность и энергосбе-режение в системах теплоснабже-

ния входит в приоритетное направление развития техники критических техноло-гий РФ.

Для достижения поставленной про-блемы необходимо проанализировать теплогидравлические режимы работы тепловых вводов инженерных сетей в

Э

http://mirprom.ru/public/sovershenstvovanie-sistem-chpu.html

http://mirprom.ru/public/sovershenstvovanie-sistem-chpu.html

https://www.bsystem.ru/

https://nauchforum.ru/journal/stud/21/29564

45

здание с тем, чтобы предложить экономи-чески целесообразные и технически обос-нованные схемы подключения инженер-ного оборудования в тепловую сеть.

Централизованное регулирование во-дяных систем теплоснабжения осуществ-ляется путем изменения двух величин: расхода и температуры теплоносителя. Регулирование может осуществляться тремя способами: качественным, который основан на изменении температуры сете-вого теплоносителя; количественным, который основан на изменении расхода сетевого теплоносителя и качественно-количественным, который заключается в регулировании теплоты посредством одновременного изменения расхода и температуры теплоносителя.

Поддержание внутренней температу-ры воздуха помещений в допустимых пре-делах является основным параметром качества теплоснабжения. Данные способы регулирования не обеспечивают потреби-телей требуемым количеством тепла в течение всего отопительного периода. Даже при качественном регулировании отпуска теплоты расход теплоносителя в тепловой сети не бывает постоянным. При-соединение новых или отключение суще-ствующих потребителей может происхо-дить в течение всего отопительного перио-да. Большая часть строящихся и рекон-струируемых зданий и сооружений осна-щаются автоматизированными индиви-дуальными тепловыми пунктами.

При автоматизации абонентских вво-дов основное применение получило цен-тральное качественное регулирование, которое дополняется количественным регулированием на вводе в здание [3].

В статье [4] рассмотрены вопросы анализа потокораспределения в регули-руемых трубопроводных системах. Пред-ложено в систему уравнений метода «гло-бального градиента» ввести отметки ре-льефа местности и пьезометрические напоры, что позволяет в процессе итера-тивного приближения оценивать гидрав-лические режимы тепловых сетей с насос-ными подстанциями, регуляторами рас-хода и давления. На примере небольшой тепловой сети показана схема примене-ния предлагаемой модификации метода Тодини к расчету потокораспределения.

В статье [1] рассмотрен вопрос выбора наиболее эффективного и рационального подключения систем теплопотребления потребителей к тепловым сетям системы централизованного теплоснабжения.

В статье [5] экспериментально изуче-но изменение расходов и напоров на ав-томатизированных тепловых пунктах.

В статье [2] приведены результаты экспериментальных исследований гид-равлических режимов тепловых сетей системы централизованного теплоснаб-жения с потребителями, имеющими раз-личную степень оснащённости средства-ми автоматизации. Показано влияние изменения располагаемого перепада дав-лений на вводе тепловой сети на гидрав-лическую устойчивость систем тепло-снабжения потребителей.

С помощью правильной регулировки системы можно увеличить ее гидравличе-скую устойчивость (способность системы поддерживать заданный гидравлический режим).

Количественная оценка гидравличе-ской устойчивости определяется через коэффициент гидравлической устойчиво-сти (при отсутствии автоматического регулирования на вводе), который можно записать как

сa

a

ст

a

max

p

НH

H

H

H

V

VY

+

=

== , (1)

где ΔНа – располагаемый напор на абонент-ском вводе при расчетном расходе воды; ΔНс – потеря напора в тепловой сети при расчетном расходе воды; Нст – располагае-мый напор на станции: Нст = ΔНа + ΔНс.

Из уравнения (1) очевидно, что чем меньше потеря напора в тепловой сети ΔНс и чем больше потеря напора на або-нентском вводе ΔНа, тем больше гидрав-лическая устойчивость абонентских си-стем. Для того, чтобы повысить гидравли-ческую устойчивость системы необходимо погасить все избытки напора в сети с по-мощью регулирующих клапанов на або-нентском вводе [3].

Регулирующий клапан необходимо подбирать с повышенным гидравличе-ским сопротивлением, чтобы погасить весь избыточный перепад давлений, ко-торой имеется на абонентском вводе.

46

Список литературы 1. Журавлев, Р.Г. Тепловой пункт: независи-

мое присоединение абонентов к тепловым сетям / [Текст] Р.Г. Журавлев // Вестник магистратуры – 2016 – № 4-1 (55) – С. 35-37.

2. Липовка, Ю.Л. Гидравлическая устойчи-вость в условиях неравномерной автоматизации систем теплоснабжения [Текст] Ю.Л. Липовка, Д.А. Калабин // Энергосбережение и водоподго-товка – 2018 – № 3 (113) – С. 19-24.

3. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: учебник для вузов. М.: МЭИ. – 2001. – 472 с.

4. Lipovka, A.Y. Application of "gradient" algo-rithm to modeling thermal pipeline networks with pumping stations / [Текст] A.Y. Lipovka, Yu.L. Lipov-ka // Журнал Сибирского федерального универ-ситета. Серия: Техника и технологии – 2013 – Т. 6 – № 1 – С. 28-35.

5. Lipovka, A.Y. Determining hydraulic friction factor for pipeline systems / [Текст] A.Y. Lipovka, Yu.L. Lipovka // Журнал Сибирского федерально-го университета. Серия: Техника и технологии – 2014 – Т. 7 – № 1 – С. 62-82.

УДК 004.514:62-529 Захаров А.С., Козак Н.В. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

РАЗРАБОТКА КОМПОНЕНТОВ КОНФИГУРИРОВАНИЯ В ЗАДАЧЕ HMI ДЛЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ОБОРУДОВАНИЕ

В публикации предложена структура про-граммного обеспечения для компонентов конфи-гурирования графического пользовательского интерфейса системы числового программного управления для обеспечивает детальной настрой-ки под технологические задачи оборудования. За основу для разработки программного обеспече-ния использовался интерфейс системы числовым программным управлением «АксиОМА Контрол».

Программное обеспечение, пользователь-ский интерфейс, числовое программное управ-ление, компоненты конфигурирования.

оздание эффективного человеко-машинного интерфейса (HMI)

систем управления является ключевой задачей как для производителей этих систем, так и для производителей техно-

логического оборудования, на которое эти системы устанавливаются. При этом, ин-терфейс оператора часто должен быть настроен именно на те технологические задачи, которые известны только произ-водителю оборудования. Например, экран должен учитывать особенности процесса силового строганий [1].

Целью работы является представить программные компоненты и архитектур-ные особенности их построения для со-здания конфигурируемого графического пользовательского интерфейса в пробле-матики HMI систем ЧПУ. Для достижения цели работу можно условно подразде-лить на четыре этапа (таблица).

Таблица. Этапы разработки программных компонентов конфигурирования № Наименование этапа Результат

1 Анализ существующих инструментариев кон-фигурирования пользовательского интерфейса

Особенности систем

2 Разработка архитектуры для построения кон-фигурируемого пользовательского интерфейса

Архитектура для построения конфигури-руемого пользовательского интерфейса

3 Программная реализация инструментария для конфигурирования пользовательского интер-фейса систем управления

Программный продукт для настройки пользовательского интерфейса

4 Тестирование созданных функций конфигури-рования

Результаты тестирования

Особенности разных систем с число-

вым программным управлением обеспечи-ваю потребности только определенных задач и не всегда обеспечивает конфигури-

руемого пользовательского интерфейса [2]. Архитектура программных компонентов, разработанная для построения конфигу-рируемого пользовательского интерфей-

С

47

са, представлена ниже (рисунок 1). Ком-поненты архитектуры взаимодействуют на основе общих интерфейсов (из модуля InterfaceCoreControl), это позволяет снять прямую зависимость компонентов раз-личных прикладных задач системы друг

от друга. Таким образом, набор компонен-тов прикладных задач может быть настроен. В терминальной части системы управления «АксиОМА Контрол» [3] за-гружаться будут только те компоненты, которые присутствуют в конфигурации.

Рисунок 1. Архитектура системы конфигурирования пользовательского интерфейса

Рисунок 2. Интерфейс программы конфигуратора интерфейса пользователя для ЧПУ

48

Приложение для конфигурирования пользовательского интерфейса обеспечи-вает создание экранов и размещение на них специализированных элементов управления, предназначенных для раз-личных технологических задач оборудо-вания (рисунок 2). Например, режимы работы станка с ЧПУ – Авто, Ручной, Руч-ной ввод. Созданная в приложении кон-фигурация экранов и элементов управле-ния сохраняется в XML файле.

Разрабатываемый инструментарий конфигурирования экранов пользова-тельского интерфейса системы ЧПУ, поз-

волит создавать специализированные экраны управления под технологические задачи на стороне станкостроителей.

Список литературы 1. Мартинов Г. М., Козак Н. В. Построение

специализированной системы ЧПУ для пятико-ординатного строгально-фрезерного обрабаты-вающего центра // СТИН, 2015. №8. с.2-6

2. Сосонкин В.Л., Мартинов Г.М. Системы числового программного управления: Учеб. пособие. – М. Логос, 2005. – 296 с.

3. Официальный сайт научно-исследовате-льской лаборатории систем ЧПУ. Режим доступа: http://www.ncsystems.ru/index.php/ru/publikatsii

УДК 697.34; 621.22-225

Иванова К.И. Сибирский федеральный университет, Красноярск

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ

РЕЖИМОВ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

В докладе обоснованы различные варианты анализа гидравлических режимов тепловых сетей с учетом основных факторов, определяю-щих характер изменения давлений и расходов теплоносителя.

Тепловая сеть, теплоноситель, эпюры дав-лений, математическая модель.

спользование известных матема-тических методов даёт возмож-

ность анализировать потокораспределе-ние в водяных тепловых сетях централи-зованного теплоснабжения, что позволяет с достаточной степенью корректности разрабатывать мероприятия по наладке и реконструкции таких сложных теплотех-нологических комплексов, какими явля-ются системы теплоснабжения.

Цель работы - выявить предпочти-тельность использования определённого математического аппарата для исследо-вания гидравлических режимов тепловых сетей.

Точное решение краевых задач не все-гда представляется возможным, поэтому в системе анализа потокораспределения используют приближенную модель на основе метода конечных элементов (МКЭ). Выбор МКЭ в качестве инструмента кон-кретных расчетов связан с тем, что МКЭ –

это один из самых распространенных методов решения прикладных задач в изучении динамики жидкости и является мощным средством приближенного ре-шения дифференциальных уравнений, описывающих рассматриваемые физиче-ские процессы. Вместе с тем МКЭ нагляден и сравнительно прост для областей слож-ной формы. МКЭ сводит дифференциаль-ную краевую задачу к системе алгебраи-ческих уравнений, решение которых определяет неизвестные узловые значе-ния функций. В [1, 2] рассмотрена модель конечно-элементной аппроксимации с использованием метода вычисления век-тора узловых значений, основанного на идее Галеркина. Преимуществом этого метода является то, что отправной точкой для него является само дифференциаль-ной уравнение и исключается необходи-мость вариационной формулировки фи-зической задачи. Результаты [3] показы-вают устойчивую сходимость процесса математического моделирования мето-дом Галеркина совместно с конечно-элементной аппроксимацией с помощью одномерных симплекс-элементов. При этом, использование квадратичных функ-ций формы элемента резко улучшает

И

49

сходимость и уменьшает абсолютную погрешность вычисляемых величин в исследуемой области. Поэтому в расчетах предпочтение следует отдавать квадра-тичным элементам [3].

Алгоритм МКЭ складывается из четы-рех неразрывных блоков. Важным и до-вольно трудно программируемым являет-ся расчленение исследуемого объекта на элементы в форме тетраэдра. В комбина-торной геометрии пространство разбива-ется на несколько простейших типов эле-ментов. Задача состоит в нахождении связей между элементами. Валентность элемента есть количество связей, исходя-щих из этого элемента в элементы одного типа. Представленная в [4] методология, объединяет данные для создания матема-тической модели с использованием тео-рии комбинаторной геометрии. Аппрок-симация трехмерных краевых задач на основе теории комбинаторной геометрии может быть полезна для получения чис-ловых значений методом конечных эле-ментов в сочетании с методом Галеркина при исследовании объектов со сложными геометрическими границами [5].

Анализ гидравлических режимов теп-ловых сетей с большим количеством по-линомиальных топологических уравне-ний требует эффективного использования алгоритмов с обеспечением их корректно-сти. Симплициарное разбиение с исполь-зованием идеологии комбинаторной то-пологии Понтрягина исследуемых обла-стей (давлений, и потоков) с последую-щим использованием метода кусочно-полиномиальной аппроксимации низкого порядка приводит к системам уравнений, подобным топологическим. В статье [6, 7] описаны особенности математического моделирования теплогидравлических цепей с использованием базисных поня-тий коммутативной алгебры.

На перспективность решения систем полиномиальных уравнений путем вы-числения базиса Грёбнера соответствую-щего алгебраического идеала указывает и наличие программных систем, разрабо-танных в последние годы, таких как AXI-OM IBM, Maple, Mathematica, REDUCE пакет Groebner, Magma, Macaulay Harvard, MACSYMA, CoCoA, SINGULAR, PoSSo. Анализ использования алгебраических идеалов в

математическом моделировании систем теплоснабжения изложен в [8]. В работе [9] использована техника вычисления корней полиномов от одной переменной по методу Лобачевского-Греффе, рассмот-рены аспекты применения этого метода в анализе потокораспределения. Для прак-тических расчётов заданная предельная абсолютная погрешность ε принята сле-дующей: – по давлению |P| ε = 1 Па; – по температуре |t| ε = 0,01°C; – по расходу |G| ε = 0,0001кг/с. Для достижения такой точ-ности по методу Лобачевского-Грефее достаточно менее 20 преобразований.

Проблема внедрения энергосберега-ющих технологий на действующих, и при проектировании новых систем тепло-снабжения имеет важное значение. Науч-но-обоснованное автоматизированное проектирование крупных разветвленных тепловых сетей, так же, как и анализ теп-логидравлических процессов при эксплуа-тации связан с учетом большого числа факторов. Для приближения расчетной модели тепловой сети к реальной требу-ется учитывать все эти факторы, причем в их взаимосвязи. Решение такой сложной задачи аналитическими методами не представляется возможным. В силу этого предлагается использовать вычислитель-ные методы к различным задачам тепло-снабжения, вплоть до получения числен-ных результатов с анализом погрешности и вопросов обеспечения устойчивости вычислений. Представляется целесооб-разным использование метода гидравли-ческого расчёта, представленного в рабо-тах [10, 11], который наряду с достоин-ствами метода гидравлического расчёта Тодини, позволяет учесть особенности рельефа местности по продольному про-филю водяных тепловых сетей.

Особенности расчёта гидравлических режимов тепловых сетей не позволяют однозначно трактовать правильность использования того или иного математи-ческого метода. Таким образом, результа-ты работы позволяют сравнить целесооб-разность использования различных мате-матических методов при решении задач потокораспределения в водяных тепло-вых сетях систем централизованного теплоснабжения.

50

Список литературы 1. Липовка, Ю.Л. Применение метода конеч-

ных элементов в расчетах теплоснабжающих систем [Текст] / Ю.Л. Липовка, С.Л. Липовка // Повышение энергетической эффективности систем теплоснабжения и вентиляции жилых и общественных зданий тезисы докладов. – Челя-бинск: УДНТП. – 1988. – С. 36-37.

2. Липовка, Ю.Л. Применение метода Галер-кина в сочетании с конечно-элементной аппрок-симацией для создания математической модели на микроуровне элементов теплоснабжения [Текст] / Ю.Л. Липовка // Совершенствование системы управления качеством подготовки специалистов. Материалы Всероссийской науч-но-методической конференции с международ-ным участием. – Красноярск. – 2001. – С. 9-10.

3. Липовка, Ю.Л. Анализ сходимости процес-са математического моделирования методом Галеркина совместно с конечно-элементной аппроксимацией с помощью симплекс-элементов [Текст] / Ю.Л. Липовка, А.Ю. Липовка // Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения материалы конференции. – Красноярск. – 2003. – С. 128-133.

4. Липовка, Ю.Л. Использование теории комбинаторной геометрии для создания мате-матической модели на микроуровне элементов теплоснабжения [Текст] / Ю.Л. Липовка, А.Ю. Липовка // Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбере-жения. – Красноярск. – 2001. – С. 93-101.

5. Липовка, Ю.Л. Аппроксимация трехмер-ных краевых задач теплоснабжения на основе теории комбинаторной геометрии теплоснаб-жения [Текст] / Ю.Л. Липовка, А.Ю. Липовка // Совершенствование системы управления каче-ством подготовки специалистов. Материалы

Всероссийской научно-методической конферен-ции с международным участием. – Красноярск. – 2001. – С. 21-23.

6. Липовка, Ю.Л. Использование вычисли-тельных аспектов коммутативной алгебры для исключения переменных в системах полиноми-альных уравнений [Текст] / Ю.Л. Липовка // Развитие теплоэнергетического комплекса города. Материалы II Всероссийской научно-практической конференции и выставки по про-блемам энергоэффективности. – Красноярск. – 2001. – С. 68-74.

7. Липовка, Ю.Л. Математическое моделиро-вание теплогидравлических цепей с использова-нием базисных понятий коммутативной алгеб-ры [Текст] / Ю.Л. Липовка // Ученые - юбилею вуза. Сборник научных трудов. – Красноярск. – 2002. – С. 34-39.

8. Липовка, Ю.Л. Алгебраические идеалы в математическом моделировании систем тепло-снабжения [Текст] / Ю.Л. Липовка // Вестник Ассоциации выпускников Красноярского госу-дарственного технического университета. – 2002. – № 7. – С. 48-52.

9. Липовка, Ю.Л. Метод Лобачевского-Греффе в анализе потокораспределения [Текст] / Ю.Л. Липовка, А.Ю. Липовка // Социальные проблемы инженерной экологии, природополь-зования и ресурсосбережения. Материалы кон-ференции. – Красноярск. – 2003. – С. 125-128.

10. Lipovka, A.J. Application of «Gradient» Algo-rithm to Modeling Thermal Pipeline Networks with Pumping Stations [Text] / A.J. Lipovka, Y.L. Lipovka // Journal of Siberian Federal University. 1 Engineer-ing & Technologies (2013 6) 28-35.

11. Lipovka, A.J. Determining Hydraulic Friction Factor for Pipeline Systems [Text] / A.J. Lipovka, Y.L. Lipovka // Journal of Siberian Federal University. 1 Engineering & Technologies (2014 1), 62-82.

УДК 681.5 Ивашкина А.Д. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МИКРОКЛИМАТОМ

ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЛК

Основными показателями микроклимата производственного помещения являются сле-дующие контролируемые параметры: темпера-тура, уровень влажности воздуха и уровень загрязненности помещения. Эти показатели могут изменяться в течение всего производ-ственного процесса. Для различных помещений и производств колебание показателей микро-климата могут быть различными. Наиболее жесткие требования предъявляют к показате-

лям микроклимата чистых комнат прецизион-ного машиностроения. Обеспечение качества выпускаемой продукции достигается благодаря использованию автоматизированных систем управления для непрерывного контроля микро-климата.

Микроклимат, АСУ, ПЛК, сети Петри.

роведено сравнение существую-щих автоматизированных систем П

51

управления микроклиматом производ-ственных помещений. Выявлены недо-статки –отсутствие возможности включе-ния резервных исполнительных механиз-мов, заменяющих вышедшие из строя основные исполнительные механизмы.

Разработана модернизированная ав-томатизированная система управления, которая оснащена программируемыми логическими контроллерами (ПЛК) [1]. Каждый ПЛК при помощи коммутаторов соединен с группами основных и резерв-ных исполнительных механизмов и дат-чиков (рисунок 1).

Коммутаторы позволяют производить перенастройку параметров системы и под-ключать резервные исполнительные меха-

низмы и датчики при отказах оборудова-ния в существующей системе [2]. ПЛК кон-тролирует надежность оборудования, об-рабатывают информацию с датчиков, пе-реключают коммутаторы и рассчитывают новые режимы работы системы при отка-зах оборудования. Для ввода резерва ПЛК переключает коммутатор, при этом неис-правный механизм отключается и вместо него включается резервное устройство. Через коммутатор ПЛК передает резервно-му исполнительному механизму сигналы управления. Таким образом, при отказах оборудования система управления микро-климатом производственных помещений продолжает работать в штатном режиме с использованием резерва.

Рисунок 1. Структурная схема автоматизированной системы

P1 P2 P3 P4

P6P5

P7 P8P9

t0 t1 t2 t3

t4 t6

t8 t5 t7

t9

t10

t11

Нормальное функционирование системы

Перенастройка системыПеренастройка системыВключение резерваВключение резерва

Р0

Рисунок 2. Сеть Петри

Для своевременной диагностики па-раметров системы необходимо использо-вать современные датчики температуры,

давления, влажности, напряжения. Также важным является выбор ПЛК, обеспечи-вающего все необходимые функции [3].

52

Для создания управляющих программ ПЛК используются динамические модели на сети Петри (рисунок 2). Сети Петри поз-воляют моделировать и исследовать про-цессы (таблица). Сеть Петри должна быть безопасной и живой. Проверка на безопас-ность и живость происходит путем постро-ения и анализа дерева достижимости.

Таблица. Привязка состояний и переходов укрупненной сети Петри

№ Обозначение

P0 Исходное состояние P1 Система включена

P2 Проверка параметров

P3 Контроль исполнительных

механизмов P4 Ошибка

P5 Включение резерва

P6 Смена параметров P7,8,9 Работа системы

t0 Включение системы t1 Датчик температуры

t2,3,4,5,6,7,8 Датчик тока t9,10,11 Выключение системы

Сеть Петри использована для реали-

зации алгоритма и написания программы для ПЛК. В программе ПЛК реализованы режимы работы автоматизированной системы управления микроклиматом в цехе прецизионного машиностроения такие как различные внешние погодные факторы, аварийные состояния системы, вводы резервов и перенастройка пара-метров штатной работы системы.

По завершении рабочего цикла, систе-ма выключается, сохраняя все заданные параметры и настройки. В начале нового цикла работы система включается и сверя-ет предыдущие настройки с новыми внеш-ними погодными факторами и рабочим состоянием исполнительных механизмов.

Выводы Для автоматизации системы управле-

ния микроклиматом производственных помещений с использованием ПЛК были выполнены следующие этапы:

– проведен анализ систем поддержа-ния микроклимата;

– разработана структурная схема ав-томатизированной системы управления микроклиматом в производственных помещениях;

– разработана модель автоматизиро-ванной системы управления на сети Петри;

– разработан алгоритм управляющей программы и реализация алгоритма для ПЛК.


1. Сосонкин В.Л., Мартинов Г.М. Системы чис-лового программного управления. 2005. 296 с.

2. Суханова Н.В. Разработка интеллектуаль-ных автоматизированных систем управления в машиностроении. Наукоемкие технологии в машиностроении 2018, № 11(89). С. 42-46.

3. Суханова Н.В. Разработка требований к аппаратно-программному комплексу интеллек-туальных систем управления в машиностроении. Наукоемкие технологии в машиностроении, 2018. № 12(90). С. 38-43.

УДК 004.85: 519.76

Искендеров Р.И., Волкова О.Р. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ТЕХНОЛОГИЯ NLP ПРИ МАШИННОМ ОБУЧЕНИИ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

СЛУЖБЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКИ

В статье рассматривается применение мето-дов технологии NLP при подготовке обучающей выборки для машинного обучения информацион-ной системы службы технической поддержи при большом объеме накопленных обращений.

Единое информационное пространство, служба технической поддержки, технология NLP, машинное обучение.

недрение единого информацион-ного пространства во все струк-

турные подразделения современной пред-приятия – неотъемлемая составляющая динамического развития на рынке товаров и услуг, позволяющая обеспечить взаимо-действие на различных уровнях и повысить эффективность использования основных ресурсов и качество выпускаемой продук-

В

53

ции на всех этапах жизненного цикла изде-лия. Обеспечение работоспособности тако-го информационного пространства возла-гается на службу технической поддержки, обеспечивающей своевременное управле-ние возникающими инцидентами, необхо-димыми изменениями и конфигурациями, уровнем предоставления доступа.

Наиболее популярные решения по практической организации техподдержки часто строятся на базе Call-center, являю-щемся начальной точкой контактов конеч-ных пользователей со службой. Такие си-стемы имеют недостатки, включая поиск по ключевым словам, который бесполезен при большом объеме данных. Симптомы одинаковых неисправностей могут быть описаны разными словами, которые в свою очередь не выдадут результата при поиске по содержанию обращения; кроме того, обращения могут содержать сленг, грамма-тические ошибки, обработка которых за-трачивают время. В то же время одни и те же симптомы могут проявляться при раз-личных ошибках, что затрудняет опреде-ление проблемы и ее решения, но рассмот-рение их в контексте сообщения, может дать однозначное решение. Как правило, в таких системах применяются различные технологии интеллектуальной обработки данных как часть процесса идентификации и классификации инцидента, которые тес-но интегрируются с оперативной аналити-ческой обработкой [1 С.409].

Для решения задач распознавания и извлечения информации из полученных от конечного пользователя данных о воз-никшем инциденте на практике исполь-зуются синтез двух подходов, один из которых основан на правилах извлечения информации в рамках определенных язы-ковых конструкций, второй - на примене-нии машинного обучения.

Подход машинного обучения подра-зумевает построение математической и программной модели [2]. Обучение такой модели происходит на заранее подготов-ленной обучающей выборке (текстовый

корпус), в котором значимым объектам, их атрибутам, отношениям и фактам при-писаны соответствующие метки, которые кодируют признаки для распознавания этих данных.

Т.к. при машинном обучении требуется обработка текстовых сообщений на есте-ственном языке, то для подготовки обуча-ющей выборку по распознаванию инци-дента то наиболее подходящей технологи-ей в этом случая является технология NLP (Natural Language Processing - Обработка естественного языка). Суть технологии NLP состоит в обработке текстов на естествен-ном языке, взятых из разнообразных ис-точников. При этом используется последо-вательность ключевых операций обработ-ки естественного языка для преобразова-ния исходного текста или извлечения из него полезной информации, обеспечиваю-щих типа анализа: с точки зрения синтак-сиса (структуры предложений), семантики (понятий, применяемых в тексте) и праг-матики (правильности употребления по-нятий и целей их употребления) [4], [4]. В то же время NLP также может решать зада-чи типа:

– распознавание речи; – классификация текста; – преобразование текста в речь; – ответ на вопрос (для диалоговых си-

стем); – машинный перевод (для автомати-

ческого перевода интернет страниц, со-общений, комментариев) [5].

Для обработки естественного языка важно, чтобы морфологические различ-ные формы слова вели себя одинаково. Для обработки морфологически сложных языков, к которым относится и русский язык, приходится применять различные методы (например, использование про-фессиональных терминов в области при-менения NLP, использование сленга), образующие при этом линейный алго-ритм последовательного применения необходимых методов (рис. 1.).

Рисунок 1. Конвейер обработки естественного языка

54

На вход конвейер обработки есте-ственного языка, реализующего цепочку методов, подается текстовое обращение, полученное через e-mail или Call-center.

Обрабатываемый текстовый матери-ал подвергается сегментации, т.е. разбие-нию исходного текста на отдельные слова в отдельные морфемы и определение их класса. Трудность на этом этапе зависит от морфологической сложности языка.

При последующей токенизации каждое предложение, входящее в исходный мате-риал, разбивается на отдельные слова (то-кены). Для которых в результате примене-ния метода «POS-тег» происходит опреде-ление части речи и грамматических харак-теристик слов в предложении с приписы-ванием им соответствующих тегов.

Дальнейшее преобразование слов, входящих в исходный текст, с помощью Лемматизации обеспечивает приведение слов к их корневым формам.

Так как исходный текст чаще всего содержит слова с низкой смысловой нагрузкой (предлоги, междометия, части-цы и т.п.), которые не влияют на иденти-фикацию и классификацию инцидента их необходимо отсеивать. Для этого исполь-зуется метод «Стоп слова»

Анализ зависимостей позволяет уста-новить отношения между оставшимися словами в предложениях.

Сформированная структура, отобра-жающая слова их взаимоотношения, под-вергается «Идентификации объекта»– процессу извлечения информации, кото-рый стремится найти и классифицировать

именованный объект в предложении в заранее определенных категориях.

И в результате применения «Разре-шения кореферентности» – нахождение в тексте упоминаний, относящиеся к одной и той же сущности – на выходе получаем размеченную структуру данных текстово-го представления обращения конечного пользователя.

Как уже отмечалось ранее, для приме-нения методов машинного обучения в информационных систем требуется, что-бы обучающаяся выборка была предвари-тельно обработана и размечена [6].

Предложенная выше цепочка алго-ритма NLP, обеспечивает все необходимые условия подготовки обучающей выборки: выполняет предварительную обработку обращения, приписывает метки. Что поз-воляет повысить точность результатов, получаемых в ходе применения машинно-го обучения.

В результате внедрения предложен-ного алгоритма предварительной обра-ботки данных на основе применения NLP на предварительном этапе машинного обучения и обработке текущих сообщений в информационной системе службе тех-нической поддержки позволило:

– обрабатывать любое количество об-ращений вне зависимости от их сложности;

– снизить время на поиск решений, поступивших обращений;

– сократить время, затрачиваемое оператором на классификацию и эскала-цию задачи.

Рисунок 2. Модель обучения информационной системы службы технической

поддержки

Список литературы 1. Саркисова И.О., Абакумцев Р.В. Технологии

визуализация для поддержки OLAP анализа// Преподавание информационных технологий в РФ: материалы XVII открытой Всероссийской конференции под ред. А. В. Альминдерова. – Новосибирск: Из-во НГУ – 2019. – С. 409-411.

2. Номерова А.В. Поиск оптимального реше-ния в процессах цифрового предприятия с ис-пользованием системы поддержки принятия решения // Инжиниринг предприятий и управ-ление знаниями: сб. научных трудов XXII Между-народной научной конференции под ред. Ю.Ф. Тельнова. М.: РЭУ им. Плеханова, 2019. С. 194-198.

55

3. devopedia.org [Электронный ресурс]. – Ре-жим доступа: https://devopedia.org/natural-language-processing

4. qwertyu.wiki [Электронный ресурс]. – Ре-жим доступа: https://ru.qwertyu.wiki/wiki/ Natu-ral_language_processing

5. neurohive.io [Электронный ресурс]. – Ре-жим доступа: https://neurohive.io/ru/osnovy-data-science/5-metodov-v-nlp-kotorye-izmenjat-obshhenie-v-budushhem

6. vestnik.vsu.ru [Электронный ресурс]. – Ре-жим доступа: http://www.vestnik.vsu.ru/pdf/ analiz/2018/03/2018-03-19.pdf

УДК 531.01

Гаврилов В.С., Викторов А.Г., Филаретов А.А., Капранова А.Б., Лебедев А.Е. Ярославский государственный технический университет, Ярославль

О ПРОБЛЕМЕ ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ДРОССЕЛИРОВАНИЯ ПОТОКОВ

ЖИДКОСТИ В РЕГУЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЕ

В докладе обосновывается выбор информа-ционных переменных для математического моделирования процесса дросселирования потоков жидкости в регулирующей арматуре на примере узла прямоточного клапана с позиций основных принципов системного анализа.

Клапан, математическое моделирование, параметры, информационные переменные.

атематическое моделирование процесса дросселирования пото-

ков жидкости в клапанах различных типов относится к актуальным проблемам в обла-сти формирования теоретической базы для проектирования регулирующей арматуры трубопроводных систем в условиях предотвращения нежелательных послед-ствий кавитационных эффектов. Как пра-вило, множество математических моделей, отражающих основные механизмы реаль-ных процессов, условно разбивается на три подвида: формально-логические (с приме-нением особого языка при описании); чис-ленные (с дискретным решением в форме таблицы и т.п.); аналитические (с результа-том в форме аналитической зависимости от введенных параметров и переменных) [1, 2]. Однако использование любого из пере-численных подвидов требует выбора ос-новных параметров изучаемого технологи-ческого процесса. Примерный алгоритм дросселирования потоков жидкости, как одного из наиболее эффективных способов снижения интенсивности образования кавитационных пузырей в рабочей части регулирующего оборудования [3], предпо-лагает этапы, например, в сепараторе пря-моточного клапана:

-подача потока жидкости в проточную часть клапана между внутренней частью внешнего корпуса клапана и внешней по-движной обечайкой, предназначенной для изменения степени открытия дроссельных отверстий неподвижного цилиндрического сепаратора, с набором входных x1 и выход-

ных x2 переменных x={x1,v1; x2,v2}, 11 n,1v = ,

22 n,1v = из двух множеств, которые ре-

гламентируются следующей их областью

изменения ;xxx{X max11v,1

min1 =

min2x }xx max

22v,2 , когда

,,Q{x minPmax11

min= }W,t, L

maxPmin

, n1=5;

}K{x Vy2 = , n2=1, где значения параметров

из x1-набора соответствуют режимным по-казателям процесса (в частности, значениям: максимального расхода рабочей среды Q1max

(м3/ч); пределов изменения minPmin , max

Pmin

для минимального перепада давления ΔPmin при температуре среды tL (°C); скорости жидкости W (м/с) в трубопроводе; регла-ментируемая проходная способность

устройства VyK );

-разделение потока рабочей жидкости при движении через дроссельные отвер-стия в сепараторе прямоточного клапана с последующим образованием осевого пото-ка в сопровождении формирования кави-тационных пузырей во внутренней части делителя данного потока, когда дополни-

тельными параметрами ψ={ψv3}, 33 n,1v =

М

56

указанного процесса являются физико-механические характеристики рабочей системы жидкость-газ-пар ψ={ρL, ρg, ρs, v, γ, k, σ}, n3=7, где соответственно обозначены: плотности жидкости, газа и пара ρL, ρg, ρs; v1 – кинематическая вязкость v для жидкости при температуре t1 (°C) с ее объемным ве-сом γ; показатель адиабаты k.

-выход рабочей среды из сепаратора регулирующего клапана с множеством конструктивных параметров его основно-го узла «сепаратор-обечайка-копрус»

a={av4}, 44 n,1v = , в которое входят их

характерные длины и диаметры, толщи-ны стенок, характеристики вида дрос-сельных отверстий и т.п.

Совокупность параметров: входных x1, выходных x2, конструктивных a и режим-

ных b={bv5}, 5n,15v = , с учетом дополни-

тельного набора ψ, задает множество ос-новных параметров дросселирования жид-кости для выбранного типа трубопровод-ной арматуры, называемое набором ин-формационных переменных z={x1, x2, a, b}. Заметим, что последнее множество b вклю-чает в качестве подмножества x1-набор и

расширяется за счет показателей, описы-вающих состояние системы кавитацион-ных пузырей, в том числе значений мини-мального радиуса, максимально достижи-мого давления в их центра и т.п. Выбор z играет определяющую роль на каждом этапе проектирования клапанов [1-3].


1. О влиянии пропускной способности осево-го клапана на параметры стохастической модели кавитации / А.Б. Капранова, А.Е. Лебедев, А.М. Мельцер, С.В. Неклюдов // Российский химиче-ский журнал (Журнал химического общества им. Д. И. Менделеева). – 2018. – Т. 62, № 4. - C. 51-53.

2. Стохастическая модель процесса образо-вания кавитационных пузырей в проточной части регулирующего клапана / А.Б. Капранова, А.Е. Лебедев, А.М. Мельцер, С.В. Неклюдов // Вестник ИГЭУ. – № 4. – 2016. – C. 24-29. (DOI) 10.17588/2072-2672.2016.4.024-029

3. About Formation of Elements of a Cyber-Physical System for Efficient Throttling of Fluid in an Axial Valve / A.B. Kapranova, A.E. Lebedev, A.M. Melzer, S.V. Neklyudov // In monograph: Cyber-Physical Systems: Advances in Design & Model-ling. Studies in Systems, Decision and Control (eds. : A. Kravets, A. Bolshakov, M. Shcherbakov). – 2018. – V. 259. – Springer, Cham. – P. 109-119.

УДК 004.415.25:62-529

Аль-Вади Омар, Козак Н.В., Обухов А.И. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

РАСШИРЕНИЕ ФУНКЦИЙ КОММУНИКАЦИИ ДЛЯ ЗАДАЧ ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКИ

СИСТЕМЫ ЧПУ НА ОСНОВЕ OPC UA

Работа выполнена при поддержке Мини-стерства образования и науки РФ в рамках вы-полнения Госзадания (№ 2.1237.2017/4.6) и проводилась с использованием оборудования, предоставленного центром коллективного пользования МГТУ «СТАНКИН».

Представлено применение коммуникацион-ного протокола OPC UA для предоставления дан-ных о оборудовании станков с ЧПУ на современ-ных промышленных предприятиях. Рассмотрены обобщенные структуры организации приложений клиента и сервера для работы по этому протоколу. Представлена структура модуля коммуникации с сервером OPC UA на основе механизма “shared memory” в задаче электроавтоматики.

Программное обеспечение, OPC UA, число-вое программное управление, Soft-ПЛК, электро-автоматика станка.

овременные сетевые технологий в системах управления позволяют

повысить производительность, сократить затраты и увеличить эффективность про-изводственных процессов. Стоит отме-тить, что модернизация производств предприятий на основе систем управле-ния собственного производства ведет к улучшению конкурентного потенциала страны на мировом рынке. Важным направлением развития современных систем управления является расширение коммуникационных возможностей на основе стандартов протоколов сетевой коммуникации, например, протоколы в спецификациях OPC [1, 2].

С

57

Целью публикации является предста-вить структуру программных компонен-тов, архитектурные особенности их по-строения для расширения функций ком-муникации задач электроавтоматики в системе ЧПУ на основе протокола OPC UA.

Обобщенно архитектурная модель про-граммных компонентов ядра системы ЧПУ «АксиОМА Контрол» [3] и приложе-ния клиентов протокола OPC UA пред-ставлены на рисунке 1.

- Разрабатываемые компоненты предоставления данных от Soft-ПЛК

Soft ПЛК

Уровень клиентов (Windows/Android

/Linux)

Уровень ядра (Windows RTX/

Linux)

Аппаратный упровень


Ядро системы ЧПУ работает на опера-ционных системах Linux или Windows RTX для обеспечения задач реального време-ни. Модуль подсистемы Soft ПЛК, реализо-ван в ядре и взаимодействует на прямую с объектом CPM (Сommon Plc Memory – Общая память контроллера электроавто-матики) [2]. CPM - модуль общей памяти хранит данные о состоянии системных объектов, переменных программы ПЛК, данные модулей входов/выходов (рабо-тающими по промышленному протоколу, например EtherCAT), и т.п.

Сервер OPC UA находиться на машине ядра системы ЧПУ как независимое при-ложение и взаимодействует с клиентами в рамках протокола, обеспечивая полный или частичный мониторинг данных стан-ка и подсистемы электоравтоматики. В создании сервера была использована библиотека open62541 предназначенная для создание как серверных так и клиент-ских приложений. Библиотека предостав-

ляет механизмы построения адресного пространства для задачи СЧПУ, а также и механизмы обмена данными с клиентами OPC UA.

Структура классов для создания ком-муникационного модуля взаимодействия с OPC сервером представлена на Рисунке 2. Модуль является частью (компонентом) ядра системы ЧПУ, который реализует чтение и запись структурированных дан-ных задачи электроавтоматики в специа-лизированную область памяти (shared memory). Эту область общей памяти со-здает приложение OPC UA сервера на ос-нове механизмов операционной системы.

Применение протокола OPC UA позво-ляет эффективно (быстро и без больших затрат) решать задачу предоставления данных с уровней управления технологи-ческими процессами на уровни управления производством. Также решаются задачи оперативного доступа с целью диагности-ки, мониторинга и обслуживания произ-

58

водственного оборудования. Представлен-ная модель OPC UA сервера в ядре системы «АксиОМА Контрол» дает обобщенное

представление структуры для разработки и интеграции новых программных компо-нентов в систему управления.

<<Интерфейс>>

IKernelNcCommunications

NC

RequestEtherPlcOutData():ErrorCodesOnPlcInData():ErrorCodes

CPlcNcItfHandler

RequestEtherPlcOutData():ErrorCodes

OnPlcInData():ErrorCodes

Ядро СЧПУ

SharedMemoryManager

-m_mutex: mutex

+WriteToSharedMemory():uint32_t

-m_buffer: LPVOID

+ReadFromSharedMemory():uint32_t

OPCUA_Connector

-m_shMemObject:SharedMemoryManager

+WriteNode():bool+ReadNode():bool

+Init(): bool

<use>

Коммуникационный модуль с OPC UA сервером


Список литературы 1. Козак Н.В., Аль-Вади О. Применение про-

токола OPC UA для расширения коммуникаци-онных возможностей систем ЧПУ // Автомати-зация в промышленности, №2. 2019. с.26-29.

2. Мартинов Г.М., Аль Хури Акрам, Исса Ахед Удаленное управление сервоприводами CAN и мониторинг их работы на основе микрокомпью-

теров ARM и с использованием протокола OPC UA // Автоматизация в промышленности, №10. 2019. с.9-12.

3. Официальный сайт научно-исследовате-льской лаборатории систем ЧПУ [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ncsystems.ru/ index.php/ru/publikatsii

УДК 658.511

Коломина Н.В., Бекмешов А.Ю., Фомина О.А. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН ВОЗНИКНОВЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ПРИ РАБОТЕ

ОБОРУДОВАНИЯ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ

В докладе анализируются причины возник-новения неисправностей при настройке и работе на оборудовании лазерной резки. Анализ прово-дился на основе обобщения опыта пользовате-лей данного оборудования. Для обеспечения работоспособности оборудования необходимо применять различные методы, в том числе системный анализ и инструменты качества.

Неисправность, оборудование, лазерная резка, причины возникновения, инструменты качества.

аиболее распространённой тех-нологией обработки материалов,

применяемой на предприятиях машино-

строения, как в массовом, так и в частном производстве, считается лазерная резка металлов или LBC (Laser Beam Cutting).

Она представляет собой процесс тер-мического разделения, при котором мате-риал, чаще всего металл, накаляется в обла-сти реза, а после – подвергается разруше-нию благодаря использованию лазерного луча. Её отличительными характеристика-ми являются отсутствие механического воздействия на материал, и, как следствие, минимизация деформации на протяжении всего процесса резки, а также универсаль-

Н

59

ность самой технологии, позволяющей изготавливать детали любой формы [1].

Хотя оборудование для лазерной рез-ки при своей высокой стоимости в основ-ном используется на крупных производ-ственных заводах по обработке различно-го рода поверхностей металлов – уже сей-час многие субъекты среднего предпри-нимательства могут позволить себе ла-зерные станки с ЧПУ.

Тем не менее, наличие компьютерного управления не означает, что оператор мо-жет сидеть без дела – тому необходимо приложить определённые усилия, чтобы результат труда соответствовал ожидани-ям. Ведь даже на этапе подготовки к работе можно допустить ошибку, как например, при подключении электричества или при неправильной сборке, которая приведёт к тяжёлой поломке после подключения пи-тания. От этого никто не застрахован даже при наличии у подавляющего большинства систем аварийной «защиты от дурака».

Сами проблемы могут оказаться вовсе не технического характера, примером мо-жет также послужить несоответствие габа-ритов оборудования размерам дверных проёмов и окон при невозможности осу-ществления демонтажа металлоконструк-ций для последующей их транспортировки к месту монтажа. Об этом нужно позабо-титься заранее, а не после покупки станка.

Сюда же относится установка вытяж-ки и системы охлаждения. Например, специфика одного станка требует уста-новки аппарата вытяжки с более корот-ким протяжением труб, а для другого станка при водяном охлаждении нужен подвод дистиллированной воды.

Нарушение правил установки оборудо-вания, в свою очередь, может стать причи-ной возникновения постороннего шума и неприятного запах уже во время работы. Решением этой проблемы может стать только правильно подобранное место – там, где резак никому мешать не будет, ведь система будет вынуждена работать часами, а сама вытяжка действительно должна поглощать пары отработанного материала, не допуская его распростране-ния по всему периметру помещения.

Перед началом эксплуатации лазер-ного станка важно обратить внимание на состояние системы подачи сжатого возду-

ха в место резки – в норме все пары обра-ботанного металла выводятся, а темпера-тура не поднимается до критической от-метки. В случае отсутствия или отказа подобной системы при выполнении опе-раций резаком воспламеняющийся мате-риал легко может загореться.

Вообще любая система перед запус-ком должна подлежать проверке, так как дать сбой может её программное обеспе-чение или сеть электропитания. Также есть вероятность отказа сервопривода из-за механических повреждений, особенно в зоне разъёма, или обрыва приводных ремней, степень натяжения которых ока-залась больше допустимой. Последствий можно избежать, лишь обесточив станок.

По аналогии с выходом из строя эле-ментов станка всегда существует риск возгорания и рабочих материалов [2]. Типовые характеристики некоторых из них могут вполне себе оказать влияние на сам процесс резки и отразиться на конеч-ном результате. И хотя лазерная резка пригодна для большинства металлов, так или иначе, она обладает своей специфи-кой в зависимости от обрабатываемого сырья (табл. 1) [3].

Качество резки непосредственно обу-словлено составом разрезаемого металла, который необходимо учитывать во избе-жание следующих дефектов (табл. 2).

В связи с этим, перед тем как отпра-вить на обработку рабочую заготовку, следует опробовать тестовый образец.

Переходя к рабочему процессу, важно отметить, что резка лазером может сопро-вождаться выделением вредных веществ, обладающих коррозийными свойствами, которые, опускаясь в недра машины, спо-собствуют её физическому износу [2]. Стойкость к химическому или электрохи-мическому разрушению закладывается ещё при проектировании технологического оборудования, что всегда необходимо учи-тывать ещё перед его приобретением [5].

Важное значение при работе с лазе-ром имеет правильная фокусировка све-тового луча, для достижения которой нужна точная настройка линз. Даже при небольшой погрешности всё может за-кончиться не самым лучшим образом.

60

Таблица 1 Специфические особенности резки отдельных видов металлов и сплавов Титан Достаточно хорошо реагирует на концентрированную тепловую энергию

сфокусированного лазерного луча. Применение кислорода даёт возможность наращивать скорость резки, хотя в то же время он скапливает много оксидно-го слоя вдоль линии реза, который, впрочем, довольно просто счищается кис-лородной струей.

Алюминиевые сплавы

Резка алюминия, ввиду теплопроводности и высокого коэффициента отра-жения от длины волны, не обходится без применения лазера с исключитель-но высокой точностью луча, а также мощностью не меньше 500 Вт дополни-тельно к сверхточной фокусировке. При проведении резки вспомогательный газ, прежде всего, предназначен для снятия расплавленного металла в местах реза, что, в целом, поможет получить более оптимальное качество резки ме-талла, чем при работе с ленточной пилой.

Медь и латунь В целом, действуют подобно алюминию, хотя могут поглощать небольшой объём энергии.

Инструментальная сталь

В большинстве свойств имеет сходство с легированной сталью. В полной мере поддается лазерному режущему воздействию.

Нержавеющая сталь

Вследствие возрастания спроса на детали из нержавеющей стали, увеличи-лась и потребность в использовании лазерной резки. Контролируемая тепло-вая мощность лазерного луча предназначена для сведения к минимуму зоны термического влияния (ЗТВ) вдоль области реза, тем самым способствуя со-хранению материалом устойчивости к коррозии, но так как нержавеющая сталь не вступает в реакцию с кислородом, немного сбавляется скорость рез-ки.

Легированная сталь

В большинстве своём рассматриваются как лучший материал для резки лазе-ром. Являясь высокопрочными металлами, Хромомолибденовая и хромони-келевомолибденовая стали (AISI-SAE 4130 и 4340, соответственно) демон-стрируют исключительную точность лазерной резки, благодаря чему на по-верхности реза нет шероховатости [3].

Таблица 2. Типы дефектов, возникающие на изделиях при лазерной резке [4] Грат Возникает при несоблюдении технологии обработки материала и представляет

собой затвердевший металл на кромках детали, ликвидировать который можно либо с помощью ручной зачистки инструментом со шлифовальными материалами, либо на специализированном оснащении.

Неровные края

Появляются из-за отклонения работы станка от плановых показателей и имеют тесную связь с изнашиванием или разладкой комплектующих. Механик обязан всегда тестировать первую деталь перед запуском в серию. Кроме того, любая установка требует проведения планового техобслуживания.

Прожоги Это сквозные дыры на металлических заготовках, которые образуются в результа-те просчетов рабочих. Данные образцы подлежат утилизации.

Последующее нанесение узора на об-

разец не должно обходиться без специ-альной защитной плёнки, предупрежда-ющей деформацию и изменение цвета поверхности рядом с рабочей зоной. Од-нако с использованием защиты вытекает другая проблема.

Под действием лазерного пучка света плёнка может сплавиться с заготовкой, что обусловит её неэстетичный вид. Предотвратить подобное поможет зара-нее рассчитанный механиком ход работы.

После выполнения операций металло-обработки следует очистить рабочее про-странство станка от мусора. И если этого

вовремя не сделать, остатки могут воспла-мениться или сплавиться с изделием.

В целом, задумываясь о замене парка имеющегося оборудования современной лазерной техникой, не стоит забывать и об эксплуатационных издержках, сопровож-дающих её содержание и обслуживание. Пользователю полагается осознавать вы-году и целесообразность своего выбора, чрезмерность материало- и энергозатрат, а также насколько это чревато лишними расходами чем до обновления. И, безуслов-но, самой главной проблемой на обрабаты-вающих производствах является нежела-ние что-либо менять в своей деятельности, что и влечёт за собой все искомые неис-

61

правности [2]. На данный момент лазерные технологии обработки материалов, и в частности лазерная резка по металлу, пре-бывают на ранней стадии своего формиро-вания и, несомненно, станут совершенство-ваться и дальше за счет разработки новых экономичных и сверхмощных установок, электролюминесцентных проводов, схем доставки к заготовке и других инноваци-онных решений [6].

Список литературы 1. Лазерная резка // Википедия. [2019—

2019]. Дата обновления: 21.02.2019. [Электрон-ный ресурс]. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/?oldid=98250423

2. Лазерная резка: как избежать неудачи при работе с резаком? // habr. Дата обновления: 15.06.2016. [Электронный ресурс]. – Режим до-ступа: https://habr.com/ru/post/395067/

3. Преимущества и недостатки лазерной резки // Черметком [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.chermet.com/ articles/all/preimushchestva-i-nedostatki-lazernoy-rezki

4. Ретюхин С. Возможные дефекты на изде-лии при лазерной резке металла // INFONEWSPORTAL.RU. 18.01.2018. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://infonewsportal.ru/ vozmozhnye-defekty-na-izdelii-pri-lazernojj-rezke-metalla.html

5. Афанасьева Т.А. Коррозийный износ и оценка старения химико-технологического обо-рудования // Современные наукоёмкие техноло-гии. – 2006. – №1. – С. 13-17. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.isuct.ru/e-publ/snt/sites/ru.e-publ.snt/files/2006/01/ snt_2006_n01_13.pdf

6. Обзор станков для лазерной обработки ме-талла // Equipnet.ru. 15.07.2014. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.equipnet.ru/ review/review_45759.html

УДК 004.9:069

Коляченко М.А., Волкова О.Р. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ВИРТУАЛЬНЫЕ МУЗЕИ: НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ

В статье рассматривается основные пре-имущества виртуальных музеев перед классиче-скими. Предлагаются возможные направления развития виртуальных музеев, связанные с развитием мультимедийных технологий. Рас-сматриваются основные проблемы развития виртуальных музеев, предлагаются возможные пути их решения.

Информационные технологии, мультиме-диа, музей, интернет, виртуальная реальность, дополненная реальность, виртуальный музей.

онятие «виртуальный музей» существует с начала 90-х годов.

Появление и развитие понятия тесно связано с бурным развитием цифровых технологий и массовой миграцией раз-личного рода информации из аналоговой среды в цифровую. В настоящий момент концепция виртуальных музеев прижи-лась и широко используется благодаря преимуществам таких музеев в сравнении с традиционной формой музеев [1, стр. 2]:

– пространство музея ограничено вычислительной мощностью, а не пло-щадью пространства;

– экспозицию проще сделать интер-активной, используя цифровые методы представления экспонатов;

– высокий уровень доступности и мобильность экспозиции (доступ через веб-сайт, приложение, любой носитель информации);

– обширные возможности и доступ-ность создания удобной навигации и туров по виртуальному музею;

– простота организации обратной свя-зи с экспертами и посетителями вирту-ального музея.

Перечисленные выше преимущества и постоянный рост информационных техно-логий в целом, обеспечивают высокий рост количества виртуальных музеев, которые используются как уникальный социокуль-турный инструмент единого цифрового информационного пространства для про-движения концептуальных позиций его создателей в различные сегменты пользо-вательской аудитории. Однако технологии не стоят на месте, и постоянно появляются предпосылки к развитию и самой концеп-

П

https://ru.wikipedia.org/?oldid=98250423

https://habr.com/ru/post/395067/

https://www.chermet.com/articles/all/preimushchestva-i-nedostatki-lazernoy-rezki



http://infonewsportal.ru/%20vozmozhnye-

http://infonewsportal.ru/%20vozmozhnye-

http://infonewsportal.ru/vozmozhnye-defekty-na-izdelii-pri-lazernojj-rezke-metalla.html

http://infonewsportal.ru/vozmozhnye-defekty-na-izdelii-pri-lazernojj-rezke-metalla.html

https://www.isuct.ru/e-publ/snt/sites/ru.e-publ.snt/files/2006/01/%20snt_2006_n01_13.pdf



https://www.equipnet.ru/review/review_45759.html

https://www.equipnet.ru/review/review_45759.html

62

ции виртуальных музеев с целью более эффективного использования этого уни-кального инструмента.

В первую очередь, это развитие кана-лов распространения информации. Боль-шая часть существующих виртуальных музеев используют в качестве канала распространения всемирную сеть интер-нет. В последние же несколько лет, со-гласно различным исследованиям, неуклонно растёт и развивается аудито-рия мобильных приложений, которая во многих частях мира уже обогнала интер-нет-аудиторию по количеству уникаль-ных пользователей [2].

Использование мобильных приложе-ний в качестве представления музеев имеет ряд преимуществ по сравнению с представлением музея в виде веб-сайта в сети интернет:

– более широкая аудитория мобиль-ных приложений и её высокий уровень вовлеченности;

– увеличение уровня доступности виртуального музея благодаря распро-странению через специальные сервисы и просмотру музея посредством портатив-ных устройств;

– повышение уровня интерактивно-сти музейной экспозиции;

– появление ряда новых возможно-стей связанных с возможностями мо-бильных smart-устройств.

Исходя из перечисленных выше пре-имуществ следует, что развитие концеп-ции виртуальных музеев вполне может быть связано с переносом виртуальных музеев в мобильные приложения, как в виде основного, так и дополнительного способа представления.

Кроме способа представления вирту-ального музея в целом, развитие возможно благодаря изменению формы и способов представления музейных экспонатов. Наиболее перспективными являются сле-дующие формы представления [3, стр. 4]:

– 3D-модель экспонатов (рис. 1). – виртуальные панорамы пространств

(рис. 2).

Рисунок 1. Экспонат виртуального музея

«Древнее искусство Сибири» Томского государственного университета в виде 3D-

модели [4]

Рисунок 2. Виртуальный тур по Пушкинскому музею с использованием виртуальных

панорам [5]

63

Способы представления экспонатов в значительной мере могут быть изменены благодаря использованию следующих перспективных технологий:

– технологиям виртуальной и допол-ненной реальности;

– IoT технологий для организации взаимодействия с экспонатами;

– технологиям машинного обучения для персонализации подборок туров и коллекций экспонатов.

Отдельно стоит отметить технологии виртуальной реальности, которые в связ-ке с экспонатами, представленными в виде 3D-моделей или панорам, обеспечи-вают для пользователя высокий уровень информативности и погружения в экспо-зицию музея. Технологии дополненной реальности открывают широкие возмож-ности по развитию уровня взаимодей-ствия посетителя с экспонатами музея. Например, камера смартфона может быть использована для проецирования модели экспоната в пространство вокруг пользо-вателя.

Говоря о развитии концепции вирту-альных музеев, невозможно не упомянуть и об основных проблемах, встающих на пути прогресса. Отличительными про-блемами виртуальных музеев от их клас-сического представления являются:

– трудоёмкий процесс переноса ре-альных экспонатов в виртуальную среду

– проблема продвижения виртуаль-ного музея в массы

Вопрос переноса информации из ре-альной среды в цифровую давно стоит перед современным обществом. Не оста-лись в стороне и виртуальные музеи. Процесс переноса и создания экспонатов в виртуальной среде достаточно трудо-ёмкий и требует труда высококвалифи-цированных специалистов. Решение проблемы на данный момент заключает-ся в использовании новейших устройств оцифровки (к примеру, панорамных ка-мер) и инструментов. Уже сейчас процесс создания 3D-модели не столь трудоёмок как десятилетие назад, а в будущем тру-доёмкость создания виртуальных экспо-натов будет уменьшаться [6].

Не менее остро стоит проблема про-движения виртуальных музеев в массы и

их конкуренции с прочими развлекатель-ными и образовательными ресурсами в сети интернет. Выделить виртуальный музей среди огромного количества сайтов и приложений поможет грамотное разви-тие маркетинговой стратегии, которая поможет привлечь в музей новых посети-телей и в целом поднять интерес интер-нет-пользователей к концепции вирту-ального музея [7, стр. 4].

Подводя итоги, можно отметить, что в настоящий момент существует множество направлений развития виртуальных му-зеев: их представления, формы и способов представления экспонатов, пользователь-ского опыта. Также существуют и пробле-мы развития, которые, однако, не являют-ся фатальными для концепции и могут быть компетентными специалистами.


1. Charitos D. et al. Designing a virtual museum within a museum //Virtual reality, archeology, and cultural heritage: Proceedings of the 2001 confer-ence on Virtual reality, archeology, and cultural heritage. – 2001. – Т. 28. – №. 30. – С. 284-284.

2. Сергеева Ю. Вся статистика интернета на 2019 год-в мире и в России //Текст: электрон-ный. URL: https://www. webcanape. ru/business/vsya-statistika-interneta-na-2019-god-v-mire-iv-rossii/

3. Бурлакова Ю. В., Быкова Н. С. Виртуаль-ный музей: технология создания и реализации // NovaInfo. Ru. – 2016. – Т. 1. – №. 48. – С. 202-209.

4. Виртуальный музей. Бляха с мифологиче-ским сюжетом // Лаборатория междисципли-нарных археологических исследований "Арте-факт" Томского государственного университета URL: https://www.artefact.tsu.ru/01plaque

5. Главное здание ГМИИ им. А.С. Пушкина. Виртуальный тур // Культура.РФ URL: http://virtual.arts-museum.ru/

6. Назаренко К. Б. и др. Виртуальные музеи: общие проблемы //Дизайн. Материалы. Техно-логия. – 2011. – №. 4. – С. 119.

7. Вяткина Ю. Д. Виртуальный музей как PR-средство //Человек в мире культуры. – 2012. – №. 4.

8. Нургалеева, Л.В. Виртуальный музей: но-вая коммуникационная модель / Л.В. Нургалие-ва. – Москва: Наука, 2013. – 220 с.

9. Туманова, Е.В. Виртуальный музей как средство распространения культурной и образо-вательной информации в рамках воспитатель-ного пространства / Е.В. Туманова. – Москва: Просвещение, 2012. – 213 с.

64

УДК 67.02

Коробова Н.В., Ивченко С.А. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ ПРУТКА НА ЗАПОЛНЯЕМОСТЬ ШТАМПА И СИЛОВЫЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА ВЫДАВЛИВАНИЯ

Приведено обоснование выбора формы по-перечного сечения исходной заготовки – прутка для процесса холодного выдавливания.

Исходная заготовка, заполняемость, сило-вые характеристики, холодное выдавливание.

современном машиностроении часто возникает проблема произ-

водства изделий экономически более выгодными способами, реализация кото-рых обеспечивает максимальное энерго-сбережение [1]. В качестве примера рас-смотрим деталь типа контакт, широко применяемую в ножевых предохраните-лях, предназначенных для защиты элек-трического оборудования (рис. 1).

Материал изделия – алюминий АД1.

Рисунок 1. Ножевой предохранитель

Таблица 1. Существующая технология №

операции Название операции Средства технологического оснащения

1 Разрезка листа на полосы

Лист АД1 3х1000х2000 ГОСТ 21631-76

Ножницы гильотинные кривошипные листовые НК3418

2 Раскрой полосы – получе-

ние деталей «Нож» и «Основание»

Пресс кривошипный КД2128, штамповая оснастка

3 Пробивка отверстий в детали «Основание»

Пресс кривошипный КД2128, штамповая оснастка

4 Сварка деталей «Нож» и

«Основание»

Сварочный полуавтомат; оборудование для сварки непла-вящимся электродом в составе PSS 5000 (источник пита-ния), TU20 (осциллятор), WU-10 (водоохладитель); элек-тродная проволока диаметром 1,2 (1,6) мм марки АМг5

(или аналоги); присадочная проволока диаметром 2,0 (3,0) мм марки АМг5 (или аналоги).

Изделие изготавливается по много-

операционной технологии, описанной в таблице 1. Работа посвящена изменению технологии изготовления изделия c це-лью уменьшения количества технологи-ческого оборудования, которое должно будет работать с минимальными энерге-тическими затратами, что повлечет за собой снижение себестоимости изделия.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи: определить геометрические параметры заготовки; разработать штамповую оснастку.

В данной статье рассматривается ре-шение первой задачи.

Определив объем поковки (с учетом припусков на механическую обработку), переходим к выбору геометрических па-раметров исходной заготовки. В качестве исходной заготовки можно использовать пруток круглого сечения АД1 25БТ ГОСТ 21488-97 или пруток квадратного сечения АД1 25КВ ГОСТ 21488-97.

Предлагается следующая технология.

В

65

Таблица 2. Предлагаемая технология № операции Название операции Оборудование

1 Отрезка заготовки от прутка Ленточнопильный автомат KASTOtwin A 2

2 Холодное выдавливание Гидравлический пресс с С-рамой HPK 100

3 Отрезка торца детали Ленточнопильный автомат KASTOtwin A 2

В предлагаемой технологии отсут-

ствует операция сварки, что существенно снижает энергоемкость процесса.

Серия компьютерных экспериментов проводилась в пакете прикладных про-грамм Deform-3D [2]. Это специализиро-ванный программный комплекс, предна-значенный для моделирования практиче-ски всех технологических процессов ОМД (ковки, штамповки, прокатки, прессова-ния, вытяжки, высадки и др.), а также операций термической обработки (закал-ки, старения, отпуска и др.) и механообра-ботки (фрезерования, сверления и др.).

При помощи программного комплекса SOLIDWORKS были созданы твердотельные модели оснастки – матрицы и пуансона для выдавливания. Затем были заданы пара-метры процесса, после чего проводился расчет. Проводились следующие экспери-менты. Изменялся радиус заходного участ-ка матрицы (Рис. 2) при различных формах прутка, определялись силовые параметры

процесса. Результаты моделирования све-дены в таблицу 3. В рамках данной статьи подробно рассмотрены 3 варианта значе-ния радиуса: 0,5 мм, 1 мм, 1,5 мм.

Рисунок 2. Радиус заходного участка

матрицы

Ниже показаны распределения интен-сивности напряжений, графики зависимо-сти силы от хода пуансона на финальной стадии процесса при различных значени-ях радиуса R.

Радиус заходного участка равен 0,5 мм.

Рисунок 3. Распределение интенсивности напряжений при различных формах прутка

на финальной стадии процесса холодного выдавливания

Рисунок 4. Графики зависимости силы от хода пуансона при различной форме прутка

https://vk.com/photo169257848_457239091

66

Радиус заходного участка равен 1 мм.




Радиус заходного участка равен 1,5 мм.




67

Таблица 3. Результаты компьютерного моделирования № эксперимента Форма прутка Радиус заходного участка R, мм Сила деформирования, F, Н

1 круглый 0,25 2,9*105

2 круглый 0,5 2,93*105

3 круглый 0,75 3*105 4 круглый 1 2,934*105

5 круглый 1,25 3,12*105 6 круглый 1,5 3,28*105

7 квадратный 0,25 2,91*105 8 квадратный 0,5 2,93*105

9 квадратный 0,75 3,01*105 10 квадратный 1 3,29*105

11 квадратный 1,25 3,41*105

12 квадратный 1,5 5,52*105

Рисунок 9. Зависимость силы деформирования от радиуса заходного участка матрицы

По результатам моделирования по-строен график зависимости силы дефор-мирования от радиуса заходного участка матрицы (рис. 9).

Выводы. При малых значениях радиуса заход-

ного участка матрицы (0,25-0,85 мм) сила деформирования практически не отлича-ется для круглого и квадратного сечения исходного прутка. При достижении значе-ния в 1 мм наблюдается увеличение силы деформирования для прутка квадратного сечения и ее снижение в случае использо-вания круглого прутка. С дальнейшим увеличением значения радиуса сила де-формирования возрастает в обоих случа-ях, следовательно, рациональным являет-ся значение радиуса 1 мм. Данный радиус может быть получен с помощью стан-дартного инструмента, что повышает

технологичность оснастки. Использова-ние заготовки круглого сечения является приоритетным, так как в этом случае зна-чение припуска меньше, чем при исполь-зовании заготовки квадратного сечения.

Изменение технологического процес-са изготовления изделия позволяет со-кратить количество задействованного технологического оборудования, что при-водит к снижению себестоимости изделия


1. Лисунец Н.Л. Разработка и исследование комплексных процессов изготовления в штам-пах заготовок из сортового проката. М, 1990. – 208 с.

2. Сидоров А. А. Настоящее и будущее моде-лирования процессов обработки металлов дав-лением. [Электрон. текстовые и граф. дан.] // САПР и графика. 2007. №10.

68

УДК 004.451

Коротков А.С. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ДОПОЛНЕНИЕ К ЛАБОРАТОРНОМУ ПРАКТИКУМУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«АДМИНИСТРИРОВАНИЕ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ»

В докладе представлено дополнение, в виде задач, к лабораторном практикуму по дисци-плине «Администрирование в информационных системах» образовательной программы высшего образования по направлению подготовки 09.03.02 «Информационные системы и техноло-гии». В качестве предмета исследования предла-гается web-сервер под управлением операцион-ной системы Ubuntu c системой управления базой данных MySQL.

Администрирование, информационные си-стемы, лабораторный практикум, web-сервер, Ubuntu Server, MySQL Server.

сновной целью освоения дисци-плины «Администрирование в

информационных системах» является формирование у студентов знание и пони-мание основ современных методов адми-нистрирования информационных систем, а также практических навыков по использо-ванию современных методов администри-рования информационных систем.

В ходе изучения данной дисциплины студенты изучат аппаратное обеспечение сетевых технологий, протоколы взаимо-действия открытых информационных систем, а также обязанности администра-тора компьютерных систем и средства администрирования компьютерных си-стем, помимо этого студенты получат навыки применения методов и средств административного управления инфор-мационными системами.

Так же в ходе изучения дисциплины студенты научатся обосновывать выбор аппаратного и программного обеспечения для реализации компьютерной системы с заданными параметрами, настраивать сетевые службы, пользоваться средствами контроля функционирования системы, решать основные задачи администриро-вания компьютерных систем.

Изучение данной дисциплины способ-ствует формированию у обучающихся компетенций, определенных в профстан-дартах [1, 2].

В университете МГТУ «Станкин» изу-чение дисциплины представлено следу-ющими методическими пособиями: «Ад-министрирование web-сервера под управ-лением Ubuntu Server», «Администриро-вание web - серверов» и «Администриро-вание баз данных» [3-5].

Дисциплина «Администрирование в информационных системах» занимает важное место в учебном процессе, поэтому видится целесообразным расширить суще-ствующие методические пособия по лабо-раторным работам новыми задачами, ко-торые позволят студентам получить новые навыки и закрепить уже изученные.

Поэтому было решено дополнить су-ществующие учебные пособия новыми задачами как начального уровня, так и требующими применения ранее получен-ных знаний и навыков, чтобы студенты могли не только получить новые знания и практические навыки, но и стали работать более уверенно в операционной системе Linux Ubuntu.

Для дополнения учебных пособий бы-ли сформированы задачи по администри-рованию пользователей операционной системы Ubuntu, включая создание пользо-вателей, групп пользователей и настройку параметров учетных записей пользовате-лей. Были созданы задачи по обеспечению безопасности операционной системы, ис-пользуя утилиты AppArmor и eCryptfs. При помощи утилиты AppArmor студенты научились ограничивать отдельным про-граммам доступ к определенным наборам файлов и возможностей. Помимо этого, студенты научились работать с алгорит-мами и ключами шифрования при помощи программы eCryptfs. Так же были разрабо-таны задачи, позволяющие студентам по-дробнее изучить процесс доставки элек-тронных писем от одного адресата другому, включая установку и настройку встроенно-го сервиса электронной почты. Помимо этого, были разработаны задачи на созда-

О

69

ние различных почтовых фильтров, ис-пользуя утилиты Spamassassin, Opendkim, Amavisd-new и ClamAV.

Разработанные задачи были выданы студентам для самостоятельного выполне-ния на лабораторных практикумах. Сту-денты успешно справились с выполнением поставленных задач и дали положитель-ные отзывы о разработанных задачах.

Список литературы 1. Профстандарт: 06.015. Специалист по ин-

формационным системам.

2. Профстандарт: 06.011. Администратор баз данных.

3. Бумарин Д. П., Рыжков А. Р. Администриро-вание web-сервера под управлением Ubuntu Server [Электронный ресурс]. – М.: МГТУ «СТАНКИН», 2016. – Режим доступа: https://edu.stankin.ru/mod/ resource/view.php?id=35600

4. Бумарин Д.П., Поташов Н.О. Администриро-вание web-серверов [Электронный ресурс]. – М.: МГТУ «СТАНКИН», 2017. – Режим доступа: https:// edu.stankin.ru/mod/resource/view.php?id=32059

5. Бумарин Д.П., Тектониди Д.Л. Администри-рование баз данных [Электронный ресурс]. – М.: МГТУ «СТАНКИН», 2018. – Режим доступа: https:// edu.stankin.ru/mod/resource/view.php?id=44941

УДК 004.056

Кузнецова Н.М., Карлова Т.В., Капитанов А.В., Михайлова М.В., Бекмешов А.Ю. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ЭКСПЕРТНЫХ

АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ

Исследование выполнено в рамках гранта Президента Российской Федерации для государ-ственной поддержки молодых российских уче-ных МД-6629.2018.9.

В докладе приведены основные аспекты моделирования и разработки вспомогательных экспертных автоматизированных систем, особое внимание уделено вопросам рационального распределения ресурсов систем, а также обеспе-чению информационной безопасности. В работе исследовано влияние человеческого фактора на процесс принятия управленческого решения.

Автоматизация, информационная безопас-ность, принятие решения.

овременные промышленные предприятия все чаще сталкива-

ются с проблемами, связанными с нераци-онально принятыми управленческими решениями, в частности с неоптимальным распределением ресурсов.

К основным ресурсам организаций, как правило, относят: информационные, программно-аппаратные, технические, интеллектуальные, инфраструктурные, трудовые [1, 2].

К современным автоматизированным вспомогательным системам рационально-го распределения ресурсов относятся системы класса ERP – Enterprise Resource Planning – планирование ресурсов пред-приятия, представляющие собой ком-

плекс бизнес-процессов и стратегий про-изводства, а также системы класса CALS – Continuous Acquisition and Life circle Sup-port – системы непрерывной информаци-онной поддержки жизненного цикла из-делия, основными модулями которых являются:

системы управления данными об из-делии;

системы управления проектами; системы управления потоками работ

и документооборотом; средства интегрированной логисти-

ческой поддержки; средства моделирования и анализа

процессов [3]. Актуальной задачей является обеспе-

чение рационального своевременного принятия решения на основе предостав-ленной от перечисленных систем анали-тической информации.

Также важно обеспечение высокого уровня информационной безопасности. Особую роль играет сохранение конфи-денциальности информации. Количество уровней секретности данных зависит от принятой на предприятии политики ин-формационной безопасности:

вариант 1 – согласно грифам: «совершенно секретно»;

С

70

«секретно»; «для служебного пользования»; вариант 2 – согласно ГОСТ Р 58545

«Руководящие указания по сбору, класси-фикации и обработке информации»:

«высококонфиденциальная»; «конфиденциальная»; «внутренняя информация организа-

ции»; «общедоступная информация»; «неклассифицированная информация»

[4]; вариант 3 – особые указания марки-

ровки. При принятии управленческого реше-

ния, связанного с повышенным уровнем секретности необходимо руководствовать-ся правилом «не читать выше, не писать ниже», при котором лица имеющие низкий уровень секретности не должны иметь доступ к информационным, программно-аппаратным и интеллектуальным ресурсам более высокого уровня, а лица, имеющие высокий уровень секретности, не должны осуществлять запись в информационные ресурсы более низкого уровня [5].

На рисунке 1 представлена соответ-ствующая схема взаимодействия объек-тов (ресурсов) и субъектов доступа (поль-зователей). Также при моделировании и разработке стоит помнить о человеческом факторе [6]. Вспомогательные экспертные

автоматизированные системы должны предоставлять актуальные аналитические данные лицам, принимающим стратеги-ческие решения. Также следует вести журналы событий (в том числе инциден-тов информационной безопасности) для проведения сравнения значений парамет-ров, а также служебных расследований.

Рисунок 1. Схема взаимодействия

объектов и субъектов доступа

На рисунке 2 представлена модульная структура вспомогательной экспертной автоматизированной системы.

Рисунок 2. Модульная структура вспомогательной экспертной автоматизированной

системы

Таким образом, как показано на ри-сунке 2, вспомогательная экспертная ав-томатизированная система должна вклю-чать модули:

модуль управления ресурсами (ERP-составляющую);

модуль формирования сопроводитель-ной документации (CALS-составляющую);

71

модуль обеспечения информацион-ной безопасности;

модуль регистрации событий; модуль визуализации. Необходимо применение комплексно-

го подхода – все модули системы должны оптимально взаимодействовать между собой.


1. Кузнецова Н.М., Карлова Т.В. Средства и методы управления качеством. Аспекты автома-тизации процессов. Управления качеством на промышленном предприятии. Учебное пособие. / М.: Янус-К, 2019, 112 с.

2. Кузнецова Н.М., Карлова Т.В. Всеобщее управление качеством. Решение задачи повы-шения уровня информационной безопасности в рамках комплексного обеспечения качества на промышленном предприятии. (Курс лекций, лабораторный практикум). Учебное пособие. / М.: Янус-К, 2019, 64 с. ISBN 978-5-8037-0779-0

3. Голубев В.В., Животкевич И.Н., Федотов А.Г. Основы организации и сертификации систе-мы менеджмента качества и продукции / Учеб-ное пособие для слушателей курсов обучения по специализациям «Менеджмент по качеству и внутренний аудитор СМК», «Эксперт по серти-фикации СМК» – Выпуск 6 – М.: Институт испы-таний и сертификации вооружения и военной техники, 2005 – 495 с

4. ГОСТ Р 58545-2019 Менеджмент знаний. Руководящие указания по сбору, классификации, маркировке и обработке информации. – М.: Стандартинформ, 2019

5. Хорев П.Б. Методы и средства защиты ин-формации в компьютерных системах: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений – 4-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2008 – 256 с.

6. Актуальные проблемы психологии труда, инженерной психологии и эргономики. Выпуск 2 / Под ред. В.А. Бодрова, А.Л. Журавлева. - М.: Изд-во «Институт психологии РАН», 2011. - 624 с. (Труды Института психологии РАН).

УДК 544.6.076.3

Курбатов С.В.1, Морозов О.В.2, Рудый А.С.2 1Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова, Ярославль 2Физико-технологический институт им. К.А. Валиева РАН (филиал), Ярославль

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОСНОВЫ ДЛЯ 3D ЛИТИЙ-ИОННОГО АККУМУЛЯТОРА

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕ BOSCH-ПРОЦЕССА ТРАВЛЕНИЯ КРЕМНИЯ

Работа выполнена при финансовой под-держке Министерства науки и высшего образо-вания РФ, Соглашение о предоставлении субси-дии № 05.604.21.0230, УИ RFMEFI60419X0230.

Работа выполнена на оборудовании ЦКП «Диагностика микро и наноструктур».

В работе представлен метод травления ка-навок с положительным углом наклона в крем-нии. Для травления использовался модернизи-рованный bosch-процесс и маска сферической формы из фоторезиста. Описан процесс подго-товки маски и способ расчета режимов травле-ния. С помощью данного метода получены структуры с положительным углом наклона ~70°. Такие структуры предполагаются исполь-зовать в качестве основы для 3D твердотельного литий-ионного аккумулятора.

Плазмохимическое травления, bosch-процесс, кремний, 3D литий-ионный аккумулятор.

ведение. В настоящее время тра-диционные литий-ионные акку-

муляторы (ЛИА) с жидким электролитом повсеместно применяются как источник

питания в портативной электронике, где требуется высокая энергия и мощность в сочетании с небольшим объемом. Даль-нейшая минютиаризация электронных устройств способствовала развитию тон-копленочных ЛИА с твердым электроли-том. Однако, твердотельные аккумулято-ры имеют на порядок меньшую удельную емкость (> 1 мАч/см2), по сравнении с традиционными аккумуляторами с жид-ким электролитом.

Емкость аккумулятора нельзя повы-сить за счет применения более толстых электродов. Это не целесообразно, потому что уменьшается механическая устойчи-вость электродов к расширению/сжатию во время интеркаляции/деинтеркаляции ионов лития. Кроме того, более толстые пленки уменьшают удельную мощность из-за увеличения длинны диффузионного пробега ионов лития. По этой причине, для достижения приемлемой емкости

В

72

необходимо увеличивать площадь пла-нарных (2D) аккумуляторов [1-2].

В концепции 3D твердотельных ЛИА используется третье измерение (высота) для увеличения площади аккумулятора и, следовательно, количества активного материала электродов в пределах едини-цы площади. Толщина пленок остается неизменной. Благодаря этому, можно увеличить удельную емкость и мощность аккумулятора одновременно [1-2].

Для увеличения площади аккумуля-тора изготавливают основание с задан-ным профилем. На основание последова-

тельно наносятся различные элементы аккумулятора (токосъемники, катод, анод и электролит). В качестве основания ис-пользуют кремневую пластину, где с по-мощью плазмохимического травления формируются различные канавки или отверстия [3]. Такая конструкция дает возможность использовать традиционные методы микроэлектроники для нанесения пленок аккумулятора, например, метод ВЧ магнетронного распыления. На рисунке 1 представлены модели 2D и 3D твердо-тельных ЛИА.

Рис. 1. Модели планарного (2D) и 3D твердотельных ЛИА

Основная проблема заключается в по-иске такой геометрии, которая бы обеспе-чила максимальную площадь поверхности и возможность равномерного нанесения пленок. Можно выделить два основных требования к структуре:

Угол наклона боковых стенок θ дол-жен быть меньше 60°. Такая геометрия нужна для получения одинаковой толщи-ны пленки на плоских участках и боковых стенках, но это приводит к уменьшению площади поверхности.

Отсутствие острых углов. Пленка на острых имеет повышенный уровень меха-нических напряжений, которые могут привести к образованию микротрещин.

Размеры структур должны быть в 2-3 раза больше толщины аккумулятора, иначе пленки будут сглаживать структуру.

В данной работе используется метод травления, где за счет бокового смещения маски и последующего травления крем-ния получается структура с положитель-ным углом наклона [4-5].

Подготовка маски Методика В качестве маски использовался фо-

торезист со сферическим профилем. Сфе-

рический профиль получается с помощью нагрева фоторезиста выше температуры стеклования, при которой фоторезист переходит в вязкое состояние. Поверх-ностное натяжение пытается минимизи-ровать площадь поверхности фоторези-ста, образуя сферический профиль [6-7]. При этом, максимальная толщина маски увеличивается, а основание остается неизменным.

Радиус кривизны профиля будет за-висеть от краевого угла смачивания фото-резиста, объема фоторезиста и диаметра основания. Минимальный угол смачива-ния (≈ 10°) соответствует отношению ht/2a = 1/23 [6], где ht – наибольшая высо-та профиля, 2а – ширина маски. Ниже этого соотношения сферических профиль не образуется.

На рисунке 2 представлен пример из-менения профиля фоторезиста. В качестве исходной маски выступает прямоуголь-ный параллелепипед с высотой h0 и ши-риной 2a, а после термообработки получа-ется цилиндрическая линза с высотой ht и шириной 2a.

73

Рис. 2. Изменения профиля фоторезиста:

а) до термообработки; б) после термообработки

Наибольшую высоту фоторезиста по-сле термообработки можно рассчитать по формуле [7]:

−−

= t

2

0 hRR

aarcsin

a

R

2

1h , (1)

где h0 – исходная высота фоторезиста; ht – наибольшая высота фоторезиста после термообработки; a – радиус (или полуши-рина) исходного фоторезиста; R – радиус кривизны, который рассчитывается по формуле:

t

2t

2

h2

haR

+= , (2)

Эксперимент С помощью фотолитографии на крем-

ниевой пластине была сформирована маска в виде полосок толщиной 1,5 мкм, шириной 10 мкм и расстоянием между полосками 10 мкм. После экспонирования фоторезист не задубливался. Кремниевая пластина затем помещалась в сушильный шкаф с принуди-тельной конвекцией. Температура и время подбирались экспериментально, так чтобы фоторезист полностью успел перейти в вязкое состояние. Для фоторезиста марки S1318 установлен оптимальный режим обработки при температуре 145 °С в тече-нии 20 минут. Форма фоторезиста и гео-метрические размеры контролировалась с помощью сканирующего электронного микроскопа Quanta 3D 200i.

Результаты и обсуждение После термообработки поверхность

фоторезиста стала сферической. Высота маски в самой высокой точке составила 2,10 мкм, ширина маски не изменилась. На рисунке 3 показаны СЭМ изображения

поперечного сечения маски фоторезиста до и после термообработки.

Рис. 2. СЭМ изображение поперечного

сечения фоторезиста: а) до температурной обработки; б) после термообработки в

течении 20 минут при температуре 145 °С

В среднем, высота фоторезиста в мак-симальной точке увеличивается ~ 1,5 раза, по сравнению с толщиной исходной маски. Поверхность фоторезиста откло-нятся от сферической, но это не вносит существенной ошибки при использовании ее в качестве маски.

Процесс травления кремния Методика Процесс травления (см. рис. 3) состоит

из трех этапов: 1) анизотропное травле-ние Si в плазме SF6, 2) стадия пассивации боковых стенок Si в плазме С4F8 и 3) трав-ления фоторезиста в плазме Ar/O2. Ста-дии 1-3 повторяются заданное количество раз (циклов).

74

Рис. 3. Этапы травления

Режимы на этапах #1 и #2 (bosch-процесс) подбираются так, чтобы обеспе-чить вертикальность боковых стенок и заданную глубину травления за n циклов. Режим травления фоторезиста на этапе #3 подбирается анизотропным, чтобы обес-печить одинаковую скорость вертикаль-

ного травления в центре и на периферии сферического профиля. Чтобы обеспечить постоянный угол наклона необходимо подобрать время травления на этапе #3 в каждом цикле, так чтобы боковой уход маски Δa оставался постоянным. Время травления фоторезиста будет изменяться от цикла к циклу, это демонстрируется на рисунке 4. Если принять скорость травле-ния постоянной и одинаковой во всех точках поверхности, то в первом цикле время травления t1 больше, чем во втором t2, потому что Δh1>Δh2.

Для расчета времени травления мож-но воспользоваться формулой [6]:

22

2

R/x11

x

R

1)x(h

−+

= , (3)

где h(x) – высота фоторезиста на расстоя-нии x; R – радиус кривизны, который рас-считывается по формуле (2). Формула (3) определяет профиль сферической поверх-ности в двухмерном случае.

С учетом формул (2) и (3) методика расчета времен травления имеет вид.

Рис. 4. Схема травление фоторезиста

Найти высоту Δh1, на которую нужно стравить фоторезист, чтобы обеспечить заданный сдвиг Δa на первом цикле. Ве-личина Δh1 рассчитать по формуле:

2i

2

2

ii

R/a11

a

R

1)a(hh

−+

== , (4)

Радиус кривизны для первого цикла R1=R измеряется непосредственно или рассчитывается по формуле (2). Время травления рассчитывается по формуле:

тр

ii

v

ht = , (5)

где скорость травления фоторезиста vтр определяется экспериментально.

Найти высоту Δh2, на которую нужно стравить фоторезист, чтобы обеспечить заданный сдвиг Δa во втором цикле. Для этого рассчитывается новый радиус кривиз-ны:

)hh(2

)hh()aa(R

1t

21t

2

2−

−+−= , (6)

и по формуле (4) и (5) рассчитывается Δh2 и t2, соответственно.

Так последовательно можно рассчи-тать время травления на каждом цикле.

75

Эксперимент Травление кремния через маску фото-

резиста выполнялось на установке плаз-мохимического травления Plasmalab Sys-tems 100 (ICP 380). Маска представляет собой полоски фоторезиста шириной 10 мкм и расстоянием между полосками 10 мкм. Слой фоторезист имеет сферический профиль, который был получен после термообработки в течении 20 минут при температуре 145 °С (см. рис.2, б).

В таблице 1 представлены основные параметры процесса травления кремния и фоторезиста. Время травления фоторези-ста изменялось от 56 сек. на 1-м цикле до 6

сек. на 8-м цикле. Для расчёта времени использовались формулы формулам (4-6)

Результаты и обсуждение На рисунке 5 представлено СЭМ изоб-

ражения структур кремния, которые были получены в процессе травления с пара-метрами, указанными в таблице 1.

Полученные структуры имеют угол наклона боковых стенок 73° и высоту 8.2 мкм. На боковых стенках структуры при-сутствуют ступеньки, выступающие от поверхности на расстояние до 0.6 мкм. Ступеньки получаются за счет большого сдвига маски и высокой скорости травле-ния на #1 этапе.

Таблица 1. Основные параметры процесса травления

Этап t, сек ICP, W

Смещение, V

SF6, sccm

C4F6, sccm

O2, sccm

Ar, sccm

P, mTorr

T, °C

#1 8 2000 45 100 2 2 2 30 +10

#2 5 1200 13 2 100 2 2 20 +10

#3 от 56 (1) до 12 (8)

2000 0 2 2 50 50 10 +10

Рис. 5. СЭМ изображение поперечного сечения кремниевых структур,

полученных за 8 циклов травления

Вывод В работе представлена методика

травления структур в кремнии с положи-тельным углом наклона боковых стенок. С помощью данного метода получены структуры с углом наклона 73°. Хотя такой угол еще не достаточен для нанесения равномерных пленок, этот метод позволя-ет уменьшить его, подбирая сдвиг маски фоторезиста и скорость травления крем-ния. Дальнейшие исследования будут направлены на оптимизацию процесса, для получения угла наклона 60 °.

Список литературы 1. Talin, A. Fabrication, Testing, and Simulation

of All-Solid-State Three-Dimensional Li-Ion Batteries / A. Talin, [et al.] // ACS Appl. Mater. Interfaces. – 2016. – Vol.8. – P. 32385−3239.

2. Timothy A.S. Three-dimensional electrodes and battery architectures / A.S. Timothy, [et al] // Materials Research Society. – 2011. – Vol.36. – P. 523-531.

3. Dudney N.J. HandBook of Solid State Batteries / N.J. Dudney, W.C. West, J. Nanda – 2nd edition. – London.: World Scientific, 2016. – 822 p.

4. Пат. US 2002/0166838A1, B 216/2. Sloped trenchetching process/ R. Nagarajan. – № 200102727-5; заявл. 10.05.2001; опубл. 14.11.2002. – 6 с: ил.

5. Meint J. de Boer. Guidelines for Etching Silicon MEMS Structures Using Fluorine High-Density Plas-mas at Cryogenic Temperatures / Meint J. de Boer [et al]//Journal of microelectromechanical systems. – 2002. – Vol.11, №4. – P. 385-401.

6. Nussbaumyx Ph., Design, fabrication and test-ing of microlens arrays for sensors and microsys-tems / Ph Nussbaumyx [et al] // Pure and Applied Optics. – 1997. – Vol.6. – P.617-636.

7. Feidhlim T. Photoresist reflow method of mi-crolens production Part I: Background and experi-ments / T Feidhlim, O’Neill, T. John, Sheridan // Optik. – 2002. – Vol.113, №12. – P.1-14.

76

УДК 621.9.015

Липатова А.Б., Липатова М.Д. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МЕЖДУ КАЧЕСТВОМ ПОВЕРХНОСТИ

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ И ВИДА ИХ ОБРАБОТКИ

В докладе обосновывается, что качество по-лучаемой в результате алмазно-абразивной обра-ботки поверхности хрупких неметаллических материалов зависит от используемого режущего инструмента. Приведен анализ состояния поверх-ностей после различных видов обработки.

Качество, хрупкие неметаллические мате-риалы, алмазно-абразивный инструмент, шеро-ховатость.

ирокое применение в промыш-ленности и быту находят изде-

лия из хрупких неметаллических материа-лов таких как кварц, стекло, керамика, ситалл и т.п. Из всего объема механической обработки такие материалы занимают около 25%. Все эти материалы отличаются высокой твердостью, прочностью, износо-стойкостью, повышенной хрупкостью, низкую теплопроводность, обладают абра-зивной способностью и рядом других свойств. Все эти факторы предопределяют их низкую обрабатываемость.

Из таких материалов изготавливают станины, концевые меры длинны, кварце-вые резонаторы и фильтры, подложки микросхем, лазерные и оптические гиро-скопы, шкалы, зеркала и т.п. Рабочие и посадочные поверхности этих изделий выполняют по 6 – 12 квалитетам, с обес-печением шероховатости по параметру Ra=0,02 – 0,63 мкм и соблюдении высоких требований к точности геометрической формы и взаимного расположения по-верхностей. Для механической обработки

хрупких неметаллических материалов применяются инструменты разных типо-размеров и характеристик, параметры которых зависят от кинематики процесса (шлифование, резка, сверление и т.д.), фи-зико-механических свойств материала и габаритов. Установлено, что при механиче-ской обработке твердых неметаллических материалов преобладает процесс хрупкого разрушения, в основе которого лежит ме-ханизм образования трещин. Поэтому, при обработке подобных материалов приме-няются методы абразивной обработки [2].

По результатам сравнения данных рентгенографических исследований, растровой и трансмиссионной электрон-ной микроскопии были сделаны выводы о строении нарушенного слоя (рис. 1).

Во время шлифования на поверхности возникает рельеф с поликристаллической структурой и его толщина определяет высоту микронеровностей Ra, далее рас-полагаются трещины и дислокационные скопления, определяющие толщину тре-щиноватого слоя δ, который более протя-жений, чем первый и третий слой, окру-жающий каждую трещину и распростра-няющийся на расстояние t.

Были изучены [1] параметры микро-рельефа кварцевых пластин, обработан-ных суспензиями из карбида кремния, электрокорунда, алмаза, а также алмаз-ными кругами (рис. 2).

Рисунок 1. Модель поверхностного слоя материала детали после алмазного состояния

Ш

77

Рисунок 2. Профилограммы и микрофотографии кварцевых пластин, шлифованных

суспензиями и алмазным кругом

Анализ профилограмм и микрофото-графий поверхностей кварцевых пластин, обработанных по-разному, показал, что каждая из поверхностей имеет свои особен-ности. По результатам вышеизложенного можно сказать, что на качество получаемого изделия прямое влияние оказывает выбор инструмента и режимов обработки.

Список литературы 1. Балыков А.В., Липатова А.Б. Обработка де-

талей из хрупких неметаллических материалов алмазными кругами//М., Журнал «Технология металлов», 2008, №10, с.44-50.

2. Ваксер Д.Б. и др. Алмазная обработка тех-нической керамики. – Л.: Машиностроение, 1976, 160 с.

УДК 656(082)

Лукоянов В.А., Матвеева В.В., Беспалов В.В. Оренбургский государственный университет, Оренбург

ВЫДЕЛЕНИЕ ПРОЦЕССОВ СИСТЕМЫ МЕНЕДЖМЕНТА

БЕЗОПАСНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ

В докладе приводится анализ положений ГОСТ Р ИСО 39001 по вопросу выделения ключе-вых процессов системы менеджмента безопасно-сти дорожного движения и их классификация и соотнесение с соответствующими пунктами национального стандарта. Показан уточненный

цикл PDCA для систем менеджмента безопасно-сти дорожного движения.

Система менеджмента БДД, процессы ме-неджмента, цикл PDCA.

78

овременная практика создания и внедрения интегрированных си-

стем менеджмента предприятий подразу-мевает переход и перестройку деятельно-сти предприятия на оптимизированные методы осуществления своих функций с учетом принципом менеджмента, сфор-мулированных в ГОСТ Р ИСО 9001-2015 [1]. Не является исключением и проекти-рование системы менеджмента безопас-ности дорожного движения, для которой основополагающим стандартом является ГОСТ Р ИСО 39001-2014 «Системы ме-

неджмента безопасности дорожного дви-жения (БДД). Требования и руководство по применению» [2].

Положения данного национального стандарта подразумевают, что предприя-тие, решившее внедрить систему ме-неджмента БДД должно разработать и поддерживать в работоспособном состоя-нии определенный перечень процессов, охватывающих все аспекты в области управления состоянием системы безопас-ности дорожного движения (таблица).

Таблица. Перечень процессов системы менеджмента безопасности дорожного движения

Наименование процесса Пункт ГОСТ Р 39001-2014

Вид процесса

Осознание организацией своего статуса п. 4.1 Процесс управления

Осознание потребностей и ожиданий заинтересо-ванных сторон

п. 4.2 Процесс управления

Определение области применения системы ме-неджмента безопасности дорожного движения (БДД)


Установление политики в области БДД п. 5.2 Процесс управления Установление ответственности и полномочий для соответствующих ролей в области БДД


Постоянный анализ текущих характеристик БДД п. 6.1 Основной

Мониторинг текущих характеристик БДД п. 6.2 Вспомогательный Идентифицировать для использования показатели результативности БДД

п. 6.3 Вспомогательный

Установить цели БДД в применении к соответству-ющим функциям и уровням


Планирование способов достижения целей БДД и задач БДД

п. 6.5 Основной

Координация деятельности в области БДД п. 7.1 Процесс управления

Определить и обеспечить наличие ресурсов и об-щую схему их распределения


Обеспечение компетентности лиц, задействован-ных в области БДД


Информированность лиц, участвующих в обеспече-нии БДД


Обмен информацией п. 7.5 Вспомогательный Документирование процессов СМ БДД п. 7.6 Вспомогательный

Оперативное планирование и управление процес-сами СМ БДДД

п. 8.1 Основной

Обеспечение готовности к аварийным ситуациям п. 8.2 Основной Мониторинг, измерение, анализ и оценка п. 9.1 Вспомогательный

Расследование дорожно-транспортных происше-ствий с тяжелыми последствиями и других дорож-но-транспортных инцидентов


Внутренний аудит п. 9.3 Вспомогательный

Анализ со стороны руководства п. 9.4 Процесс управления Управление несоответствиями и внедрение кор-ректирующих действий


Внедрение предупреждающих действий п. 10.1 Процесс управления

Последовательное улучшение п. 10.2 Процесс управления

С

79

Рисунок. Цикл PDCA в системе менеджмента БДД

При этом полученный перечень про-цессов в соответствии с ГОСТ Р ИСО 39001 с позволит создать систему постоянного совершенствования системы безопасно-сти дорожного движения на основе осно-вополагающих принципов менеджмента качества и цикла PDCA (рисунок) [3].


1. ГОСТ Р ИСО 39001 - 2014. Системы ме-неджмента безопасности дорожного движения (БДД). Требования и руководство по примене-

нию. Введ.: 2015–06–01. Москва: Стандартин-форм, 2015. – 36 с.

2. ГОСТ Р ИСО 9001-2015 Система менедж-мента качества. Требования. Введ.: 2015–09–28. Москва: Стандартинформ, 2015. – 24 с.

3. Воробьев, А.Л. К вопросу о внедрении си-стем менеджмента качества в транспортных компаниях / Воробьев А.Л., Воронкова Ю.Ф. // Прогрессивные технологии в транспортных системах: сборник трудов XI Международной научно-практической конференции. Оренбург-ский государственный университет. – Оренбург: ОГУ. – 2013. – С. 45-48.

УДК 656(082)

Лукоянов В.А., Матвеева В.В., Беспалов В.В. Оренбургский государственный университет, Оренбург

ПРИМЕНЕНИЕ НОТАЦИИ IDEF0 В ОПИСАНИИ ПРОЦЕССОВ

СИСТЕМ МЕНЕДЖМЕНТА БЕЗОПАСНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ

В докладе показана возможность примене-ния нотации IDEF0 для описания процессов системы менеджмента безопасности дорожного движения на основе процессного подхода. В качестве примера рассмотрен процесс монито-ринга и анализа текущих характеристик без-опасности дорожного движения. Приведена

декомпозиция и контекстная диаграмма данно-го процесса.

Нотация IDEF0, процессы систем менедж-мента, декомпозиция процесса.

ациональный стандарт ГОСТ Р 39001-2014 устанавливает требо-

вания к организации и внедрению систем Н

80

менеджмента безопасности дорожного движения. Внедрение данной системы на предприятиях, тесно связанных с транс-портным комплексом, позволит добиться значительного уменьшения негативного эффекта нарушений безопасности движе-ния на свою деятельность. Нормативные требования включают обеспечение воз-можности развития и внедрения соответ-ствующей политики в области безопасно-

сти движения, разработку целей и планов действий БДД, учитывающих законода-тельные и иные требования, под действия которых подпадает организация, а также информацию об элементах и критериях, относящихся к безопасности дорожного движения, идентифицируемыми предпри-ятиями как те, которыми она может управ-лять и на которые она может влиять [1].

Рисунок 1. Контекстная IDEF0-диаграмма процесса

Рисунок 2. Декомпозиция процесса в нотации IDEF0

81

Для описания действующих на пред-приятии бизнес-процессов широкое рас-пространение получила нотация IDEF0, которая является удобным графическим инструментом и соответствует процесс-ному подходу, рекомендуемым принци-пами систем менеджмента по ГОСТ Р ИСО 9001-2015. Описанный процесс системы менеджмента будет определяться двумя видами IDEF0-диаграмм: контекстной и декомпозицией. На рисунках 1 и 2 приве-ден примере применения данной нотации при проектировании системы менедж-мента безопасности дорожного движения. В частности описан процесс мониторинга текущих характеристик СМ БДД [2].

Посредством данных диаграмм дается представление о последовательности выполнения подпроцессов, определяются входы процесса, механизмы и средства управления процессами, формулируются выходы процесса, и устанавливаются характер и тип связи между элементами

процесса в простой графической форме. Дополненная детальным текстовым опи-санием каждого элемента процессная диаграмма формирует карту процесса, которая может быть использована как документированная процедура на пред-приятии [3].

Список литературы 1. ГОСТ Р ИСО 39001 - 2014. Системы ме-

неджмента безопасности дорожного движения (БДД). Требования и руководство по примене-нию. Введ.: 2015–06–01. Москва: Стандартин-форм, 2015. – 36 с.

2. Воробьев, А.Л. К вопросу о внедрении си-стем менеджмента качества в транспортных компаниях / Воробьев А.Л., Воронкова Ю.Ф. // Прогрессивные технологии в транспортных системах: сборник трудов XI Международной научно-практической конференции. Оренбург-ский государственный университет. – Оренбург: ОГУ. – 2013. – С. 45-48

3. ГОСТ Р ИСО 9001-2015 Система менедж-мента качества. Требования. Введ.: 2015–09–28. Москва: Стандартинформ, 2015. – 24 с.

УДК 004.942

Макаров А.А., Романов Н.С. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ И СРЕДСТВА РАЗРАБОТКИ

ЦИФРОВЫХ ДВОЙНИКОВ ПРОМЫШЛЕННОЙ ПРОДУКЦИИ

В статье рассматриваются средства разра-ботки цифровых двойников промышленной продукции, так же проанализированы современ-ные подходы применения данной технологии.

Виртуальная реальность, цифровой двой-ник, машиностроительное производство.

ынок цифровых двойников стре-мительно растет и развивается и

через 5 лет достигнет 16 миллиардов долларов. Создание цифровых двойников для виртуального представления модели продукта в условиях цифровой экономики и цифрового производства является од-ной из главных задач. Цифровые двойни-ки могут создаваться до физической вер-сии продукта, чтобы понять, каким в ко-нечном итоге должен быть продукт.

Цифровой двойник – «умная» модель физической продукции за счет своей вы-сокой адекватности благодаря в первую

очередь Smart Big Data «на входе» и «на выходе» [1], которая позволяет моделиро-вать самые разные ситуации, возникаю-щие на производстве, и продолжает соби-рать и анализировать данные во время всего жизненного цикла реального объек-та, в том числе с помощью многочислен-ных IoT-датчиков.

Цифровые двойники помогают ре-шать множество задач производства и минимизировать затраты на их решение. Например, цифровые двойники создаются для управления жизненным циклом всего производства. Концепция цифрового двойника сегодня рассматривается как часть PLM [2]. Область, в которой цифро-вые двойники помогают минимизировать затраты, - обеспечение качества. Вирту-альные тесты имеют преимущества перед физическими в стоимости, так как можно

Р

82

провести достаточно много испытаний почти без дополнительных затрат [2]. И, конечно же, цифровые двойники приме-няются на цифровых производствах. Каж-дая из заводских цифровых станций, на которых выполняются операции над циф-ровым двойником: сборка узлов продукта и конечная сборка продукта — также уже были смоделированы ранее, то есть со-здана цифровая фабрика [2].

Технологии, которые необходимо ис-следовать, для успешной реализации и обслуживания цифровых двойников [3]:

1. Интеллектуальное восприятие и связь. Связанные технологии для реали-зации интеллектуального восприятия и связи включают в себя технологии вос-приятия и доступа в реальном времени, технологию слияния и объединения дан-ных из нескольких источников, техноло-гию передачи и распределения данных из нескольких источников, совместное изме-рение датчиков и технологию оптимиза-ции компоновки.

2. Виртуальное моделирование, не-прерывное моделирование и верифика-ция. Необходимо рассмотреть следующие технологии: технология многомасштаб-ного моделирования «фактор поведения», технология виртуального моделирования работы продукта, технология виртуально-го моделирования и верификации произ-водства, технология обслуживания, вир-туальная реальность и технология допол-ненной реальности.

3. Создание данных цифрового двой-ника и управление ими. Связанные техно-логии включают в себя технологию плани-рования и очистки данных с разной регу-

лярностью, технологию хранения класте-ров данных, технологию виртуальной кон-вергенции и совместной работы с данными, а также технологию отображения вирту-альных и реальных двунаправленных карт.

4. Продуманное производство и точ-ный сервис. Соответствующие технологии включают интеллектуальную технологию производства и оптимизации услуг, тех-нологию совместного анализа производ-ства, интеллектуальную технологию от-слеживания и распределения материалов, технологию прогнозирования сбоев про-изводственных факторов и стратегии обслуживания, технологию оптимизации и прогнозирования энергопотребления жизненного цикла продукта, и технология анализа качества продукции в режиме реального времени.

Цифровой двойник является мощным инструментом оптимизации производства и затрат на него. Его технологические возможности, гибкость и относительно небольшая стоимость помогают решать сложные вопросы, которые, возможно, не могли быть решены ранее, в режиме ре-ального времени.


1. Боровков А.И. Цифровое производство. Методы, экосистемы, технологии. Рабочий до-клад департамента корпоративного обучения Московской школы управления СКОЛКОВО. М.: 2017. – 84 с.

2. Habr [Электронный ресурс] – Режим до-ступа: https://habr.com/ru/post/331562/.

3. ReserchGate [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.researchgate.net/ publica-tion/315328118_Digital_twin-driven_product_design_ manufacturing_and_service_with_big_data.

УДК 629.7:338.45 Манвелидзе А.Б. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ИННОВАЦИОННАЯ СИСТЕМА РОССИЙСКОЙ АВИАЦИИ – ОСНОВА РАЗВИТИЯ

РОССИЙСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В УСЛОВИЯХ СТАНОВЛЕНИЯ ИНДУСТРИИ 4.0

В статье рассмотрены подходы к формиро-ванию инновационной системы российской авиации, как основы развития российской про-мышленности в условиях реиндустриализации и становления Индустрии 4.0. Доказано, что одной

из главных причин, позволивших антироссий-ским силам в руководстве страны легко разру-шить многие позитивные результаты работы авиационной промышленности Советского Союза, была слабость методического инстру-

https://www.researchgate.net/

83

ментария управления инновационной деятель-ностю и развитием отрасли. Предложены мето-ды формирования новой системы управления инновационной деятельностью в российской авиации, как инновационной отрасли нацио-нальной экономики.

Авиация, самолётостроение, инновации, ре-индустриализация, индустрия 4.0, инновацион-ная отрасль.

Советском Союзе была создана уникальная система проектиро-

вания и освоения производства авиаци-онной техники, изготовления новых лета-тельных аппаратов, благодаря которой современная российская авиационная промышленность, несмотря на ущерб, нанесённый ей в постсоветские годы, по-прежнему обладает существенным техно-логическим потенциалом, развитым наукоемким производством и удерживает определённую долю мирового выпуска продукции авиапрома.

Специфика современного состояния нашей страны характеризуется нараста-нием внешних угроз со стороны основных конкурентов, применяющих недобросо-вестные методы конкурентной борьбы и называющих санкциями свой отказ от выполнения обязательств, взятых на себя в рамках международных соглашений, в том числе торговых и финансовых. В этих условиях без реального перехода ведущих отраслей промышленности к инноваци-онной модели развития, наращивания конкурентоспособности страны и её обо-роноспособности, как показали события, последовавшие за государственным пере-воротом на Украине в 2014 году, невоз-можно сохранение государственного су-веренитета России.

Специфический характер авиацион-ной отрасли на нынешнем этапе развития страны, уникальные условия конкурент-ной борьбы на мировых рынках авиаци-онной техники и авиаперевозок требуют безотлагательного решения задач форми-рования и организации деятельности инновационной системы, которая позво-лила бы в кратчайшие сроки восстановить конкурентоспособность авиационной промышленности России, прежде всего – в части производства гражданских самолё-тов. При этом должна быть создана еди-ная система поддержки новых изделий на

всех этапах их жизненного цикла. Отсут-ствие такой системы стало, в частности, причиной широкоизвестных проблем с эксплуатацией и продвижением на рынки самолётов SSJ-100, МС-21, ИЛ-96-400.

Созданные в прошедшее десятилетие государственные компании и государ-ственные проекты, призванные обеспе-чить инновационное развитие авиацион-ной промышленности страны, не дают ожидавшихся результатов и в большин-стве своём оказывались недостаточно эффективными. Весьма часто это проис-ходило из-за отсутствия добротных мето-дов управления инновационной деятель-ностью. Применяемые методы управле-ния не учитывали специфики инноваци-онной деятельности в условиях авиаци-онной промышленности.

Очевидна необходимость разработки соответствующей современным условиям концепции формирования и функциони-рования инновационной системы авиаци-онной отрасли, которая способствовала бы росту конкурентоспособности страны и наращиванию человеческого капитала в промышленности, а также позволяла адекватно реагировать на изменяющиеся условия окружающей среды и конъюнк-туры рынка. При этом с точки зрения интересов российского общества в целом наращивание человеческого капитала благодаря инновационной деятельности в авиации является приоритетной, так как развитие наукоёмких производств и со-здание в них новых рабочих мест является эффективным путём преодоления ката-строфической интеллектуальной дегра-дации населения, обусловленной дея-тельностью российского руководства в девяностые – начале двухтысячных годов.

При этом необходимо иметь в виду, что эти задачи должны решаться в усло-виях глобальных тенденций реиндустри-ализации и становления Индустрии 4.0.

Анализ работ, выполненных в послед-ние десятилетия в России, показал, что исследования и разработки российских учёных-экономистов по исследуемым про-блемам представляют собой качественную и надёжную методологическую основу для создания механизмов и методов управле-ния формированием и развитием иннова-ционной системы российской авиации. На

В

84

этой основе может быть построена система управления инновациями на уровне авиа-ционной промышленности, гражданской авиации в целом, отдельных подотраслей, бизнес-групп и отдельных предприятий.

Основным препятствием для осу-ществления этого является недостаточная разработанность методов и инструментов для непосредственного управления инно-вационными проектами и процессами, выстраивания управленческих отноше-ний между участниками инновационных процессов, касающихся разработки и осу-ществления проектов новой авиационной техники, организации создания и внедре-ния новых управленческих механизмов и методов управления развитием отрасли. При этом, кроме несовершенства этих методов и инструментов в отрасли недо-статочно эффективны и мало исследова-ны пути их практического применения в производственных системах авиационной промышленности и гражданской авиации.

Для преодоления этих проблем необхо-димо решить следующие научные задачи:

– сформулировать принципы и пара-дигму управления формированием и функционированием инновационной системы авиационной отрасли в условиях реиндустриализации и становления Ин-дустрии 4.0;

– уточнить и детализировать ключе-вые особенности авиационной отрасли как сетевой совокупности хозяйствующих субъектов, охватываемых единой иннова-ционной системой и связанных управлен-ческими отношениями, обусловленными инновационной деятельностью в отрасли;

– сформулировать методологические основы управления проектированием инновационной системой авиационной отрасли, её инновационно интегрирован-ными консолидационными группировка-ми и инновационными процессами в них;

– проанализировать условия органи-зационной целостности и устойчивости авиационной отрасли и пути их укрепле-ния в результате инновационной дея-тельности.

На методологической основе, создан-ной в результате решения этих научных задач, могут быть решены прикладные задачи, связанные с созданием методов проектирования и управления функцио-

нированием компонентов инновационной системы авиационной отрасли; разработ-кой методов формирования инновацион-но интегрирорванных развивающихся производственных систем; разработкой инструментарно-методического комплек-са для управления созданием и функцио-нированием инновационной системы авиационной отрасли [1].

При этом необходимо изменение роли инновационной системы в функциониро-вании отраслей промышленности, пре-вращения её в системообразующий эле-мент отраслевых производственных си-стем, обеспечивающий рост конкуренто-способности национальной экономики и наращивание человеческого капитала.

В условиях перспективных наукоёмких российских производств, к которым, без-условно, относится авиация, эти задачи могут быть успешно решены исключи-тельно на макроуровне – в условиях созда-ния новой макропроизводственной систе-мы авиационной отрасли как производ-ственной системы, функционирующей в рамках PLM-процессов. Наш подход, за-ключающийся в рассмотрении отрасли на основе её PLM-систем, позволяет преодо-леть эту методологическую проблему [2].

На основе такого подхода могут быть сформированы «инновационные отрасли» (ИО), выступающие в качестве методоло-гической платформы для решения задач инновационного развития российской промышленности в целом.

Последнее представляется наиболее важным, так как инновационная отрасль не всегда должна соответствовать адми-нистративным структурам управления производственными комплексами, а слу-жить именно методологической плат-формой для моделирования соответству-ющих управленческих задач.

Предлагаются следующие характери-стики ИО:

1. Представление ИО в качестве про-изводственной системы. В основу модели такой производственной системы может быть положена «системная парадигма» Я.Корнаи-Г.Б.Клейнера [3, 4], развитая в последующих работах [5].

2. В ИО включаются PLM-модели, ха-рактеризующие все этапы жизненного

85

цикла производимых изделий на основе их цифровых двойников [6].

3. В ИО осуществляются непрерывные инновационные процессы в стабильном (квазистабильном) режиме [2].

4. Государственное управление дея-тельностью ИО осуществляется путём создания и развития соответствующих социально-экономических институтов.

5. Наиболее благоприятно создание ИО в условиях олигополистических рын-ков и рынков монополии заказчика.

6. В границах ИО возможна и целесо-образна внутрисистемная конкуренция.

Список литературы 1. Манвелидзе А.Б. Отраслевой подход к

управлению инновациями в современных усло-

виях: пример авиационной отрасли // Друкеров-ский вестник, 2019, №4. –С. 45-51.

2. Манвелидзе А.Б. Формирование непре-рывных инновационных процессов в российской авиации и развитие отрасли //Государственное управление, 2019, № 6. –С 45-51.

3. Корнаи Я. Системная парадигма // Вопро-сы экономики. – 2002 – № 4. – С. 18-26.

4. Клейнер Г. Системная парадигма и теория предприятия // Вопросы экономики. – 2002. – № 10. – С. 24-33.

5. Колбачев Е.Б. Управление производ-ственными системами на основе совершенство-вания и развития информационно-экономичес-ких ресурсов. – Ростов-на-Дону, СКНЦ ВШ, 2003, 496 с.

6. Kolbachev E. Cost management for digital economy’s PLM systems: A way to improve the competitiveness // Material Science and Engineer-ing, 2019, № 497. - P. 77.

УДК 681.2.08

Марков Б.Н., Мастеренко Д.А., Телешевский В.И. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ВЫЧИСЛЕНИЕ ФРАКТАЛЬНОЙ РАЗМЕРНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ПО СТАНДАРТУ ИСО

Реализованы процедуры построения функ-ций и вычисления фрактальных параметров микрорельефа поверхности по ГОСТ Р ИСО 25178-2-2014. Процедуры протестированы на данных высокого разрешения о поверхности концевой меры длины, полученных при помощи атомного силового микроскопа.

Шероховатость поверхности, фрактал, фрактальная размерность.

последние годы повышается внимание к методам фрактальной

геометрии применительно к описанию свойств материалов после механической обработки [1], после облучения сильно-точными электронными и ионными пуч-ками, поверхностей разрушения изделий [2], при решении трибологических задач для определения параметров контактного взаимодействия с учётом шероховатости [3] и в других областях.

С точки зрения машиностроительного производства, фрактальные характери-стики поверхности режущего инструмен-та могут использоваться для диагностики его состояния, в частности, степени изно-шенности. В стандарте ГОСТ Р ИСО 25178-2-2014 [4] впервые на подобном уровне

вводятся в рассмотрение фрактальные параметры шероховатой поверхности. К сожалению, текст данного стандарта, переведённый с соответствующего стан-дарта ИСО, обладает рядом недостатков, прежде всего, в отношении используемой терминологии.

Фундаментальной характеристикой фрактального объекта является фрак-тальная (дробная) размерность. В стан-дарте термин ‘fractal dimension’ переведён ошибочно как «размер фрактала».

Интуитивно фрактальную размер-ность можно представить себе в связи с описанием поверхности как «изрезанной», «смятой», «неровной», «нерегулярной». При этом важно, что увеличение масштаба рассмотрения поверхности не приводит к её выравниванию, как это имеет место для обычных поверхностей, у которых доста-точно малый участок слабо отличается от плоскости, благодаря чему и становится возможным ввести понятие площади поверхности. Вид фрактальной поверхно-сти при увеличении масштаба всё равно остаётся примерно таким же «смятым» и

В

86

«изрезанным», в чём проявляется важное свойство фракталов – самоподобие.

Следствием самоподобного поведения фрактальной поверхности является не-возможность приписать ей какую-либо конечную площадь. Получается, что фрак-тальная поверхность заполняет простран-ство в большей степени, чем обычная двумерная поверхность, хотя, конечно, в меньшей степени, чем объёмное, трёх-мерное множество. Конечная мера, кото-рую можно сопоставить фрактальной поверхности, должна выражаться едини-цах длине не в квадрате и не в кубе (например, мм2, мм3), а в промежуточной степени. Эта степень и представляет собой дробную фрактальную размерность.

Разумеется, физические объекты не могут быть строго фрактальными, хотя бы потому, что при некотором масштабе рассмотрения, сравнимым с атомным, просто теряют свою целостность. С другой стороны, невооружённым глазом многие реальные поверхности видятся как глад-кие. Однако в некотором диапазоне мас-штабов вполне допустимо ставить вопрос о фрактальных свойствах шероховатой поверхности. Пример измерений такой поверхности приведён на рис. Атомный силовой микроскоп обеспечивает доста-точно высокое разрешение, чтобы гово-рить о свойствах поверхности в широком диапазоне масштабов.

Рисунок. Поверхность Δ – микрорельеф концевой меры длины, измеренный при

помощи атомного силового микроскопа. Верхняя и нижняя поверхности – это верхняя и нижняя огибающие микрорельефа, сдвинутые для наглядности на +0.05 мкм и на -0.05

мкм

Фрактальная размерность, согласно стандарту, может быть вычислена при помощи одной из двух функций: «объём-масштаб» и относительной площади.

Функция «объём-масштаб» Svs(c) (volume-scale function) выражает зависи-мость объёма между поверхностями мор-фологического закрытия и открытия рельефа поверхности, то есть верхней и нижней огибающими рельефа (см. рис.), от линейного размера с структурирующего элемента – квадрата. Фрактальная раз-мерность определяется по угловому ко-

эффициенту графика этой функции в двойных логарифмических координатах, с которым также связан определённый стандартом параметр «объёмная слож-ность фрактала» Svfc.

Функция относительной площади Srel(c) – зависимость между отношением площади исследуемого участка поверхно-сти изделия, полученной при замощении треугольными плитками, к номинальной площади этого участка как двумерного объекта и масштабом – линейным разме-ром или площадью квадрата разбиения.

87

По этой функции вычисляется параметр «площадная сложность фрактала» (в стандарте – «сложность фрактала ареа-ла»), также непосредственно связанная с фрактальной размерностью.

На кафедре Измерительных информа-ционных систем и технологий МГТУ «СТАНКИН» реализованы процедуры по-строения описанных функций и вычисле-ния фрактальной размерности микрорель-ефа в среде Mathcad. Апробация процедур проведена на данных измерений концевых мер длины, полученных при помощи атом-ного силового микроскопа [5].


1. Бавыкин О.В., Вячеславова О.Ф. Взаимо-связь свойств поверхности и её фрактальной

размерности // Известия МГТУ «МАМИ». 2013. Т.1. № 1 (15). С. 14-18.

2. Савенков Г.Г., Барахтин Б.К. Связь фрак-тальной размерности поверхности разрушения с комплексом стандартных характеристик мате-риала на растяжение // Прикладная механика и техническая физика. 2011. Т. 52, №6.

3. Тихомиров В.П., Измеров М.А. Контактная механика фрактальных поверхностей // Вестник Брянского государственного технического уни-верситета. 2015. №1 (45).

4. ГОСТ Р ИСО 25178-2-2014. Геометриче-ские характеристики изделий (GPS). Структура поверхности. Ареал. Часть 2. Термины, опреде-ления и параметры структуры поверхности. М.: Стандартинформ. 2015.

5. Марков Б.Н., Меликова О.Н., Шулепов А.В. Алгоритм построения морфологического диско-вого фильтра для анализа шероховатости // Измерительная техника. 2017. № 5. С. 30-33.

УДК 621.2

Меликова О.Н., Педь С.Е. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

РАЗРАБОТКА МЕТОДИК РАСЧЕТА ОТКЛОНЕНИЙ ОТ КРУГЛОСТИ

Предложены методики расчета отклонений от круглости на основе опорных окружностей: наибольшей вписанной окружности, наимень-шей описанной окружности и окружностей, являющихся границами кольца минимальной ширины.

Профиль поверхности, наибольшая вписан-ная окружность, наименьшая описанная окруж-ность, кольцо минимальной ширины.

ля вычисления отклонений от круглости необходим правильный

расчет опорных окружностей, в качестве которых согласно стандарту ISO 12181-1:2011 «Geometrical product specifications (GPS). Roundness. Part 1: Vocabulary and parameters of roundness» могут выступать: средняя окружность профиля, наиболь-шая вписанная окружность, наименьшая описанная окружность и концентрические окружности, ограничивающие кольцо минимальной ширины.

Нахождение средней окружности осуществляется по методу наименьших квадратов путем минимизации суммы квадратов расстояний между точками поверхности и средней окружностью. Отклонение от круглости определяется

как сумма абсолютных значений наибольших отклонений точек реального профиля от средней окружности. Постро-ение средней окружности и вычисление на ее основе отклонения от круглости не вызывает особых затруднений, поэтому остановимся на расчете отклонения от круглости с использованием других опор-ных окружностей.

Наибольшая вписанная окружность – окружность наибольшего возможного радиуса или диаметра, которая помещает-ся внутри профиля номинально круглого изделия. Наименьшая описанная окруж-ность – окружность наименьшего воз-можного радиуса или диаметра, внутри которой располагается профиль номи-нально круглого изделия. Отклонение от круглости представляет собой наиболь-шее расстояние от точек реального про-филя до опорной окружности.

Внутри кольца минимальной шири-ны, ограниченной внешней и внутренней опорными окружностями, размещается профиль номинально круглого изделия.

Д

88

Ширина кольца определяет значение отклонения от круглости.

Известно несколько способов получе-ния этих окружностей, в том числе путем перебора всех возможных комбинаций трёх точек профиля с построением по ним окружностей и поиском нужной окружно-сти [1]. Однако данный метод имеет ряд существенных недостатков.

В работе представлены методики рас-чета параметров опорных окружностей: координат центра и радиуса – в полярной системе координат. Исходными данными

служат результаты измерений ( )nn , ,

N...1n= , координат точек поверхности, принадлежащих рассматриваемому сече-нию изделия. Предполагается, что центр реального профиля, задаваемый значени-

ями ( )nn , , располагается вблизи начала

координат. Уравнение окружности в полярной

системе координат ( ),r имеет вид:

( ) 22000

2 arcosrr2r =+−− , (1)

где ( )00 ,r – координаты центра окруж-

ности, и a – ее радиус.

Выразим из уравнения (1) координату r:

( ) ( ) ( )122

02210 psinpppcospp,r −−+−= , (2)

где радиальная p0 и угловая p1 координаты центра и радиус p2 образуют вектор пара-метров p окружности.

С учетом задания реального профиля набором точек и, учитывая, что p2>>p0, урав-нение (2) можно упростить:

( ) ( )102 pcosppp,nr −+= . (3)

Наибольшая вписанная окружность. Полагая, что вписанная окружность проходит

через точку ( )bebe , профиля с минимальным значением ( )ρminbe = радиус-

вектора ρ, преобразуем для нее уравнение (3) к виду:

( ) ( )

−

+

+−=

2sinp

2sinp2ρminp,nre ben

1ben

0 . (4)

Для нахождения значений параметров p вписанной окружности необходимо вы-полнить максимизацию функционала DE(p):

( ) ( ) ( ) ( ) 201n0

2 ppcospp,nre2p,nrepDE +−−= (5)

при соблюдении условий: ( ) np,nre .

Отклонение от круглости вычисляется по формуле:

( ) ( )pDEρmax ee −= , (6)

где ρe – массив радиус-векторов точек профиля в системе координат с полюсом в цен-тре вписанной окружности.

Наименьшая описанная окружность. Аналогично считаем описанную окружность

проходящей через точку ( )bubu , профиля с максимальным значением ( )ρmaxbu =

радиус-вектора ρ, тогда уравнение (3) принимает вид:

( ) ( )

−

+

+−=

2sinp

2sinp2ρmaxp,nru bun

1bun

0 . (7)

Для получения значений параметров p описанной окружности необходимо выпол-нить минимизацию функционала DU(p):

( ) ( ) ( ) ( ) 201n0

2 ppcospp,nru2p,nru:pDU +−−= (8)

при соблюдении условий: ( ) np,nru .

89

Отклонение от круглости вычисляет-ся по формуле:

( ) ( )uu ρminpDU −= , (9)

где ρu – массив радиус-векторов точек профиля в системе координат с полюсом в центре описанной окружности.

Внешняя и внутренняя окружности кольца минимальной ширины. Расчет зна-

чений параметров ( )u2e210 p,p,p,pp=

границ кольца минимальной ширины тре-бует минимизации функционала DR(p):

( ) ( ) ( )eu pDEpDU:pDR −= , (10)

где ( )e210e p,p,pp = и ( )u210u p,p,pp = –

векторы параметров внутренней и внеш-ней окружностей. Минимизация функци-онала DR(p) должна выполняться с одно-временным соблюдением условий: re(n,pe) ≤ ρn и ru(n,pu) ≥ ρn.

Отклонение от круглости вычисляет-ся по формуле:

( )pDReu = . (11)


1. Высогорец, Я.В. Блок-схемы определения отклонения от круглости [Текст] / Я.В. Высого-рец, Н.А. Чемборисов // Современная техника и технологии. – 2015. – № 4. – С. 40-49.

УДК 004.057

Муслимов Д.М. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНТЕРОПЕРАБЕЛЬНОСТИ КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРОННОЙ ИНФОРМАЦИОННО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ УНИВЕРСИТЕТА В ЧАСТИ

АВТОМАТИЗАЦИИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ОБ УСПЕВАЕМОСТИ

Рассмотрен вопрос обеспечения интеропе-рабельности информационных систем, входя-щих в состав электронной информационно-образовательной среды университета. Разрабо-тан программный модуль, обеспечивающий автоматизацию перегрузки данных между под-системами.

Образование, автоматизация, электронная информационно-образовательная среда, авто-матизированная информационная система, 1С:Университет ПРОФ, электронная образова-тельная среда, Moodle 3KL.

ножество рутинных операций неизбежно сказывается на ско-

рости работы специалистов образова-тельного учреждения и от системы управ-ления, в первую очередь, зависит качество работы с большим массивом данных. Со-временное общество предпочитает раз-личные автоматизированные системы, заменяющие рутинные неэффективные работы. Потому для всей деятельности университета «СТАНКИН» в настоящий момент сформирована электронная ин-формационно-образовательная среда (ЭИОС), включающая в себя информаци-онную систему 1С:Университет ПРОФ,

электронную образовательную среду Moodle 3KL и иные компоненты необхо-димые для организации учебного процес-са и взаимодействия элементов ЭИОС [4, 6, 7]. В системах 1С:Университет ПРОФ и Moodle 3KL не полностью автоматизиро-вана взаимодействие, а именно отсутству-ет автоматическая передача данных об успеваемости студентов в ЭОС Moodle 3KL.

Электронная информационно-образовательная среда (ЭИОС) – это си-стемно организованная совокупность ин-формационных и образовательных ресур-сов, средств вычислительной техники, информационных, телекоммуникационных технологий, аппаратно-программного и организационно-методического обеспече-ния, ориентированная на удовлетворение потребностей пользователей в информа-ционных услугах и ресурсах образователь-ного характера [8-10].

Система 1С:Университет ПРОФ пред-ставляет собой единую информационную систему вуза, состоящую из единой базы данных и набора подсистем, управляющих определенными процессами деятельности учебного заведения. Все подсистемы свя-

М

90

заны между собой и функционируют на базе единого информационного простран-ства. Русский Moodle 3KL – это система электронного обучения, позволяющая создавать учебные курсы и организовать учебный процесс. Система адаптирована под особенности российского рынка и успешно применяется в корпоративном секторе, ВУЗах, колледжах, сфере допол-нительного образования.

Были рассмотрены шесть существую-щих способов интеграции сайтов и 1С в части автоматизации передачи данных: обмен с сайтом по формату CommerceML; использование COM интерфейса; использо-вание веб-сервисов 1С; самописный обмен; использование HTTP запросов; использо-вание внешних источников данных 1С.

В действующей ЭИОС Университета использовалась комбинация из второго и шестого пункта приведённых выше в конфигурации 1С:Университет ПРОФ, а также PHP скрипты на стороне системы Moodle 3KL. В данной комбинации были замечены существенные недостатки:

Низкая безопасность (прямое под-ключение к БД Moodle);

Затрудненное добавление новых функций - усложненный код с исполь-зованием COM интерфейса для конфигу-рации 1С:Университет ПРОФ и создания PHP скриптов усложняет дальнейшую работу по расширению взаимодействия двух систем в ЭИОС.

Отсутствие кроссплатформенности – написанный код с использованием COM интерфейса ограничивает в выборе среды использования до Windows платформы.

Исходя из рассмотренных вариантов интеграции 1С с сайтом, лучшим выбором для разработки подсистемы пал на «HTTP запросы». Данный вариант обладает воз-можностями для обеспечения высокого уровня безопасности и поддерживается кроссплатформенность, а также в системе Moodle 3KL присутствует поддержка веб-служб, что облегчало написание кода для 1С. [1, 5]

Разработка подсистемы проходила в соответствии со следующим планом:

Создание внешнего веб-сервиса в си-стеме Moodle 3KL.

Настройка параметров HTTP соедине-ния в 1С.

Написание HTTP-запросов в 1С. Создание удобного вывода информа-

ции в конфигурации 1С:Университет ПРОФ.

На первом этапе создание и настройка веб-сервиса происходило на уровне адми-нистратора сайта. Для веб-сервиса был создан пользователь с ограниченными правами для повышения безопасности. [2, 3] Веб-службе были добавлены несколько функций для передачи необходимых дан-ных на 1С:

Функция для передачи информации о группах.

Функция для передачи информации о членах групп.

Функция для передачи информации о категориях курсов.

Функция для передачи информации о курсах.

Функция для передачи информации о студентах.

Функция для передачи информации об оценках пользователей в курсе.

Функция для передачи информации о сайте.

На втором этапе в конфигурации 1С:Университет ПРОФ создано подклю-чение к веб-службе Moodle 3KL.Также создана дополнительная форма для под-ключению к веб-службе к существующей форме подключениям к Moodle 3KL. На третьем этапе для получения данных с веб-службы был создан общий модуль с прописанными запросами. На четвертом этапе был создан общий модуль для запи-си этих данных в 1С и настроены формы для вывода информации.

Также было проведено успешное те-стирование с использование программы Postman для проверки работоспособности веб-сервиса и развернутая конфигурация 1С:Университет ПРОФ на домашнем ПК автора работы для полноценной проверки всей подсистемы. В дальнейшем планиру-ется провести тестирование на рабочих серверах и компьютерах Университета, при успехе которой после будет проведена апробация полученной подсистемы.


1. Moodle API [Электронный ресурс]. – Ре-жим доступа: https://docs.moodle.org/dev/ Core_APIs/.

91

2. Автоматический REST интерфейс при-кладных решений [Электронный ресурс]. – Ре-жим доступа: https://wonderland.v8.1c.ru/ blog/avtomaticheskiy-rest-interfeys-prikladnykh-resheniy/?sphrase_id=17123/.

3. Веб-сервисы в теории и на практике [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://habr.com/ru/post/46374/.

4. Пятибратова С.А., Резвова З.А., Сосенушкин С.Е., Харин А.А. Об автоматизации процессов управления образовательной деятельностью в ФГБОУ ВО МГТУ «СТАНКИН». [Текст] – Новые информационные технологии в образовании. Сборник научных трудов 17-й международной научно-практической конференции. 2017. С. 348-352.

5. Разработка на 1С:Предприятии 8.3 [Элек-тронный ресурс]. – Режим доступа: https://wiseadvice-it.ru/o-kompanii/blog/articles/ razrabotka-na-1s-predpriyatiya-8-3/.

6. Родюков А.В., Ермилов С.В., Сосенушкин С.Е., Харин А.А. Внедрение автоматизированной информационной системы управления как основы создания электронной информационно-образовательной среды в современном универ-

ситете. [Текст] – Информатика и образование. 2016. № 3 (272). С. 4-8.

7. Родюков А.В., Сосенушкин С.Е., Харин А.А. Автоматизация управления деятельностью вуза: опыт МГТУ «СТАНКИН». [Текст] – Информатика и образование. 2018. № 3 (292). С. 28-31.

8. Родюков А.В., Сосенушкин С.Е., Харин А.А. Перспективы автоматизации управления дея-тельностью образовательных организаций. [Текст] – Новые информационные технологии в образовании. Сборник научных трудов 18-й меж-дународной научно-практической конференции. Под редакцией Чистова Д.В. 2018. С. 20-23.

9. Сосенушкин С.Е., Харин А.А. Модель элек-тронной информационно-образовательной среды образовательной организации. [Текст] – Новые информационные технологии в образо-вании. Сборник научных трудов 19-й междуна-родной научно-практической конференции. Под общей редакцией Д.В. Чистова. 2019. С. 36-39.

10. Харин А.А., Родюков А.В., Сосенушкин С.Е. Модель электронной информационно-образовательной среды образовательной орга-низации на базе платформы «1С: Предприятие 8». [Текст] – Информатика и образование. 2019. № 3 (302). С. 27-32.

УДК 001.891.573

Назаренко К.М., Марков П.Н., Назаренко Е.С., Коробов Н.А., Надыкто А.Б., Холщевникова Н.Н. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СРЕДА ДЛЯ АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОГО

КОНСТРУИРОВАНИЯ: УЧЕТ, ПОСТ-ПРОЦЕССИНГ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ

В данной работе описаны научно-инженерные методы статистического учета результатов работы вычислительного комплек-са для атомно-молекулярного конструирования наносистем и наноматериалов. Показано, что ряд задач ранжирования стабильных изомеров молекулярных кластеров, получаемых в резуль-тате многоуровневого конформационного поис-ка, может быть решен с применением алгорит-мов, методов и схем, реализованных на базе платформы «1С: Предприятие 8».

Наноматериалы, атомно-молекулярное кон-струирование, вычислительный эксперимент, ТФП.

есьма сложной задачей атомно-молекулярного конструирования

является выявление геометрических кон-фигураций наиболее стабильных изоме-ров исследуемых молекулярных систем (конформационный поиск), обычно реша-

емой с использованием пакетов проблем-но-ориентированного ПО, таких как Gaussian 09 [1], BIOVIA Materials Studio [2], TeraChem [3] и др. Организации таких масштабных численных экспериментов посвящены работы [6, 7, 10]. Алгоритмы управления расчетами и подготовки ис-ходных данных описаны в [4, 11].

В работе [9] предложен алгоритм мно-гоуровневого конформационного поиска, предполагающий последовательное ис-пользование все более точных математи-ческий моделей, выбор которых обсужда-ется в [5]. Между уровнями теории отби-раются наиболее стабильные, топологи-чески разнообразные изомеры с помощью алгоритмов, реализованных в [12, 13].

Специфика используемых математи-ческих моделей для уточнения парамет-

В

92

ров многоуровневого алгоритма требует исследования рангов стабильных изоме-ров. Это подразумевает оснащение базы данных, описанной в [8, 14], методами конкордационного анализа.

Наглядное представление результа-тов может быть успешно программно реализовано с использованием систем информационной поддержки управления имуществом, реализованных в семействе программных решений «1С». Учет резуль-татов и формирование отчетов о свой-ствах изомеров в формах, аналогичных инвентаризационным описям, позволит исключить из рассмотрения недостаточно стабильные молекулярные структуры и дубликаты, отслеживать модификации их конфигураций (аналогично актам модер-низации). Высокая эффективность такой реализации может быть достигнута бла-годаря простоте синтаксиса языка конфи-гурирования платформ «1С», позволяя непосредственно исследователю, специа-листу в предметной области, формиро-вать необходимые запросы.

В связи с этим применение алгорит-мов, методов и схем, реализованных на базе платформы «1С: Предприятие 8», для решения задач конформационного поиска в области атомно-молекулярного кон-струирования представляется целесооб-разным и весьма перспективным направ-лением разработки.


1. Gaussian Products [Электронный ресурс]. URL: http://www.gaussian.com/g_prod/1.htm (дата обращения: 20.06.2016).

2. Materials Studio [Электронный ресурс] URL: http://accelrys.com/products/collaborative-science/biovia-materials-studio/ (дата обращения: 20.06.2016).

3. Terachem [Электронный ресурс] URL: http://www.petachem.com/products.html (дата обращения: 20.10.2018).

4. Коробов Н. А., Назаренко К.М., Назаренко Е. С., Марков П. Н. Мультипрограммная схема конформационного поиска молекулярных кла-стеров. – Тезисы докладов XXV международной конференции «Математика. Компьютер. Образо-вание», 2018, с. 66.

5. Назаренко Е.С. Особенности моделирова-ния формирования газофазных гидратов в атмо-сфере. // Естественные и технические науки. 2017. №9. С. 83-91.

6. Назаренко К. М., Кириллова Л. Н. Вычис-лительная среда для компьютерного моделиро-вания наносистем. Case-управление вычислени-ями. // Вестник компьютерных и информацион-ных технологий. 2016. № 3. С. 50 – 55.

7. Назаренко К. М., Коробов Н. А., Надыкто А. Б., Кириллова Л. Н. Комплексное исследование про-изводительности проблемно-ориентированных вычислительных GRID-систем для моделирования наноструктур и наноматериалов. // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2016. № 8. С. 22 – 28.

8. Назаренко К.М., Марков П.Н., Назаренко Е.С., Коробов Н.А. Интеллектуальная среда для атомно-молекулярного конструирования: про-блемы, приложения, перспективы - Сборник научных трудов 18-й международной научно-практической конференции. Под редакцией Чистова Д.В. Издательство: Общество с ограни-ченной ответственностью "1С-Паблишинг" (Москва), 2018г., с. 106-108.

9. Назаренко К.М., Назаренко Е.С., Марков П. Н., Коробов Н. А. Эффективные средства автома-тизации математического моделирования моле-кулярных и наносистем. – Тезисы докладов XXIV международной конференции «Математика. Компьютер. Образование», 2017, с. 42.

10. Назаренко К. М., Назаренко Е. С., Марков П. Н., Коробов Н. А., Надыкто А. Б. Вычислитель-ная среда для компьютерного моделирования наносистем. Case-управление вычислениями. – Тезисы докладов Национального суперкомпью-терного форума (НСКФ-2015).

11. Назаренко К. М., Назаренко Е. С., Надыкто А. Б., Кириллова Л. Н. Вычислительная среда для компьютерного моделирования наносистем. Система подготовки и обработки данных. // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2016. № 10. С. 17 – 23.

12. Свидетельство о государственной реги-страции программы для ЭВМ №2017661587 от 17.10.2017г. «Программное средство сепарации результатов моделирования молекулярных структур (Решето)», Назаренко К. М., Надыкто А. Б., Уварова Л. А., Коробов Н. А., Назаренко Е. С., Марков П. Н., Соляков О. В.

13. Свидетельство о государственной реги-страции программы для ЭВМ №2018612048 от 09.02.2018г. «Программное средство идентифи-кации данных математического моделирования молекулярных структур (Близнец)», Назаренко К. М., Надыкто А. Б., Уварова Л. А., Коробов Н. А., Назаренко Е. С., Марков П. Н., Соляков О. В.

14. Свидетельство о государственной реги-страции программы для ЭВМ №2018618785 от 20.06.2018г. «Программное средство селекции результатов математического моделирования молекулярных структур (Перст)», Назаренко К. М., Надыкто А. Б., Уварова Л. А., Коробов Н. А., Назаренко Е. С., Марков П. Н., Соляков О. В.

93

УДК 333.34

Никонов Н.А., Локтев М.А. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ОСОБЕННОСТИ АВТОМАТИЗАЦИИ СОЗДАНИЯ СХЕМ

РАСПОЛОЖЕНИЯ ЗЕМЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ

В работе рассматриваются проблемы, свя-занные с временными затратами при одиночной или массовой постановке участков на кадастро-вый учет. В качестве способа решения предлага-ется подход к автоматизации подобных дей-ствий, в том числе с учетом геометрической информации об объекте. Приводиться описание процессов ручного и автоматизированного способа формирования схемы расположения земельных участков.

Земельный кадастр, межевой план, кадаст-ровый учет.

ри постановке земельных участ-ков на кадастровый учет, возни-

кает проблема в необходимости большого количества времени для кадастровых инженеров на формирование схем меже-вого плана и схем расположения как при одиночной, так и массовой постановки участков на кадастровый учёт.

В ряде работ [2,3] подобные проблемы рассматриваются в контексте актуальных задач геоинформационных систем (ГИС) и представляются, как автоматизированное проведение геометрических измерений с одновременным занесением сведений в базы данных. Помимо этого, имеет боль-шое значение автоматизация подготовки всей кадастровой документации [1].

В данный момент подобные задачи решаются с помощью ручного формиро-вания схемы расположения земельного участка. Данный процесс включает в себя следующие этапы:

Отрисовка участка по координатам; Создание зарамочного оформления в

нужном масштабе и с нужным размером листа;

Загрузка кадастровой подложки для области участка;

Настройка вида участка и кадастровой подложки под условные обозначения;

Печать схемы. Для ускорения работы кадастрового

инженера необходимо автоматизировать часть операций, сократив количество действий. При автоматизации данного процесса потребуется только текстовый файл с координатами нужного участка, программа должна автоматически форма-тировать участок под следующие услов-ные обозначения:

- границы образуемого земельного участка;

- границы земельных участков со-гласно сведения ЕГРН;

- границы кадастровых кварталов; - охранная зона; - Объекты капитального строитель-

ства (ОКС) согласно сведениям ЕГРН. В процессе автоматизации, стоит за-

дача, сократить действия, которые необ-ходимо выполнить кадастровому инжене-ру для создания схемы расположения земельного участка. После автоматизации процесс формирования схемы будет со-кращен до показанного на рисунке 1.

Рисунок. 1. Процесс автоматизированного формирования схемы земельного участка

П

94

а) б)

Рисунок 2. Вид участка до начало форматирования (а) и после оформления под условные обозначения (б)

До форматирования, участок имеет стандартный вид (рис. 2а), не соответству-ющий требованиям к схеме. Автоматизи-рованный подход заключается в работе специализированной программы, которая генерируют готовую схему участка, под-гружая шаблонный лист, и подложку с публичной кадастровой карты (рис. 2б).

Дальнейшие планы по развитию представленных методов заключаются в распространение подходов по автомати-зации на другие схемы, например, схемы геодезических построений, или чертежа участка, для межевых планов. В перспек-тиве предусматривает разработка незави-симого программного обеспечения, для автоматизации работы кадастровых ин-

женеров, которое будет сокращать время необходимое на подобные операцию при постановке участков на учёт.


1. Бородянский И.М., Немов В.В. Автомати-зированные системы подготовки кадастровой документации: учебное пособие. – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2014. – 62 с.

2. Поздеев Д. А. Проблемы использования ГИС в кадастровых системах //ББК 65.28 А 43. – 2017. – С. 121.

3. Хабарова И. А., Хабаров Д. А., Быконя К. М. Эффективность применения ГИС при постановке земельного участка на кадастровый учёт //Международный журнал прикладных наук и технологий «Integral». – 2018. – №. 4.

УДК 541.136/136.88; 621.355; 544.65

Новожилова А.В., Рудый А.С. Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова, Ярославль

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОВОДИМОСТИ ТВЕРДОГО ЭЛЕКТРОЛИТА LIPON

В ОБЛАСТИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР

Работа выполнена при финансовой под-держке Министерства науки и высшего образо-вания РФ. Соглашение о предоставлении субси-дии № 05.604.21.0230, УИ RFMEFI60419X0230.

Работа выполнена на оборудовании ЦКП «Диагностика микро и наноструктур».

В докладе представлены результаты иссле-довании температурной зависимости проводи-мости твердого электролита LiPON в интервале температур от – 50℃ до 26℃. Эксперименталь-ные образцы были изготовлены на установке магнетронного распыления SCR-651 «Tetra»

95

(Alcatel, Франция) в виде многослойной структу-ры SiO2/Pt 100нм/LiPON 1000нм/Pt 100нм/Ti 10нм/(SiO2/Si). Для измерения ионной проводи-мости был разработан испытательный стенд для записи кривых разряда. Показано, что разрабо-танная технология нанесения пленок LiPON методом высокочастотного магнетронного распыления позволяет воспроизводимо полу-чать пленки LiPON с требуемой ионной прово-димостью, которая уверенно наблюдается вплоть до температуры - 40℃.

Литий-ионный аккумулятор, твердый элек-тролит, LIPON, ионная проводимость.

овременные литий-ионные акку-муляторы (ЛИА) находят широкое

применение в самых разнообразных устройствах: от портативной электроники до электромобилей и энергетических систем. При этом основная масса ЛИА изготавливается по так называемой тол-стопленочной (намазной) технологии. Там, где использование толстопленочных ЛИА невозможно из-за их габаритов, аль-тернативой им служат твердотельные ЛИА (в англоязычной литературе all solid-state lithium-ion battery), которые изготав-ливаются по тонкопленочной или инте-гральной технологии.

В качестве электролита в таких акку-муляторах могут использоваться аморф-ные, кристаллические или полимерные электролиты. Наибольшее распростране-ние, благодаря своим уникальным свой-ствам, таким как малое число переноса по электронам te ˂ 10-8, большое потенциаль-ное окно ΔV ~ 5V и относительно большая проводимость σ ~ 10-4 S/cm, получил LiPON, технология изготовления которого была разработана более 20 лет назад [1-3] в Oak Ridge National Laboratory. Последний наносится в виде тонкой пленки толщи-ной ~ 1 мкм методом магнетронного рас-пыления ортофосфата лития при контро-лируемом давлении азота.

Цель настоящей работы - исследова-ние температурной зависимости прово-димости образцов LiPON в интервале тем-ператур от – 50℃ до 26℃.

Экспериментальные образцы были изготовлены на установке магнетронного распыления SCR-651 «Tetra» (Alcatel, Франция) в виде многослойной структуры SiO2/Pt 100нм/LiPON 1000нм/Pt 100нм/Ti 10нм/(SiO2/Si). Здесь в скобках указана

подложка, а последовательность слоев в строке соответствует направлению «свер-ху-вниз». Далее для простоты эта структу-ра будет обозначаться как Pt/LiPON/Pt.

Морфология, элементный и фазовый состав пленок LiPON контролировались методами электронной сканирующей микроскопии, энергодисперсионного анализа и рентгеновской дифрактомет-рии. По данным рентгеноструктурного анализа пленки LiPON являются рентге-ноаморфными. Измерение сопротивления пленок LiPON, нанесенных на «свидетели», выполненное стандартным четырехзон-довым методом показало, что у образцов практически отсутствует электронная проводимость.

Для измерения ионной проводимости использовался испытательный стенд, эквивалентная схема которого показана на рисунке 1, где слева представлена эк-вивалентная схема структуры Pt/LiPON/Pt. Согласно схеме исследуемый образец представляет собой два индукци-онно связанных электрических слоя, со-единенных сопротивлением Rin. Строение слоя потенциалопределяющих ионов (лития у одного из платиновых электро-дов и кислорода у противоположного) во многом схоже со строением двойного электрических слоя. Поэтому для обозна-чения слоя потенциалопределяющих ионов и индуцированных ими электронов в настоящей работе используется термин «двойной электрический слой» или ДЭС.

На рисунке структура Pt/LiPON/Pt представлена в виде эквивалентной схе-мы (выделена пунктирным контуром). Здесь: R0 = 0.1 МОм, Rin – внутреннее со-противление слоя LiPON, Rlk – сопротивле-ние утечки, W – диффузионный элемент Варбурга, Rld – сопротивление нагрузки, K1 – K3 – транзисторные ключи, ROSC – вход-ное сопротивление осциллографа OWON PDS8202T, CDEL – емкость двойного элек-трического слоя. Вставка слева иллюстри-рует предполагаемый механизм релакса-ции поляризации LiPON.

Измерения проводились в два этапа. Сначала исследовались разрядные кривые структуры Pt/LiPON/Pt через внешнюю нагрузку с номиналами от 10 кОм до 10 Ом. Цель измерений состояла в определе-нии порогового значения сопротивления

С

96

нагрузки Rld, при котором кривая разряда не изменяется, поскольку ниже этого значения ток ограничен внутренним со-

противлением Rin. Разрядные кривые для значений нагрузки 10 kOhm – 10 Ohm приведены на рис. 2.

Рисунок 1. Схема испытательного стенда для измерения ионной проводимости LiPON

методом заряда-разряда образца Pt/LiPON/Pt (показан на вставке слева)

Рисунок 2. Кривые разряда структуры Pt/LiPON/Pt через образцовые сопротивления

номиналами 10 кОм, 1 кОм, 50 Ом и 10 Ом при температуре 26℃

97

Рисунок 3. Кривые разряда структуры Pt/LiPON/Pt через образцовое сопротивление 10

кОМ в интервале температур от от – 50℃ до 26℃.

На втором этапе исследовалась темпе-ратурная зависимость кривой разряда через внешнее сопротивление 10 кОм (рис. 3). Согласно кривым на рис. 3 с понижением температуры подвижность ионов лития значительно снижается и увеличивается вклад в поляризацию деформационной составляющей. Если ток разряда при ком-натной температуре определяется целиком процессами переноса заряда, то с пониже-нием температуры становится заметен вклад в ток процессов релаксации дефор-мационной поляризации. Об этом свиде-тельствует ступенчатое уменьшение тока на начальном участке кривой разряда. Тем не менее дрейфовая и диффузионная со-ставляющие тока переноса наблюдаются вплоть до температур - 50℃.. Резюмируя сказанное, можно утверждать, что разрабо-танная технология нанесения пленок

LiPON методом высокочастотного магне-тронного распыления на установке SCR-651 «Tetra» позволяет воспроизводимо полу-чать пленки LiPON с требуемой ионной проводимостью, которая наблюдается вплоть до температуры - 40℃..

Список литературы 1. Bates J.B., Dudney N.J., Gruzalski G.R., Zuhr

R.A., Choudhury A., Luck C.F., Robertson J.D., «Electri-cal properties of amorphous lithium electrolyte thin films», Solid State Ionics, 1992. V. 53-56. P. 647.

2. Bates J.B., Dudney N.J., Gruzalski G.R., Zuhr R.A., Choudhury A., Luck C.F., Robertson J.D., «Fabri-cation and characterization of amorphous lithium electrolyte thin films and rechargeable thin-film batteries», Power Sources, 1993. V. 43-44. P. 103.

3. Xiaohua Yu, Bates J.B., Jellison G.E., «Characteri-zation of lithium phosphorous oxynitride thin films», Proceedings of the Symposium on Thin Film Solid Ionic Devices and Materials, 1995. V. 95-22. P. 23.

УДК 65.011.46

Олейник А.В.1, Николаев А.В.2, Кузнецова Л.В.1, Кузнецов Л.Ю.3 1Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва 2Ульяновский институт гражданской авиации, Ульяновск 3ITS/OR department АО Мерседес-Бенц РУС, Москва

УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИМ ОБСЛУЖИВАНИЕМ И РЕМОНТОМ МОБИЛЬНЫХ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ В ERP – СИСТЕМЕ SAP

В докладе представлено описание возмож-ностей использования и технического обслужи-вания мобильных технологических комплексов с

использованием ERP системы SAP для организа-ции технических процессов высокотехнологич-ного производства.

98

Техническое обслуживание и ремонт мо-бильных технологических комплексов, ERP - система SAP.

овременные тенденции развития промышленного производства

выявили новую потребность - необходи-мость перемещения в процессе производ-ства технологических комплексов на раз-ные производственные площадки пред-приятия. При этом возникает задача под-держания технического состояния обору-дования путем управления мероприятиями по техническому обслуживанию и ремонту перемещаемого оборудования - мобильных технологических комплексов (МТК).

При этом критически важно своевре-менно проводить его монтаж на новой площадке, техобслуживание и ремонт. Эти процессы достаточно легко автоматизи-руются при использовании специального модуля, позволяющего управлять процес-сами технического обслуживания и ре-монта (ТОРО), называемого SAP PM и ин-тегрированного в SAP ERP.

Анализ опыта применения системы SAP ERP показывает какой именно функци-онал можно использовать для выполнения процессов ТОРО применительно к мобиль-ным техническим комплексам (МТК):

1. Оперативный производственный учет оборудования МТК, который включа-ет в себя следующие функции:

ведение базы данных по технологиче-ским комплексам и единицам оборудования;

ведение системы классификации еди-ниц оборудования;

учет перемещений единиц оборудо-вания по местам эксплуатации, ремонта и временного хранения.

2. Учет и контроль технического состо-яния оборудования МТК, включающий:

ведение сообщений об инцидентах; ведение документов измерений пара-

метров технического состояния; учет данных диагностики и осмотров

оборудования; ведение электронного паспорта обо-

рудования; оперативный анализ состояния объ-

ектов. 3. Оперативное управление и органи-

зация работ ТОРО МТК, подразумевающее: ведение заказов ТОРО;

выдачу нарядов и разрешений на производство работ;

приемку работ; учет фактических затрат ТОРО. 4. Календарное и ресурсное планиро-

вание ТОРО МТК, включающее в себя: ведение стратегий ремонта по видам

объектов; ведение технологических карт и ин-

струкций для работ ТОРО; ведение нормативов расходов мате-

риалов и затрат времени по видам ТОРО; формирование графиков и бюджетов

ремонтов на основе стратегий ремонтов, нормативов расхода материалов и времени;

формирование производственной программы ремонтных подразделений и плана закупки материалов.

5. Анализ эффективности системы ТОРО МТК, включающий:

анализ технического состояния обо-рудования;

анализ статистики отказов; анализ по затратам на ТОРО МТК по

видам затрат видам оборудования и ви-дам ремонтов.

Чтобы обеспечить выполнение тех-нического обслуживания и ремонта МТК, заказ ТОРО необходимо спланировать. Кроме того, требуется запланировать необходимые мощности, а обязательные компоненты и ресурсы должны быть доступны в указанный срок.

Заказ ТОРО МТК создается либо в ре-зультате сообщения о неисправности основного технического средства, либо с целью выполнения планово-предупредительного технического обслу-живания и ремонта оборудования (плано-вое ТОРО). Процесс реализации ТОРО МТК представлен на (рис.). Таким образом, "Заказ" является главным информацион-ным объектом модуля ТОРО в SAP и логи-ческое построение системы управления модулем ТОРО в SAP ERP удовлетворяет особенностям информационного обеспе-чения технического обслуживания мо-бильных технических комплексов (МТК).

Кроме "Заказа ТОРО" для правильной работы ERP системы требуется создание и других информационных объектов. Спе-циально для описания объектов ТОРО в SAP ERP созданы два основных информа-ционных объекта: "Техническое место"

С

99

(Functional Location) и "Единица оборудо-вания" (Equipment). Данные объекта "Тех-ническое место", в частности, отвечают на вопрос, где находится место проведения ремонта или техобслуживания МТК. Это место, как правило, не меняется до тех пор, пока не меняется сам производствен-ный процесс. С другой стороны, "Единица оборудования", в нашем случае мобиль-ный технологический комплекс (МТК), это установленный в определенном месте материальный объект, который произво-

дит действия, необходимые для реализа-ции технологического процесса. Любая единица оборудования (в том числе и МТК) может быть заменена в любое время аналогичным объектом без изменения самого технологического процесса.

Таким образом основной набор ин-формационных объектов модуля ТОРО SAP ERP может использоваться при управ-лении техническим обслуживанием и ремонтом мобильных технологических комплексов (МТК).

Рисунок. Поток работ Заказа ТОРО

Список литературы 1. SAP PM: Техническое обслуживание и ре-

монт оборудования [Электронный ресурс] – Ре-жим доступа: http://www.itctg.ru/solutions/sap-pm

2. Фролов О. Техническое обслуживание и ремонты оборудования [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://terralink.ru

УДК 621.9

Гречишников В.А., Романов В.Б., Щеголев А.К., Косарев В.А., Кокарев В.И. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

СИСТЕМА КРЕПЛЕНИЯ СМП В КОРПУСЕ РЕЗЦА С ПОМОЩЬЮ ГИДРОЗАЖИМА

В докладе предложена оригинальная кон-струкция узла крепления СМП в корпусе сборно-го токарного резца с помощью гидравлического зажима, обеспечивающего упрощение и ускоре-ние замены режущей пластины.

Резец, СМП, гидравлический зажим.

борные резцы с СМП являются наиболее распространённой груп-

пой режущих инструментов. Существует

несколько вариантов крепления СМП в корпусе резца. Один из них – крепление прихватом или прижимом, обеспечиваю-щим повышенную жёсткость конструк-ции. Известны различные варианты ис-полнения узла крепления.

Один из вариантов – крепление СМП силовым замыканием на опорную и боко-вую поверхности [1]. Недостатком такого

С

100

решения является невозможность ис-пользовать режущую пластину вместо опорной из-за несоответствия их кон-структивных параметров. Другой вариант – расположение оси цилиндрического выступа прихвата под углом к оси отвер-стия СМП [2]. Недостатком такого резца является невозможность использовать режущую пластину вместо опорной из-за несоответствия их конструктивных пара-метров, что снижает рациональное ис-пользование отработанных режущих пластин.

Задачей данной работы является упрощение и ускорение замены режущей пластины с исключением операции сня-тия прижимной планки и как результат – повышение эксплуатационной эффектив-ности сборного резца путем снижения длительности и сложности замены режу-щей пластины.

Сборный резец предложенной кон-струкции включает державку 1 с гнездом 2 для размещения режущей пластины 3 (рис.). Между режущей пластиной 3 и нижней поверхностью 13 гнезда 2 может устанавливаться опорная пластина 4.

Поверх режущей пластины 3 на державке закреплена посредством затяжного винта 7 прижимная планка 5, нижняя поверх-ность 14 которой является базовой для режущей пластины 3. Точность установки прижимной планки 5 может дополни-тельно обеспечиваться штифтами 15, установленными в соответствующих от-ветных отверстиях 16. В цилиндрическом отверстии 8 державки 1 размещен при-жимной элемент 6 в виде поршня с воз-можностью осевого перемещения. Дер-жавка 1 выполнена с внутренней поло-стью 9, заполненной гидравлическим рабочим телом 10 и соединенной с одной стороны с резьбовым отверстием 11, вы-полненным в теле державки 1 и снабжен-ным винтом 12, установленным с возмож-ностью завинчивания в упомянутое резь-бовое отверстие 11 с созданием давления на гидравлическое рабочее тело 10, а с другой стороны – с упомянутым цилин-дрическим отверстием 8. Во избежание применения сложных средств герметиза-ции системы, гидравлическое рабочее тело предпочтительно выполнять из гид-ропластмассы.

Рис. Сборный резец с гидравлическим зажимом СМП

Условные обозначения: 1 – державка, 2 – гнездо для размещения режущей пластины, 3 – режущая пластина (СМП), 4 – опорная пластина, 5 – прижимная планка, 6 – прижимной элемент в виде порш-ня, 7 – затяжной винт прижимной планки, 8 – цилиндрическое отверстие державки, 9 – внутренняя полость державки, 10 – гидравлическое рабочее тело, 11 – резьбовое отверстие, 12 – винт.

Сборный резец эксплуатируется сле-

дующим образом. При не завинченном винте 12 (см. рис. 1) режущая пластина 3 до упора вставляется в гнездо 2. Затем винт 12 завинчивается в резьбовое отвер-стие 11, обеспечивая давление на гидрав-лическое рабочее тело 10, которое переда-ет давление на прижимной элемент 6, который в свою очередь фиксирует режу-щую пластину 3 в гнезде 2 (надежная

затяжка режущей пластины 3 в гнезде 2 может быть достигнута при повороте винта 12 в пределах одного оборота при рациональном подборе геометрических параметров резьбового отверстия 11, винта 12 и прижимного элемента 6). Для смены изношенной режущей пластины 3 винт 12 отпускается (в пределах того же оборота), режущая пластина 3 извлекает-ся из гнезда 2, на ее место помещается

101

новая, осуществляется затяжка режущей пластины, резец готов к работе.

Изложенное позволяет сделать вывод о том, что поставленная задача – упроще-ние и ускорение замены режущей пласти-ны с исключением операции снятия при-жимной планки – решена, а заявленный технический результат – повышение экс-плуатационной эффективности сборного резца путем снижения длительности и сложности замены режущей пластины – достигнут. На предложенное техническое решение получен патент [7].


1. Справочник конструктора-инструмента-льщика: Под общ. ред. В.И. Баранчикова. – М.: Машиностроение, 1994. – 560с.

2. А.с. 1565593 СССР, МПК B23B 27/16. Сбор-ный режущий инструмент [Текст] / Катаева Е.В., Казаков В.И., Сарбучева Л.Е., Турлак А.Ф.; заяви-тель и патентообладатель предприятие п/я В-

2190. – №4493275/25-08; заявл. 08.08.1988; опубл. 23.05.1990, Бюл. №19.

3. Патент на изобретение RUS 2254966 Пря-мозубый долбяк Седов Б.Е., Романов В.Б. 11.09.2003

4. Седов Б.Е., Романов В.Б. Повышение точ-ности профилирования прямозубых долбяков // СТИН. 2004. № 9. С. 21-24.

5. Седов Б.Е., Романов В.Б. Профилирование прямозубых геометрически точных долбяков // СТИН. 2005. № 9. С. 6-9.

6. Grechishnikov V.A., Petukhov Y.E., Pivkin P.M., Isaev A.V., Romanov V.B., Domnin P.V. Lathe turning of complex-shaped parts providing desired surface microrelief // Russian Engineering Research. 2016. Т. 36. № 3. С. 229-231.

7. Пат. 178 665 Российская Федерация, МПК B23B 27/16. Сборный резец / Гречишников В.А., Пивкин П.М., Романов В.Б., Геккер И.Р., Шеголев А.К., Янин Н.П.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН" (RU). – №2017109133; заявл. 20.03.2017; опубл. 16.04.2018, Бюл. № 11.

УДК 004.946

Романов Н.С., Макаров А.А., Саватеев С.И. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ

ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ

В статье рассматриваются перспективы развития и использования технологии вирту-альной реальности, а также проанализированы современные подходы применения технологии в различных отраслях экономики.

Виртуальная реальность, цифровой двой-ник, машиностроительное производство, вирту-альный тренажер, WebVR.

ехнологии виртуальной реально-сти успешно применяются и раз-

виваются в различных отраслях экономи-ки. Эксперты считают, что к 2022 году ры-нок виртуальной реальности достигнет в среднем 13 миллиардов долларов, а сово-купная аудитория к 2025 году составит 315 миллионов пользователей. Производители VR-гарнитур стремятся удешевить процесс создания технологий виртуальной реаль-ности в производстве и тем самым снизить ценник на гарнитуры для привлечения большего количества пользователей. По-этому многие компании нацелились на

создание автономных гарнитур, которые не будут требовать подключения к персо-нальному компьютеру или смартфону и будут обладать достаточно мощными тех-ническими характеристиками для работы в высоком разрешении.

Также разработчики создают новые решения для достижения полного сенсор-ного погружения с применением не только слуховых и визуальных ощущений, но так-же c помощью чувств осязания, обоняния и вкуса. Больше всех преуспела в этом направлении фирма «Sensiks», продукт которой представляет собой мультисен-сорную опытную кабину, где аудио и визу-альные ощущения синхронизированы с ароматом, температурой, потоком воздуха, дрожью, вкусом и частотой света. Стимули-руя все чувства, одновременно человек полностью погрузится в виртуальную сре-ду [1]. Одним из перспективных направле-

Т

102

ний применения виртуальной реальности является машиностроительная отрасль.

Современные VR-решения позволяют производить испытания продукта до его производства. Тем самым, можно лучше оптимизировать продукт, пересмотреть техническое задание и избежать множе-ства ошибок.

Главной тенденцией в машинострои-тельном производстве является исполь-зование технологии цифровых двойников. Цифровой двойник используется на всех жизненных стадиях изделия. Данные он получает с датчиков и на основе этих дан-ных строится цифровая копия реального объекта с максимальной погрешностью в 5 процентов. Применение технологии виртуальной реальности в цифровом двойнике решает вопросы визуализации данных, тем самым делает работу кон-структоров более эффективной.

Корпорация «Ростех» запустила проект по внедрению технологии виртуальной реальности при создании цифрового двой-ника газотурбинного двигателя для само-лета СУ-57. В корпорации отмечают, что цифровизация всех этапов жизненного цикла продукта становится ключевым фактором конкурентоспособности. Сокра-щаются сроки вывода продукта на рынок, снижается стоимость разработки, умень-шаются эксплуатационные расходы [2].

Виртуальные тренажеры позволяют сократить расходы на обучения сотрудни-ков предприятий. Ученые утверждают, что 80 процентов информации мы полу-чаем через глаза, поэтому виртуальная реальность является эффективным сред-ством для запоминания новой информа-ции. Виртуальный тренажер является намного менее затратным средством по

сравнению с традиционными программа-ми обучения. Сотруднику требуется вир-туальный шлем и программа, в которой человек будет отрабатывать свои навыки, не затрагивая реальное производство.

Одной из перспективных технологий является WebVR, который позволяет со-здавать кроссплатформенные решения. На данный момент разработано достаточ-но малое количество программ для вирту-альной реальности, поэтому массовый процесс внедрения VR замедляется. Мно-гие компании считают, что WebVR может быть решением проблемы с контентом из-за того что технология работает через браузер и не требует установки на персо-нальный компьютер.

Стоит отметить, что виртуальная ре-альность развивается и в сфере развлече-ний. Существуют программы, которые в виртуальной среде позволяют путеше-ствовать в любой точке мира. Тем самым, экономятся деньги на поездках, а также появляется возможнсть побывать в труд-нодоступных местах.

Таким образом, можно сделать вывод, что технология виртуальной реальности является перспективной. С каждым годом она будет все больше широко востребова-на как на производстве для улучшения эффективности работы предприятия, так и в других сферах.


1. Sensiks [Электронный ресурс]. – Режим до-ступа: https://www.sensiks.com/#sensoryreality.

2. ОДК объединит "цифровые двойники" и виртуальную реальность [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.comnews.ru/digital-economy/content/121995/2019-09-13/odk-obedinit-cifrovye-dvoyniki-i-virtualnuyu-realnost.

УДК 004.93'14

Саватеев С.И., Саватеев В.И., Шлаев В.И., Васильев Д.М. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

МАШИННОГО ЗРЕНИЯ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ПРОИЗВОДСТВЕ

В статье рассматриваются перспективы развития и использования технологий машин-ного зрения в промышленности и производстве,

а также проанализированы современные подхо-ды применения технологии в различных отрас-лях промышленности и производства.

https://www.sensiks.com/#sensoryreality

http://www.comnews.ru/digital-economy/content/121995/2019-09-13/odk-obedinit-cifrovye-dvoyniki-i-virtualnuyu-realnost



103

Машинное зрение, распознавание объектов, обработка данных с изображения, робототехника.

ашинное зрение успешно при-меняются во всех отраслях жиз-

недеятельности человека. Системы авто-матического распознавания объектов с кадра, серии кадров, позволяют опреде-лять количество и типы объектов, пара-метры объекта, для распознавания, ре-конструкции и сегментации изображения. Такие системы применяются для:

крупной промышленности; систем безопасности в промышлен-

ных условиях; в медицине для более точной поста-

новки диагноза; контроля качества производимой

продукции; визуального контроля и управления; контроля автоматизированных транс-

портных средств. Уже сегодня, используя системы ма-

шинного зрения на производстве, мы можем добиться огромного прироста скорости обработки визуальной инфор-мации и увеличения качества выпускае-мой продукции, что позволит исключить человеческий фактор и автоматизировать любой сложный технологический процесс.

Эксперты считают, что к 2040 году машинное зрение охватит все сферы нашей жизнедеятельности, уже в 2017 году мировой рынок машинного зрения преодолел отметку в 9.2 млрд. долларов США и ожидается, что к 2023 году он пре-одолеет оценку в 48.3 млрд. долларов США, в России по данным CARG с 2018 по 2025 год объем рынка составит от 35 до 80 млрд. рублей. Ведущими регионами мира по использования машинного зре-ния считаются: Азиатско-Тихоокеанский регион (около 32%); Северная Америка (около 27%); Европа (около 22%).

Классифицируя задачу машинного зрения, можно выделить следующие направления:

машинное зрение, работающее в ре-альном времени с видеопотоком (серией кадров);

машинное зрение, работающее с од-ним кадром.

Системы, работающие с серией кадров (видеопотоком), позволяют в реальном

времени определять движение объектов, по трем измерениям: физическим, про-странственном, временном. Данные си-стемы используются в охранном и про-мышленном секторе, например для кор-ректирования пути беспилотного роботи-зированного движущегося средства, опре-деления скорости и направления движе-ния, определения посторонних движу-щихся объектов на видеопотоке. Про-граммно-аппаратный комплекс AxxonNext [1], применяется в сфере охранного ви-деонаблюдения и позволяет отслеживать перемещение объектов в пространстве и времени, фиксирует информацию об объ-екте в базе данных: его относительные размеры, скорость и траекторию движе-ния, а также дату и время события. Под-счет объектов на изображение, например, людей или животных, данная видео ана-литика распознает в потоке кадров от-дельные объекты и подсчитывает их. На основе таких данных можно делать выво-ды о перемещение стаи животных в их среде обитания, загруженности муници-пальных объектов в определенные про-межутки времени и многого другого. Та-кие системы использую видео камеры высокого разрешения со специальным программным обеспечением, которое занимается анализом полученной инфор-мации в реальном времени.

Робототехника используется в про-мышленной и отраслевой сфере, в произ-водстве роботы заменяют человека, робо-тизированная конвейерная лента по про-изводству товара, сокращает время изго-товления по сравнению с человеком в десятки раз. Также робототехника ис-пользуется в беспилотниках и системах автопилота (автоматической коррекции устойчивости) автомобиля, в компании Tesla [2] используется обработка данных с серии кадров в реальном времени, что позволяет следить за траекторией движе-ния автомобиля, скоростью и его позици-онирования в общем потоке, также она предотвращает сближение спопутным транспортом и снижает риск аварийной ситуации на дороге. И это только малая часть использования машинного зрения в повседневной жизни, которая необходима для облегчения и модернизации устано-вившихся канонов.

М

104

Таки образом можно сделать вывод, что технология машинного зрения уже давно переместилась из научной фанта-стики в область практического примене-ния в промышленности. Системы машин-ного зрения используют все шире. Каж-дый раз, когда требуется выполнять уто-мительную работу по распознаванию с высокой скоростью и точностью, особенно в труднодоступных местах, техническое зрение оказывается идеальным решением для оптимизации производства. Сокраще-ние затрат привело к возросшей окупае-мости и удешевлению совокупной стои-мости владения, что способствовало и дальнейшему внедрению систем машин-ного зрения. Новейшие платформы аппа-

ратных средств обеспечивают большее удобство для пользователей и более вы-сокую совместимость компонентов по сравнению с предыдущими поколени-ями. В свою очередь, развитие аппаратных мощностей предусматривает высокое разрешение, а также оперативную и пол-ностью цифровую обработку данных.


1. Программно-аппаратный комплекс Axx-onNet [Электронный ресурс]. – Режим доступа https://axxonnet.com.

2. Автопилот тесла: стратегия реализации [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://habr.com/ru/post/442986.

УДК 004.4

Сафаров Х.С. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИНТЕРОПЕРАБЕЛЬНОСТИ ВИРТУАЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРИЙ И ВИРТУАЛЬНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

В статье рассмотрены актуальные пробле-мы обеспечения интероперабельности вирту-альных лабораторий и виртуальных экспери-ментов в автоматизированных информацион-ных системах электронного обучения.

Виртуальная лаборатория, интеропера-бельность, виртуальный эксперимент, элек-тронная образовательная среда, автоматизиро-ванная информационная система электронного обучения.

настоящее время во всем мире и в России интенсивно развиваются

исследования и разработки по созданию виртуальных лабораторий и виртуальных экспериментов (далее ВЛ, ВЭ) и интегра-ции их в единую систему. В связи с тем, что ВЛ/ВЭ реализуются на различных программно-аппаратных платформах, возникает проблема их совместимости и взаимодействия, получившая название «проблема интероперабельности», кото-рая, как и для информационных систем других классов, решается на основе ис-пользования согласованных наборов стандартов информационно коммуника-ционных технологий (ИКТ-стандартов) –

профилей интероперабельности [1]. Не-смотря на то, что проблемой интеропера-бельности ВЛ/ВЭ занимается достаточно большое количество организаций и от-дельных исследователей, эта проблема до конца нигде не получила окончательного решения.

В России, в основном, пока принципы обеспечения интероперабельности прак-тически не используются, имеются лишь отдельные публикации [2,5,7]. Исходя из этого и на основании зафиксированного в ГОСТ Р55062-2012 [2] подхода к обеспече-нию интероперабельности, предложено решение проблемы применительно к области ВЛ/ВЭ. Предложенное решение в значительной степени облегчено появле-нием ГОСТ Р 57721-2017 [3] «Информаци-онно-коммуникационные технологии в образовании. Эксперимент виртуальный. Общие положения», в котором зафиксиро-ваны основные понятия и положения в области ВЛ/ВЭ.

Согласно определению, данному в ГОСТ Р 55062-2012: «Интероперабель-ность – способность двух и более систем

В

105

или элементов обмениваться информаци-ей и использовать эту информацию» [4].

Тем не менее термин «интеропера-бельность» означает не просто «обмен и использование информации», но и обеспе-чение взаимодействия участников, для чего должно быть достигнуто общее пони-мание целей и методов взаимодействия [8]. Этот термин на современном этапе эволю-ции означает также полную автоматиче-скую интерпретацию принимающей си-стемой смысла передаваемой информации.

Семантическая интероперабель-ность - способность любых взаимодей-ствующих в процессе коммуникации ИС одинаковым образом понимать смысл информации, которой они обмениваются [2]. Для дальнейшего изложения важно указать на разницу между понятием «ин-тегрированная система» и «интеропера-бельная система». В соответствии с ГОСТ Р 55062-2012:

Интегрированная система – система, в которой все входящие в неё подсистемы работают по единому алгоритму, т.е. име-ет единую точку управления.

Интероперабельная система – си-стема, в которой входящие в неё подси-стемы работают по независимым алго-ритмам, не имеют единой точки управле-ния, всё управление определяется единым набором стандартов – профилем интеро-перабельности.

Таким образом, в интероперабельных системах управление осуществляется профилем, т.е. стандартами, а в интегри-рованных управление ведется из единой точки управления, а стандарты играют вспомогательную роль. Следует подчерк-нуть, что интеграция представляет собой этап перед обеспечением интеропера-бельности.

Вопросами стандартизации СЭО зани-мается целый ряд международных ассо-циаций и отдельных организаций. Самые значимые с точки зрения проблемы инте-роперабельности организации в области СЭО являются: ADL/SCORM, AICC, IMS, IEEE-LTSC, CEN/ISSS WS-LT, ISO/IEC JTC1-SC36, DCMI, WebDAV, HR-XML, W3C. Все они играют значительную роль в разви-тии ЭО, однако, как показывает опыт в

области АИС других классов, для решения проблемы интероперабельности в ВЛ/ВЭ нужен комплексный подход, который содержал бы концепцию, модель, архи-тектуру, перечень необходимых стандар-тов, которые войдут в профиль[6].

Заключение Виртуальные лабораторий и экспери-

менты, и их объединение между собой должны реализоваться на основе принци-пов интероперабельности, о чем говорит весь международный опыт. В настоящее время большинство ВЛ/ВЭ представляют собой интегрированные, а не интеропера-бельные системы.

Список литературы 1. Технология открытых систем. / под ре-

дакцией А.Я. Олейникова. – М.: ЯнусК, 2004. - 288 с., илл. Доступ с сайта BookFi. URL: http://bookfi.net/book/505455

2. ГОСТ Р 55062-2012 Информационные технологии (ИТ). Системы промышленной авто-матизации и их интеграция. Интероперабель-ность. Основные положения. Введ. 2013-09-01. М.: Стандартинформ, 2012. 12 с. [Электронный ресурс] URL: http://docs.cntd.ru/document/1200102958

3. ГОСТ Р 57721- 2017 Информационно-коммуникационные технологии в образовании. Эксперимент виртуальный. Общие положения. Введ. 2018-09-01. М.: Стандартинформ, 2017. [Электронный ресурс] URL: http://docs.cntd.ru/document/437178179

4. Folmer E., Verhoosel J. State of the Art on Se-mantic IS Standardization, Interoperability & Quality [Электронный ресурс]. URL: https://pdfs.semanticscholar.org/5fb9/67b3f5b6ce82b8e0282ce435a48203cc1914.pdf

5. Исследование и разработка средств обес-печения интероперабельности электронных информационных ресурсов научной информа-ции. [Электронный ресурс]: TEXTARCHIVE.RU. Режим доступа: http://textarchive.ru/c-1583315- p2.html

6. Сосенушкин С. Е. Виртуальный экспери-мент как объект стандартизации. // ИТ-Стандарт. 2016. № 2 (7). С. 43-45.

7. Сосенушкин С.Е. Концепция стандартиза-ции виртуальных лабораторий и экспериментов // Виртуальное моделирование, прототипиро-вание и промышленный дизайн / Материалы II Международной научно-практической конфе-ренции. 2016. С. 341-346.

8. ISO/IEC/JTC 1/SC 36 №3189, «Information technology for learning, education and training Secretariat: KATS (Korea)», date: 13.10.2015.

http://bookfi.net/book/505455

http://docs.cntd.ru/document/1200102958

http://docs.cntd.ru/document/437178179

https://pdfs.semanticscholar.org/5fb9/67b3f5b6ce82b8e0282ce435a48203cc1914.pdf

https://pdfs.semanticscholar.org/5fb9/67b3f5b6ce82b8e0282ce435a48203cc1914.pdf

106

УДК 621.98.043 Сидоров А.А. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГОРЯЧЕЙ ЛИСТОВОЙ

ШТАМПОВКИ С ЗАКАЛКОЙ В ШТАМПАХ

В настоящей работе представлены резуль-таты моделирования процесса глубокой вытяж-ки и закалки детали центральная стойка в ком-мерческом программном пакете DEFORM 2D.

Горячая листовая штамповка, закалка в штампах.

ведение. Процессы горячей ли-стовой штамповки находят все

большее и большее применение в автомо-бильной промышленности [1]. В настоящее время эти процессы применяются для штамповки деталей шасси автомобиля, в частности стоек, различных усилителей, бамперов и рейлингов. Это обусловлено все более и более возрастающими требовани-ями, предъявляемыми к пассивной без-опасности кузова, а как следствие к меха-ническим свойствам несущих деталей, и необходимостью облегчения массы авто-мобиля для экономии потребления топли-ва. Наиболее распространёнными сталя-ми, применяемыми для горячей листовой штамповки ведущими мировыми авто-производителями, являются стали с высо-ким содержанием бора 20MnB5, 22MnB5, 27MnCrB5 и т.д. [2]. Эти стали хорошо деформируются при температурах выше температуры аустенизации, а их закалка в штампе позволяет получить мартенсит-ную структуру, характеризующуюся вы-сокой прочностью, при сравнительно небольших скоростях охлаждения и при практически полном отсутствии пружи-нения. Проблемой отечественного авто-мобилестроения является то, что произ-водство подобных сталей еще не до конца освоено отечественной металлургической промышленностью.

Для проектирования процессов горя-чей листовой штамповки немаловажным моментом является компьютерное моде-лирование. Оно позволяет прогнозировать течение металла в штампе и как следствие штампуемость детали, а так же, и это глав-ное, изменение температурных полей в заготовке в течение процесса. Изменение

температурных полей влечет за собой фа-зовые превращения, которые оказывают решающее влияние на механические свой-ства штампуемой детали. В работах [3,4] приведены результаты моделирования процесса горячей листовой штамповки в коммерческом программном пакете Simulia-Abaqus. А настоящей же работе представлены результаты моделирования процесса глубокой вытяжки и закалки детали центральная стойка в коммерче-ском программном пакете DEFORM 2D.

Методика моделирования Программный комплекс DEFORM по-

строен на методе конечных элементов, основные принципы которого, примени-тельно к задачам пластического дефор-мирования, изложены в работе [5].

Создание конечно-элементной моде-ли процесса горячей листовой штамповки детали средняя стойка можно разделить на три основные составляющие:

Построение геометрической модели процесса, включающей в себя геометрию штамповой оснастки и геометрию исход-ной заготовки, разбитую на сетку конеч-ных элементов. Для упрощения, задача решалась в плоской постановке с исполь-зованием плоских конечных элементов, т.е. моделировалось поведение сечения стойки и сечения штампов (рисунок 1).

Определение свойств материала, а именно кривых деформационного упроч-нения на всем диапазоне температур штамповки и изотермических диаграмм фазовых переходов. Расчет свойств мате-риала стали 22MnB5 проводили в про-граммном пакете JMatPro в сотрудниче-стве с дистрибьютором этого программ-ного пакета на территории России, компа-нией ТЕСИС.

Определение граничных условий про-цесса штамповки (факторы трения и коэф-фициенты теплоотдачи между заготовкой и инструментом) и процесса закалки. Важ-но отметить, что в рамках данной модели

В

107

процесс закалки моделировался упрощен-но, увеличением стандартного коэффици-ента конвективной теплоотдачи между заготовкой и инструментом до 11 кВт/м2К. В реальных же условиях производства принято использовать теплоотводящие каналы, которые могут привести к сильной неравномерности теплоотдачи по поверх-ности заготовки. Моделирование теплоот-водящих каналов является следующей задачей, которую планируется решать в рамках тематики данной работы.

Результаты моделирования и об-суждение

Как было сформулировано выше, ос-новными предметами анализа при моде-лировании процесса горячей штамповки является штампуемость детали (отсут-ствие разрывов) и механические свойства после закалки. На Рисунке 2 приведено распределение коэффициента оценки поврежденности металла Кокрофта-Латема [6]. Т.к. ее максимальное значение

не превышает 0.3, а даже в холодном со-стоянии известно, что критическое значе-ния этого коэффициента варьируется от 0.4 до 0.6, в зависимости от материала, может быть принята гипотеза об отсут-ствии разрывом при штамповке.

На Рисунке 3 приведено распределе-ние фазового состава (преимущественно мартенсита) после закалки и распределе-ние твердости по Роквеллу. Расчет твер-дости поверхности заготовки вели по «правилу смеси», т.е. каждая фазовая со-ставляющая материала характеризова-лась своей твердостью, а результирующая твердость в материальной точке детали соответственно завесила от превалирую-щей в ней фазы.

Хорошо видно, что во всем сечении за-готовки в результате закалки аустенитная структура преобразовалась в мартенсит (более 97% объема материала) и, как следствие, показатель твердости по Ро-квеллу составляет не менее 67 единиц.

Рисунок 1. Схема штампового перехода в начале процесса (слева) и в конце процесса

(справа)

Рисунок 2. Распределение коэффициента Кокрофта-Латема после штамповки

108

Рисунок 3. Распределение мартенсита в заготовке (слева)

распределение твердости по Роквеллу HRC

Заключение Проведено компьютерное моделиро-

вание процесса горячей штамповки с по-следующей закалкой в штампе. Модели-рование показало, что конфигурация де-тали и режим деформирования позволяет получить деталь без разрывов, а режим закалки в штампе обеспечить высокие механические свойства изделия.

Список литературы 1. Karbasian H., Tekkaya A.E.: Journal of Materi-

als Processing Technology, 210(2010)2103-2118 2. Naderi, M., 2007. Hot stamping of ultra high

strength steels. Doctoral Theses, RWTH Aachen. 3. H. Steinbeiss, H. So, T. Michelitsch and H.

Hoffmann: Prod. Eng. Res. Dev., 1 (2007), 149. 4. Lv, Mengmeng & Gu, Zhengwei & Li, Xin & Xu,

Hong. (2016). Optimal Design for Cooling System of Hot Stamping Dies. ISIJ International. 56. 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2016-191.

5. Oh S. I., Altan T. Metal forming and the finite-element method. – Oxford university press, 1989.

6. Cockcroft M. G., Latham D. J. Ductility and the workability of metals //J Inst Metals. 1968. Т. 96. №. 1. С. 33-39.

УДК 621.77.014 Сосенушкин А.Е. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ

В ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ КАНАЛАХ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ КОНСТРУКЦИОННЫХ МЕТАЛЛОВ С СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ

В работе представлены зависимости энер-госиловых и деформационных параметров про-цесса равноканального углового прессования в параллельных каналах, полученные в результате математического моделирования с помощью энергетического метода верхней оценки.

Равноканальное прессование, удельная си-ла, накопленная интенсивность деформации, суммарные сдвиговые деформации.

а современном этапе развития техники ни одна отрасль про-

мышленного производства не может обойтись без использования конструкци-онных материалов. Это касается кон-струкционных сталей, цветных сплавов на основе алюминия и меди, легких и проч-

ных титановых и магниевых сплавов, а также никелевых сплавов. Области при-менения перечисленных материалов об-ширны – это авиа- и ракетостроение, энергетическое и транспортное машино-строение, бытовая и медицинская техни-ка. Всюду требуются легкие и прочные конструкции, отвечающие условиям экс-плуатации и экологическим требованиям, имеющие повышенный ресурс и умерен-ную стоимость. Поэтому используемые в машиностроении материалы должны обладать, по меньшей мере, повышенным комплексом механических характеристик и в то же время иметь хорошую обрабаты-ваемость.

Н

109

В последнее время большой интерес исследователей вызывает способ равно-канального углового прессования и его модификации. За сравнительно малое число проходов заготовки через пересе-кающиеся каналы матрицы добиваются больших значений накопленных сдвиго-вых деформаций, что обеспечивает полу-чение субмикрокристаллической струк-туры с уникальным комплексом проч-ностных и пластических свойств металли-ческих материалов.

Выбранный метод верхней оценки [2] позволяет оценить силовые параметры выдавливания в параллельных каналах. При решении данной задачи необходимо принять ряд допущений, среди которых следующие: инструмент является непро-ницаемым; на поверхностях контакта инструмента с заготовкой силы трения пропорциональны нормальному напря-жения σн; переход жесткопластического материала заготовки в пластическое со-стояние осуществляется скачком в полном соответствии с энергетическим условием пластичности Мизеса, при равенстве ин-тенсивности нормальных напряжений пределу текучести σi = σS.

В соответствии со схемой разбиения,

представленной на рисунке 3а, один из очагов деформации на линии пересечения каналов матрицы, условно делится на жесткие блоки 1, 2, 3, 4, которые скользят друг относительно друга и по границе с жесткой недеформируемой областью 5.

Количество, форму и размеры блоков определяют произвольным образом. На границах блоков касательные напряже-ния принимают максимальные значения τk = k, на свободных границах τk = 0, а на контактных поверхностях изменяются по закону Э. Зибеля [1]:

3

m2mk2 s

k

== , (1)

где m - фактор трения (0≤m≤1,0);3

k S= –

постоянная пластичности. Для определения силы деформирова-

ния необходимо составить уравнение баланса мощностей, в которое входят мощность внутренних и мощность внеш-них сил. Жесткость блоков по условию

определяет мгновенную мощность внут-ренних сил, в том числе и контактное трение по выражению [3]:

= ijijijk bluW , (2)

где iju – скорость относительного пере-

мещения i и j блоков; lij – длина контакт-ной границы i и j блоков, при плоской деформации; bij – длина проекции пло-щадки контакта в направлении оси y.

Активная мощность определяется произведением развиваемой деформиру-ющей силы P на соответствующую ско-

рость перемещения 0u :

0uPWA = , (3)

Из условия равенства мощностей, раз-виваемых внутренними (2) и внешними (3) силами находим верхнюю оценку силы выдавливания:

.u

bluP

0

ijijijk

= (4)

Принимая во внимание значение ши-рины канала матрицы a, в случае плоской деформации удельная сила выразится:

.au

lup

0

ijijk

= (5)

Рассмотрим пластическую область вблизи линии пересечения приемного и промежуточного каналов (см. рис. 1), раз-бив очаг деформации на жесткие блоки в виде треугольников, как показано на ри-сунке 3а. Для учета радиуса сопряжения каналов r, проходящего через точки А, K, C, заменим дуги одноименными хордами AK и KC. В виду малости r большой ошибки в длинах не возникнет. Необходимые дли-ны линий стыка жестких блоков, другими словами длины линий разрыва скоростей перемещений, вычислим из геометриче-ских соображений, для чего воспользуемся теоремой Пифагора, теоремой косинусов, теоремой об отношении сторон треуголь-ника, а также тригонометрическими пре-образованиями. В соответствии со схемой разбиения пластической области на жест-кие блоки построен годограф скоростей перемещений согласно известным прави-лам построения - параллельным перено-сом линий границ жестких блоков. Дан-ный годограф изображен на рисунке 1б.

110

а)

б)

Рисунок 1. Схема разбиения пластической области на жесткие блоки (а) и годограф скоростей перемещений (б)

Согласно методу верхней оценки удельной силы интенсивного деформирования выдавливанием в параллельных каналах необходимо из вычисленных компонентов составить уравнение баланса мощности:

( ) 01заг04040303020234342323121201 vkml2vlvlvlvlvlvlkvaP ++++++= , (6)

где 3

k s= – постоянная пластичности;

mk2k = – касательные напряжения на

контактной поверхности. Установлена взаимосвязь

безразмерной удельной силы интенсивного пластического деформирования выдавливанием в параллельных каналах по предложенной схеме с геометрическими параметрами каналов. На рисунке 2а показано влияние радиуса сопряжения каналов при различных углах их пересечения. При уменьшении угла перечения каналов и

радиуса их сопряжения безразмерная удельная сила возрастает, при этом характер изменения силы нелинейный.

Влияние угла пересечения каналов при фиксированных радиусах сопряжения каналов показано на рисунке 2б .

При увеличении фактора трения безразмерная удельная сила возрастает по линейному закону (рисунок 2в).

Поскольку радиусы сопряжения каналов малы по сравнению с размерами каналов, их значения незначительно влияют на величину силовых параметров. В диапазоне изменения радиуса от 1,5 до 5,0 мм существенных изменений безразмерной удельной силы не наблюдается.

111

Таблица 1. Длины линий разрыва и компоненты скоростей Индек-

сы i-j

ijl ijv nijv

1-2

+ 2

2

2

ctga

R1a

−

+

+

a

Rctgarctg

24sin

24cosv01

1ctg

a

R

v

22

2

01

+

2-3 )sin1(

a

R21

sina

)sin1(Ra

22

22

−−+

− ( )

−

+

+

+

a

Rctgarctg

24sin1ctg

a

R

CKOAKOsinv

2

2

2

01

( ) ( )−−+

−sin1

a

R21

sin

sin1

a

R

v

2

2

2

2

01

3-4 +− 2

2

22 ctg

a

Rcos

a

R41a

( )OCNsin

OCNKCOsinv03

−−

+− 22

22

01

ctga

Rcos

a

R41

v

0-2

)24

cos(

sin

a

Ra

−

a

Rctgarctg

24sin1ctg

a

R

v

22

2

01

−

+

+

-

0-3 ( )

( )

( )

( )( )

−−+

−

−

++

−−

−

−−+

−

sin1a

R21

sin

sin1

a

R

24cos

sin2

sin2cossin

sin12

24cos

cos

a

R

arccossin

sin1a

R21

sin

sin1

a

R

v

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

01

-

0-4

− ctg

a

R2sina

+− 2

2

22

01

ctga

Rcos

a

R41

v -

Примечание:

−

=

2sinctga

R

2cosarctgOCN ;

( ) ( )−−+

−

−

+

+

=

sin1a

R21

sin

sin1

a

R

a

Rctgartg

42sinctg

a

R1

arcsinAKO

2

2

2

2

2

2

;

( )

( ) ( )−−+

−

−

++

−−

−

=

sin1a

R21

sin

sin1

a

R

24cos

sin2

sin2cossin

sin12

24cos

cos

a

R

arccosCKO

2

2

2

2

2

2

;

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

22

22

2

2

2

2

sin2cossin2cos

sin1a

R21

sin

sin1

a

R

24cos

sin4

sin

sin12

24cos

cos

a

R2

sin

sin12

24cos

cos

a

R

1

ctga

Rcos

a

R41

sin1a

R21

sin

sin1

a

R

arcsinKCO

+++

−−+

−

−

−−

−

+

−−

−

−

+−

−−+

−

=

112

а)

б)

в)

Рисунок 2. Изменение безразмерной удельной силы деформирования при варьировании управляющими параметрами: а, б - r и ; в – фактором трения m

Математическая модель позволила выявить влияние на суммарные деформации сдвига за один проход заготовки через параллельные каналы управляющих параметров – радиуса сопряжения каналов и угла их пересечения. Это влияние зафиксировано графиками, представленными на рисунке 3. С увеличением радиуса сопряжения каналов и угла их пересечения суммарные деформации сдвига уменьшаются. Также выявлена зависимость накопленной ин-

тенсивности деформаций за один переход от управляющих параметров - радиуса сопряжения каналов и угла их пересечения. Графики на рисунке 4 показывают эту зависимость. Так как параметры деформи-рованного состяния заготовки являются зависимыми величинами, то характер их изменения схож. И в этом случае с увеличе-нием радиуса сопряжения каналов и угла их пересечения накопленная интенсив-ность деформации уменьшается.

113

а)

б)

Рисунок 3. Влияние геометрических параметров каналов на суммарные деформации сдвига за один переход: а – радиуса сопряжения каналов; б – угла пересечения каналов

а)

б)

Рисунок 4. Влияние геометрических параметров каналов на накопленную интенсивность деформации за один переход: а – радиуса сопряжения каналов;

б – угла пересечения каналов

114

Список литературы 1. Бердин, В.К. Численное моделирование

интенсивного пластического деформирования меди равноканальным угловым прессованием / В.К. Бердин, А.А. Смолянов // Кузнечно-штамповочное производство: перспективы и развитие. Екатеринбург ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2005. С.140-147.

2. Колмогоров, В.Л. Механика обработки ме-таллов давлением / В.Л. Колмогоров. М.: Метал-лургия, 1986. 688с.

3. Утяшев, Ф.З. Связь между деформирован-ным и структурным состоянием металла при интенсивной пластической деформации / Ф.З. Утяшев // Кузнечно-штамповочное производ-ство. Обработка металлов давлением. 2011. №7. С.31-36.

УДК 369.223.256

Сурков К.П., Бабенко Е.В. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 3D МОДЕЛЬЮ

БИОНИЧЕСКОГО ПРОТЕЗА КИСТИ РУКИ

В докладе представлены результаты разра-ботки 3D модели бионического протеза верхних конечностей. Актуальность работы обусловлена необходимостью развития отечественного рынка в сфере протезирования, путем усовер-шенствования процессов создания системы управления и проектирования искусственных аналогов, структурно и функционально имити-рующих работу утраченного органа, что форми-рует доступную ценовую политику.

Бионический протез, 3D модель, система управления.

статье представлена разработка системы управления и проектиро-

вание 3D модели бионического протеза кисти руки, которая соответствует техни-ческим требованиям следующих нацио-нальных и государственных стандартов: ГОСТ Р 56138-2014, ГОСТ Р 52144-2009, ГОСТ Р ИСО/МЭК 25010-2015. Основой любой системы управления манипулято-рами, к котором относится бионический протез, является микроконтроллер. Он выполняет вычислительные операции, управляет периферией и интерфейсами.

После анализа существующих систем управления бионическими протезами был выбран микроконтроллер ATmega328, на плате Arduino, который соответствует всем требованиям функциональности ценовой политике. Управление основывается на считывании электрических импульсов с мышц. Считывание импульсов происходит с помощью ЭКГ-платы. Она имеет компакт-ный размер и позволяет достичь требуе-мых критериев точности измерений. На плату данные передаются с помощью элек-тродов, подключенных к мышцам. Далее, с помощью платы импульсы конвертируется в числовой формат и переходят к про-граммному модулю, написанному на объ-ектно-ориентированном языке C#. Модуль отфильтровывает помехи, анализирует полученный массив и переводит его в про-стой набор команд, поддерживаемый мик-роконтроллером ATmega328. В свою оче-редь, микроконтроллер на базе получен-ных команд, распределяет их по потокам, подключенным к сервоприводам.

Рисунок 1. Графическая схема работы

В

115

На этапе анализа конструкционных особенностей существующих протезов, были сформулированы следующие требо-вания к 3D модели:

Модель осуществляется из полиамида с добавкой дисульфида молибдена. Поли-амиды – пластмассы на основе линейных синтетических высокомолекулярных со-единений. Добавка дисульфида молибдена снижает коэффициент трения и в отличие от графита хорошо удерживается в массе полиамида. Модель должна вмещать в себе модули движения (сервоприводы). На рисунке 2 изображено размещение сервоприводов внутри кисти, которое позволяет отказаться от длинных переда-точных валов, что в свою очередь влияет на уменьшение веса и размеров протеза.

Рисунок 2. Собранная модель и

замещенные в ней сервоприводы

Модель должна быть исполнена с ми-нимальным количеством деталей. Ис-пользование минимального числа эле-ментов позволяет достичь модульности конструкции и значительному уменьше-нию затрат на материалы.

Соединение между деталями должно быть однотипным. Однотипные соедине-ния, представленные на рисунке 3, позво-ляют достигнуть максимального удобства обслуживания и наибольшей скорости замены деталей.

Рисунок 3. 3D-модель пальца с большим

количеством соединений

Таким образом, повышение эффек-тивности производства искусственных аналогов, структурно и функционально имитирующих работу утраченного органа, осуществляется с помощью упрощения конструкции и минимизации затрат на обслуживание.

Список литературы 1. ГОСТ Р 56138-2014 Протезы верхних ко-

нечностей. Технические требования. 2. ГОСТ Р 52114-2009 Узлы механических

протезов верхних конечностей. Технические требования и методы испытаний.

3. ГОСТ Р ИСО/МЭК 25010-2015 Информа-ционные технологии (ИТ). Системная и про-граммная инженерия. Требования и оценка качества систем и программного обеспечения (SQuaRE). Модели качества систем и программ-ных продуктов.

УДК 51-74 Феофанов А.Н., Гачина А. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТОВ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПИЩЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА

В настоящей статье проанализирована акту-альность разработки автоматизированной систе-мы выбора элементов управления технологиче-ского оборудования с целью повышения эффек-тивности предприятий пищевого производства.

Элементы управления технологического оборудования, автоматизированная система управления, пищевое производство.

116

настоящее время здоровому об-разу жизни уделяется большое

внимания, особенно для социальных групп населения. На состояние здоровья сильно влияет качество употребляемых пищевых продуктов. Ведь не правильное питание может вызывать ряд заболева-ний. Прослеживается прямая зависимость качества пищевых продуктов на совре-менном рынке от ряда факторов. Одним из основных является технологическое оборудование пищевого производства.

Главной частью основных фондов и технико-производственным потенциалом предприятий пищевых производств явля-ется производственное оборудование. От его технического состояния зависит не только качество, а себестоимость выпус-каемой продукции и производительность труда на данных предприятиях. Потеря работоспособности технологического оборудования может привести к дестаби-лизации предприятия и ухудшению ос-новных показателей экономической эф-фективности.

Целью государственной программы Российской Федерации «Развитие про-мышленности и повышение ее конкурен-тоспособности» (с изменениями на 29 марта 2019г.) является создание в Россий-ской Федерации конкурентоспособной, устойчивой, структурно сбалансирован-ной промышленности, способной к эф-фективному саморазвитию на основе интеграции в мировую технологическую среду, разработки и применения передо-вых промышленных технологий, обеспе-чивающих повышение производительно-сти труда, нацеленных на формирование и

освоение новых рынков инновационной продукции, эффективно решающей зада-чи обеспечения экономического развития страны.

На предприятиях пищевых произ-водств активно происходит применение принципов автоматизирования систем производства для оптимизации их дея-тельности. Это позволяет снизить челове-ко-ресурсы и вероятность возникновения ошибок. А также повысить производи-тельность, конкурентоспособность, эф-фективность и рентабельность производ-ства.

Автоматизация пищевых предприя-тий позволяет производить продукцию, соответствующую требованиям системы менеджмента безопасности (ГОСТ Р ИСО 22000-2007 и ТР ТС 021/2011). Автомати-зированная система управления на произ-водстве постоянно проводит анализ дан-ных, контролирует определенные показа-тели, оперативно выявляет отклонения показателей от нормы и направляет регу-лирующее действие.

Предприятия пищевых производств оснащаются технологическим оборудова-нием в соответствии с технологическим процессом и мощностью производства. Система управления технологическим оборудованием обеспечивает требуемые действия исполнительных механизмов, поддержание заданных режимов в норме, определённые параметры.

Производственная характеристика технологического оборудования пищево-го производства состоит из технических характеристик и технологических пара-метров (рис. 1).

Рисунок 1. Характеристики технологического оборудования пищевого производства

В

117

Рисунок 2. Алгоритм построения фигурной матрицы

Для успешного функционирования системы автоматизированного управле-ния технологического оборудования предприятия необходимо правильно по-добрать элементы, входящие в эту систе-му, а именно исполнительные механизмы, измерительные устройства и регулирую-щие механизмы.

Для использования современного конкурентоспособного технологического оборудования пищевого производства необходимо разработать автоматизиро-ванную систему выбора элементов управ-ления, включающую подбор параметров, начиная с анализа полученных из систем данных и заканчивая формированием

118

конструкторской документации. На осно-ве этого можно создать и развить про-граммный комплекс, который позволит выпускать безопасную пищевую продук-цию высокого качества.

Разработан алгоритм назначения тех-нических характеристик элементов управления технологического оборудова-ния пищевого производства представлена на рисунке 2.

Для разработки автоматизированной системы выбора элементов технологиче-ского оборудования экспертная группа осуществляет анализ системы управления для выявления требований к ней и вхо-дящих в нее элементов. Требования ран-жируются по уровню их значимости. За-тем сравниваются альтернативы и опре-деляются глобальные приоритеты. Таким образом, данный механизм позволяет определить степень важности техниче-ских характеристик элементов управле-ния технологического оборудования.

Резюмируя вышесказанное, можно сделать вывод, что разработка автомати-

зированной системы выбора элементов управления технологического оборудова-ния позволяет повысить эффективность.

Список литературы 1. Гришина Т.Г. Вероятностное обоснование

и принятие решений при управлении автомати-зированным производством // Ежемесячный теоретический и прикладной научно-технический журнал «Мехатроника, автоматиза-ция, управление», - 2012. - №1. - С. 48-52.

2. Феофанов, А.Н. Идентификация техниче-ских характеристик изделия на этапе его пред-проектного исследования / А.Н. Феофанов, Н.В. Ким, Е.Б. Фролов, Т.Г. Гришина // Сборник Меж-дународной научно-технической конференции: «Современные направления и перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении 2017». – 2017.

3. Феофанов, А.Н. Электронный документо-оборот в производственных системах / А.Н. Феофанов, М.А. Шутиков, К.С. Пономарев // Russian Engineering Research. – 2018. – с. 974-978.

4. Шохрина, Н.В. Автоматизированная си-стема определения технических характеристик / Н.В. Шохрина // Стандарты и качество. – 2016. – с. 108.

УДК 004.03

Чувак П.И. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

СИСТЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ОБСЛУЖИВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ АППАРАТУРЫ

ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

В докладе обосновывается, что элементы технической системы подвергаются износу. Существует несколько способов и систем кон-троля стареющих элементов системы для их последующего ремонта или замены.

Системы эксплуатации и обслуживания элементов аппаратуры, система эксплуатации элементов по заданному ресурсу, система экс-плуатации элементов по состоянию, «принципа равной прочности».

нашем мире нет ничего вечного, особенно когда дело касается

технических систем, созданных человек. Ведь правда, какой бы высококачествен-ной и надежной не казалась система, она все равно подвержена риску сбоя при эксплуатации. Поэтому для каждой систе-мы создается программа эксплуатации.

Под программой эксплуатации систе-мы понимают совокупность взаимосвя-занных по месту, времени и содержанию работ, которые обеспечивают хранение, транспортировку и поддержание системы в заданном состоянии для применения ее по назначению. Работам по техническому обслуживанию в программах эксплуата-ции отводится значительное место.

Оперативный контроль эксплуатаци-онных параметров осуществляется авто-матизированными системами управления технологическим процессом. Система технического обслуживания и ремонта предусматривает выполнение работ по обслуживанию, диагностированию и за-мене оборудования или его элементов специализированными подразделениями

В

119

предприятия или ремонтным персоналом [2]. В настоящее время при эксплуатации и техническом обслуживании оборудова-ния применяются два вида системы экс-плуатации:

- система эксплуатации элементов по заданному ресурсу;

- система эксплуатации элементов по состоянию.

Система по заданному ресурсу эффек-тивна при гарантированном качестве элементов и постоянстве режимов экс-плуатации (режимов нагружения). Данная система наиболее эффективна в том слу-чае, когда входящие в нее элементы одно-го иерархического уровня (например, механические передачи, гидро- и электро-приводы, исполнительные органы, сило-вые элементы и т.д.) обладают высокой и примерно одинаковой надежностью и долговечностью, т.е. при соблюдении так называемого «принципа равной прочно-сти» [1, с. 27]. Однако принцип равной прочности далеко не всегда удается реа-лизовать на практике. Причин много: различные нагрузки (как механических, так и электрических) на элементы кон-струкции, неодинаковое воздействие окружающей среды, отличия в технологии изготовления элементов и др.

Эксплуатация элементов системы по состоянию предполагает два способа про-

ведения работ по техническому обслужи-ванию:

- регулярное техническое обслужива-ние элементов системы через заданные промежутки времени. При этом могут быть регламентированы различные объ-емы технического обслуживания в тече-ние смены, суток, недели, месяца и т.д.;

- измерение необходимых параметров системы или диагностирование состояния элементов, изменяющегося в результате воздействия внешних факторов и старе-ния (разрегулировок, разладок, износа, перегрузок и т.п.).

На основании полученных данных решается вопрос о проведении того или иного вида работ по техническому обслу-живанию и ремонту.

В докладе были рассмотрены различ-ные системы эксплуатации и обслужива-ния элементов технической системы, так же были выявлены основные возможно-сти этих систем.

Список литературы 1. Барзилович Е.Ю. «Модели технического

обслуживания сложных систем», Москва «Выс-шая школа», 1982г. – С. 26-49.

2. «BALTECH» [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.baltech.ru/catalog.php?catalog= 169.

УДК 656

Шмакова К.А., Киреева Е.С., Громышова С.С. Иркутский государственный университет путей и сообщения, Иркутск

ВЗАИМОСВЯЗЬ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ

НА ПРОПУСКНУЮ И ПРОВОЗНУЮ СПОСОБНОСТИ

В данной статье проведен анализ и взаимо-связь факторов, влияющих на провозную и пропускную способность. Повышение пропуск-ной и провозной способностей железнодорож-ных участков может быть достигнуто как орга-низационно-техническими мерами, так и путём реконструкции. Описанные диаграммы провоз-ной и пропускной способностей позволяют определить главные факторы, мешающие уве-личению пропускной и провозной способностей, которые помогают: определить их основные решения, оптимизировать характеристики организации движения на участке, путем повы-

шения скорости движения на участке, а значит, сокращением расхода топлива и времени, путем увеличения пропускной и провозной способно-стей дороги за счет увеличения плотности по-ездопотока.

Пропускная и провозная способности, взаи-мосвязь факторов, диаграмма Исикавы, меро-приятия по увеличению пропускной и провоз-ной способностей.

ровозной способностью железно-дорожной линии (участка) назы-П

http://www.baltech.ru/catalog.php?catalog=169

http://www.baltech.ru/catalog.php?catalog=169

120

вается наибольшее количество груза, которое может быть пропущено по дан-ной линии (участку) в течение года, в зависимости от максимальной пропуск-ной способности для грузового движения (без ускоренных и сборных поездов) и массы поезда [1].

Учитывая объективно существующую неравномерность изменения спроса на перевозки грузов и пассажиров, возмож-ность технических и технологических сбоев, различные требования отдельных грузовладельцев по скорости доставки, наличная среднесуточная мощность ос-новных объектов должна превышать потребную, то есть необходим резерв. Заданному состоянию инфраструктуры и применяемой технологии соответствует строго определенная провозная способ-ность железнодорожного транспорта, определяемая как совокупность наличной

пропускной способности участков, про-пускной и перерабатывающей способно-сти станций, парков вагонов и локомоти-вов [2]. Этой совокупной мощности соот-ветствует определенная вероятность обеспечения необходимого качества пере-возки. Порядок расчета величины потреб-ного эксплуатационного резерва научно значим. Это определяется тем, что пра-вильная оценка норматива эксплуатаци-онного резерва производственных мощ-ностей основных объектов железнодо-рожного транспорта, позволяет устано-вить уровень предельного экономически целесообразного использования их про-пускной, провозной или перерабатываю-щей способности при планировании по-требности в транспортных средствах и развитии железнодорожной сети. Рас-смотрим факторы, влияющие на провоз-ную способность (см. рис. 1).

Рисунок 1. Основные факторы, влияющие на провозную способность

Для выявления факторов, воздей-ствующих на данные элементы, строится причинно-следственная диаграмма Иси-кавы, демонстрирующая иерархию и вза-имосвязь всего комплекса факторов, вли-яющих на провозную способность желез-нодорожной линии (см. рис. 2). Провозная способность зависит как от наличной пропускной способности участка, так и от массы поездов. Основные мероприятия [3] по наращиванию пропускной и провозной способности железнодорожных линий условно можно разделить на четыре груп-пы, направленные:

на усиление постоянных устройств, обеспечивающих увеличение размеров движения за счет сокращения периода графика (повышение скоростей, строи-

тельство разъездов и постов, оборудова-ние линий автоблокировкой и диспетчер-ской централизацией, строительство двухпутных вставок и вторых путей);

в основном на усиление тяговых средств и улучшение использования по-движного состава, обеспечивающее уве-личение массы поездов и рост провозной способности (введение локомотивов большой мощности, в том числе за счет изменения рода тяги, введение в обраще-ние соединенных поездов, поездов увели-ченной массы);

на увеличение пропускной способно-сти основных элементов комплекса тех-нических устройств, увеличение пропуск-ной и перерабатывающей способности станций, увеличение пропускной способ-

121

ности энергоустройств, локомотивного хозяйства и др.

на лучшее использование имеющихся резервов пропускной и провозной способ-ности за счет проведения организацион-

но-технических мер (сокращение станци-онных интервалов, использование не-парного графика и неправильного пути, повышения загрузки вагонов и др.).

Рисунок 2. Взаимосвязь факторов, влияющих на провозную способность

железнодорожной линии

По всей России существует участки со сложным планом и профилем железнодо-рожного пути, что оказывает большое влияние на пропуск поездов повышенной массы. Провозная способность железно-дорожной линии определяется возможно-стью выполнения объемов перевозок на млн. тонн грузов по ней в течение года. Если спрямление профиля пути (как и другие мероприятия по усилению техни-ческого оснащения участка) при неизмен-ной скорости движения поездов исполь-зовать для увеличения их веса и длины, то пропускная способность участка умень-шится, но повысится провозная способ-ность, что позволяет меньшим числом поездов перевозить значительно больше вагонов (грузов) [4]. Если же спрямление профиля пути при неизменных весе и длине поездов использовать для увеличе-ния скорости их движения, то возрастают и пропускная, и провозная способность. Но в этом случае прирост провозной спо-собности меньше, чем в первом случае.

Пропускной способностью железно-дорожной линии называется наибольшее

число поездов или пар поездов установ-ленной массы, которое может быть про-пущено в единицу времени (сутки, час), в зависимости от имеющихся постоянных технических средств, типа и мощности подвижного состава и принятых методов организации движения поездов (типа графика). Различают пропускную способ-ность наличную, т. е. то количество поез-дов, которое может быть пропущено при существующем техническом оснащении железнодорожной линии, и потребную, необходимую для заданных размеров движения.

Для определения основных фактиче-ских причин снижения пропускной спо-собности железнодорожных станций [5] и улучшения качества использования рас-сматриваемого показателя построена диаграмма Исикавы (рис. 3), обеспечива-ющая системный подход при определении основных причин возникновения рас-сматриваемой проблемы на основе дан-ных о пропускной способности станций на железных дорогах России в 2013-2015 годах.

122

Рисунок 3. Факторы, влияющие на пропускную способность железнодорожных станций

В качестве основных причин, оказы-вающих влияние на пропускную способ-ность железнодорожных станций ВСЖД, выделены следующие: несоответствие уровня развития сети железных дорог (1); отсутствие перспективного централизо-ванного планирования перевозок (2); ошибки в управлении вагонными парками (3); недостаточная наличная пропускная способность полигона сети (4); недоста-точная перерабатывающая способность технических станций (5); избыток вагон-ных парков (6);технологические «окна», предоставляемые для выполнения работ по капитальному ремонту пути (7); нерав-номерность прибытия вагонопотоков (8); профиль пути (9); средства по движению поездов (10); нормы веса и длины поездов (11); непарность движения поездов (12); соотношение скоростей пассажирских и грузовых поездов (13); соотношение хо-довой, технической и участковой скоро-стей движения (14); максимально допу-стимая скорость и ее ограничения (15);расстановка проходных светофоров (16); электрификация железных дорог (17); сигнализация и связь (18); снижение качества управления работой вагонных парков (19); рост приватного вагонного парка (20); низкое качество и нарушение технологии деповского и капитального ремонта подвижного состава (21); сниже-ние качества осмотра поездов (22); высо-кий физический износ и старение основ-ных фондов (23); сокращение численно-сти работников (24); увеличение гаран-тийных плеч пробега груженых и порож-них вагонов (25); задержка поездов более

1 часа из-за неисправности локомотива (26); отказы в работе технических средств и оборудования (27); неудовлетворитель-ное содержание пути (28); несогласован-ность действий сторонних организаций и транспортных компаний (29); низкая трудовая и технологическая дисциплина, недостаточный профессиональный уро-вень персонала, неудовлетворительное знание и несоблюдение нормативной документации, упущения в организации профилактической работы (30).

Как показывает анализ диаграммы Исикавы, с позиции пропускной способно-сти железнодорожных станций можно выделить одни из основных наиболее существенных факторов: избыток вагон-ных парков; ошибки в управлении вагон-ными парками; низкий уровень развития сети федеральных ж/д; неравномерность прибытия вагонопотоков; снижение каче-ства управления работой вагонных пар-ков; рост приватного вагонного парка.

Даже небольшой избыток вагонного парка на путях необщего пользования, некоторое перенасыщение участков поез-дами приводит к нарушению взаимодей-ствия в эксплуатационной работе. Факто-ры, связанные с перегрузкой транспорт-ными потоками и некоторым перенасы-щением вагонными парками участков и железнодорожных путей необщего поль-зования, с невозможностью отправления поездов со станций и (или) подачи при-бывших вагонов на станции, как правило, становятся первопричиной перенасыще-ния вагонами станционных путевых ёмко-стей

123

Вывод Повышение пропускной и провозной

способностей участков жд может быть достигнуто как организационно-техническими мерами, так и путём рекон-струкции. Организационно-технические мероприятия включают сокращение меж-станционных и межпоездных интервалов, применение более эффективных типов графиков, сдваивание и соединение поез-дов, использование сборных поездов. Они являются наиболее оперативным и дешё-вым путем решения проблемы, однако позволяют улучшать ситуацию до опре-деленных границ и не исключают рекон-струкции (замену устройств СЦБ, разви-тие путевых устройств, реконструкцию подвижного состава и тяги).

Список литературы 1. Кудрявцев В.А. Управление движением на

железнодорожном транспорте: Учебное пособие для вузов ж.-д.

2. Расчет пропускной способности участков железнодорожных линий : методическое посо-бие / А.П. Широков, В.В. Широкова – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2010. – 47 с. : ил.

3. Кочнев, Ф.П. Управление эксплуатацион-ной работой железных дорог : учеб. пособие для вузов / Ф.П. Кочнев, И.Б. Сотников. – М.: Транс-порт, 1990. – 424 с.

4. Технология эксплуатационной работы на участках железных дорог : учеб. пособие / А.П. Широков, В.В. Широкова. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2011. – 114 с. : ил.

5. Каргапольцев С.К., Начигин В.А., Фролов В.Ф. Алгоритмическое обеспечение оценки целе-вых показателей перевозочного процесса. Со-временные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2013. № 4 (40).

МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ УДК 615.035

Бережная Е.С.1, Ивашева А.В.2

1Ростовский государственный медицинский университет, Ростов-на-Дону 2Межрегиональный центр профессиональной после вузовской подготовки и повышения квалификации специалистов «Развитие», Пятигорск

ПРЕПАРАТЫ МОРСКОЙ ВОДЫ ПРИ НАСМОРКЕ

В материале представлена классификация и сравнительная характеристика препаратов на основе морской и океанической воды, которые способствуют восстановлению носового дыха-ния. Производители этих средств выпускают изотонические, гипертонические и гипотониче-ские растворы, а также комбинируют с экстрак-тами растений для усиления лечебного дей-ствия.

Препараты моря, ринорея, сравнительная характеристика лекарств.

репараты на основе стерильной морской воды применяются для

восстановления нормальной функции слизистой носа. В России на 2019 год заре-гистрированы следующие лекарственные средства на основе морской стерильной воды. В эту группу, в алфавитном порядке, относят такие средства как: аквалор в виде капель и спрея (производится во Франции и Швеции); аква-марис в виде капель, спреев и устройств для промыва-ния носа (Хорватия, фирма Ядран); квикс в виде спрея (Германия, фирма Берлин-

Хеми); маример в виде аэрозоля, каплей, спрея (Франция, Жильбер); отривин в виде капель, спрея, аспиратора (Европа, Новартис); превалин в виде спрея (Герма-ния, Инкьфарм); физиомер в виде спрея (Франция, Гоемар); хьюмер в виде спрея (Франция, УРГО).

Препараты на основе стерильной морской воды, включающие экстракты Алоэ вера и Ромашки римской: аквалор в виде спрея, устройство для орошения и промывания полости носа и горла.

Препараты на основе стерильной морской воды, включающие пищевую соду, экстракты Солодки и Шиповника: долфин в виде устройства для промыва-ния носа и пакетики по 1г и 2г, ингалятор (Россия, Динамика).

Искусственные солевые растворы: физиологический раствор (Россия); рас-твор Рингера-Локка (Россия); ринорин в виде спрея (Финляндия, Орион).

П

124

Безопасность вышеперечисленных препаратов доказана при исследованиях и дальнейшем широком применении не только у взрослых, но и у младенцев с первого дня жизни и маленьких детей.

Препараты показаны к назначению при острых и хронических ринитах как инфекционной этиологии (вирусы и бак-терии), так и при других видах ринитов. Механизм действия заключается в меха-ническом смывании частиц пыли, аллер-генов и микроорганизмов со слизистой носа и его пазух, и этого в ряде случаев абсолютно достаточно для восстановле-ния нормального носового дыхания. Очень важно, эти средства показаны к назначению при заложенности носа, сухо-сти слизистой и пазух носа у беременных женщин, а также при лактации, не вызы-вают привыкания и зависимости. Выпус-каются спреи объемом от 20 мл до 210 мл. Капли выпускаются в объеме 5-15 мл. Спреи показаны с возраста 1-2 лет. Капли назначают детям до 1 года.

Средства на основе морской соли мо-гут отличаться по концентрации соли в растворе. Различают изотонические, ги-пертонические и гипотонические раство-ры. Изотонические растворы (8-10 г мор-ской соли на 1 литр воды) промывают слизистую носа и его придаточных пазух, гипертонические (до 25 г морской соли на 1 литр воды) вытягивают на себя воду и используются при отечности слизистой носа и его придаточных пазух, гипотони-ческие (6,5 – 7 г морской соли на литр воды) применяются при сухости слизи-стой. Из гипотонических растворов вода с микроэлементами поступает в подслизи-

стый слой и приводит к улучшению функ-ции бокаловидных желез.

То, что приведенные выше препараты отпускаются без рецепта, свидетельствует об относительной их безопасности. Пре-параты этой группы назначают совместно с лекарственными средствами из других фармакологических групп (экстрактами из лекарственных растений).

Список литературы 1. Арльт, А.В. Фармакологическая активность

новых веществ и препаратов в эксперименте / А.В. Арльт, А.В. Сергиенко, В.С. Давыдов и др. // International Journal on Immunorehabilitation. – 2009. – Т. – 11. – № 1. – С. 142.

2. Ивашев, М.Н. Фармакологическое иссле-дование биологически активных соединений на кафедре клинической фармакологии в 2011 году / М.Н. Ивашев, А.В. Сергиенко, А.М. Куянцева и др. // В сборнике: Разработка, исследование и мар-кетинг новой фармацевтической продукции. Пятигорская государственная фармацевтиче-ская академия. Пятигорск, 2012. С. 330-331.

3. Ивашев, М.Н. Биологическая активность соединений из растительных источников [Текст] / М.Н. Ивашев, А.А. Круглая, И.А. Савенко и др. // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 10-7. – С. 1482 – 1484.

4. Корочинский, А.В. Определение раздра-жающего действия и острой токсичности иммо-билизованных форм бактерий / А.В. Корочин-ский, И.А. Савенко, А.В. Сергиенко, М.Н. Ивашев // Биомедицина. – 2010. – № 5. – С. – 97 – 99.

5. Пархоменко, А.Ю. Амброзия полынно-листная как источник биологически активных соединений [Текст] / А.Ю. Пархоменко, О.А. Ан-дреева, Э.Т. Оганесян и др. // Химико-фармацевтический журнал. – 2005. – Т.39. – № 3. – С. 37 – 41.

6. Орехова, Е.А. Лекарственная форма эмуль-гель / Е.А.Орехова, М.Н. Ивашев, А.В. Сергиенко // Международный журнал экспериментального образования. – 2014. – № 12. – С. – 51 – 52.

УДК 004.89

Номерова А.В. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва

ПРИМЕНЕНИЕ МАШИННОГО ОБУЧЕНИЯ В ДИАГНОСТИКЕ СЕРДЕЧНО-

СОСУДИСТЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

В статье рассматривается применение ма-шинного обучения нейронных сетей для опре-деления сердечно-сосудистых заболеваний: необходимость развития цифровой медицины,

концепция обучения нейронных сетей с исполь-зованием открытого готового программного продукта.

125

Цифровые технологии, цифровая медицина, дистанционный мониторинг, искусственные нейронные сети, интеллектуальный анализ данных.

ифровые технологии являются одним из приоритетов развития

здравоохранения во всем мире, обеспечи-вая ежегодный прорыв в доступности и качестве услуг без увеличения затрат на здравоохранение. В России развитие циф-ровой медицины получает активную под-держку государства.

Развитие цифровой медицины финан-сово выгодно для государства – появляет-ся возможность экономии расходов за счет сокращения контактов пациентов с врачами и модернизации организацион-ной системы оказания услуг. С социальной точки зрения это повышает доступность медицинской помощи и качество предо-ставляемых услуг.

Одна из самых перспективных обла-стей развития здравоохранения – это системы дистанционного биомониторин-га, которые применяются для наблюдения за пациентами, страдающими хрониче-скими заболеваниями, а также на про-мышленных объектах для контроля со-стояния здоровья работников.

Каждый сотрудник предприятия, ра-ботающий с вредным производством должен обязательно проходить медицин-ское обследование [1], однако в списке обязательных для посещения врачей от-сутствует кардиолог. В настоящее время полноценная диагностика сердечно-сосудистых заболеваний без ярко выра-женных симптомов слишком дорога для включения в программу регулярных ме-дицинских обследований, однако по ста-тистике смертность от сердечно-сосудистых заболеваний составляет 55% об общего количества [2].

Решить эту проблему поможет ис-пользование цифровых технологий, а именно цифровой дистанционной диагно-стики c поддержкой принятия решений благодаря сбору, анализу и визуализации информации, собранной из цифровой копии [3]. Целью будет определение при-знаков сердечно-сосудистых заболеваний на основе показателей, доступных для снятия обычному человеку, таких как

пульс, давление, частота сердечных со-кращений. Получение значений показате-лей должно производится с помощью медицинских браслетов. Для решения задачи предполагается использовать ма-шинное обучение нейронных сетей.

Основная задача обучения нейронной сети состоит в том, чтобы на маркирован-ных тренировочных данных получить обученную нейронную сеть, которая смо-жет делать прогнозы о новых или ранее не встречавшихся данных. Данные разде-ляются на цель и признаки, на основе вторых будет происходить обучение.

В качестве обучающего материала для нейронной сети будет используется от-крытый датасет, содержащий такие пара-метры, как возраст, рост, вес, пол, артери-альное давление, холестерин, глюкоза, курение, употребление алкоголя и физи-ческая активность. Эти показатели будут использоваться как признаки. Для каждо-го набора признаков указано наличие или отсутствие сердечно-сосудистых заболе-ваний или цель.

Для обработки данных выбран алго-ритм регрессии, который получает на вход объясняющие переменные (признаки) и непрерывную (цель) переменную отклика и пытается найти между этими перемен-ными связь для предсказания результата. Это означает, что при получении показа-телей с медицинского браслета нейронная сеть сравнит их с уже имеющимися (обу-чающими) данными и покажет наиболее вероятный результат для набора похожих данных. В случае, если этот результат – возможное наличие сердечно-сосудистых заболеваний, пользователю будет реко-мендовано обратиться к врачу.

Технологической платформой для ре-ализации проекта предполагается скрип-товый язык высокого уровня – Python с использованием следующих библиотек: scikit-learn, numpy, pandas. Для хранения данных о процессах – база данных PostgreSQL, которая легко интегрируется с Python. Использование машинного обуче-ния для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний позволит уменьшить затраты на лечение пациента путем превентивной диагностики заболе-вания на ранних этапах.

Ц

126

Список литературы 1. Приказ Минздравсоцразвития России от

12.04.2011 N 302н (ред. от 06.02.2018) URL: https://clck.ru/KoMvk (сокращенная ссылка)

2. Измеров Н. Ф., Сквирская Г. П. Условия труда как фактор риска развития заболеваний и смертности от сердечно-сосудистой патологии // Acta Biomedica Scientifica. 2005. №2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/usloviya-truda-kak-faktor-riska-razvitiya-zabolevaniy-i-smertnosti-

ot-serdechno-sosudistoy-patologii (дата обраще-ния: 07.12.2019).

3. Саркисова И.О., Номерова А.В. Поиск оп-тимального решения в процессах цифрового предприятия с использованием системы под-держки принятия решения // Инжиниринг предприятий и управление знаниями: сборник научных трудов XXII Международной научной конференции. 25–26 апреля 2019 г. / под науч. ред. Ю. Ф. Тельнова: в 3 т. – Москва: ФГБОУ ВО «РЭУ им. Г. В. Плеханова», 2019. Т. 3. C. 194 – 198.

https://clck.ru/KoMvk

127

ДЛЯ ЗАМЕТОК

128

Научное издание

НАУКА СЕГОДНЯ ВЫЗОВЫ, ПЕРСПЕКТИВЫ И ВОЗМОЖНОСТИ

Материалы международной

научно-практической конференции

Российская Федерация, г. Вологда 11 декабря 2019 г.

Часть 1

Подписано в печать 16.12.2019 г. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 9,47. Уч.-изд. л. 13,12. Тираж 500 экз.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии ООО «Маркер»

160000, г. Вологда, ул. Северная, 36, оф. 15

НАУКА СЕГОДНЯvolconf.ru/files/archive/01_11.12.2019.pdf2019/12/11 · 2 УДК r r s. s...

Documents

Transcript of НАУКА СЕГОДНЯvolconf.ru/files/archive/01_11.12.2019.pdf2019/12/11 · 2 УДК r r s. s...