МЕЖДУНАРОДНЫЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ «НАУКА....

ISSN 2340-3499

МЕЖДУНАРОДНЫЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ «НАУКА. ТЕХНОЛОГИИ. ПРОИЗВОДСТВО»

Ежемесячный научный журнал № 4 (8) / 2015

Редакционная коллегия:

Супрунок Софья Олеговна – ответственный редактор, д.т.н., проф. (Россия,

Санкт-Петербург)

Захаров Дмитрий Сергеевич – заместитель по научной работе, к.т.н. (Россия,


Бармин Андрей Владимирович – к.т.н. (Россия, Москва)

Баширов Руслан Халилович – д.т.н. (Россия, Санкт-Петербург)

Ботхолов Алдар Жингоевич – к.т.н. (Казахстан, Астана)

Ворончанига Ольга Александровна – д.т.н. (Россия, Новосибирск)

Глозштейн Георгий Владимирович – к.т.н. (Россия, Санкт-Петербург)

Денисов Никита Александрович – к.т.н. (Украина, Донецк)

Евдокимов Павел Николаевич – д.т.н. (Россия, Саратов)

Забелин Михаил Сергеевич – к.т.н. (Россия, Санкт-Петербург)

Иванов Владислав Сергеевич – д.т.н. (Казахстан, Астана)

Ковалев Дмитрий Владимирович – к.т.н. (Россия, Москва)

Колесников Сергей Владимирович – д.т.н. (Россия, Екатеринбург)

Кречин Максим Евгеньевич – д.т.н. (Воронеж)

Мифтахов Данииил Нуриянович – к.т.н. (Россия, Новосибирск)

Международные индексы:






Бармин Андрей Владимирович – к.т.н. (Россия, Москва)

Баширов Руслан Халилович – д.т.н. (Россия, Санкт-Петербург)

Ботхолов Алдар Жингоевич – к.т.н. (Казахстан, Астана)

Ворончанига Ольга Александровна – д.т.н. (Россия, Новосибирск)

Глозштейн Георгий Владимирович – к.т.н. (Россия, Санкт-Петербург)

Денисов Никита Александрович – к.т.н. (Украина, Донецк)

Евдокимов Павел Николаевич – д.т.н. (Россия, Саратов)

Забелин Михаил Сергеевич – к.т.н. (Россия, Санкт-Петербург)

Иванов Владислав Сергеевич – д.т.н. (Казахстан, Астана)

Ковалев Дмитрий Владимирович – к.т.н. (Россия, Москва)

Колесников Сергей Владимирович – д.т.н. (Россия, Екатеринбург)

Кречин Максим Евгеньевич – д.т.н. (Воронеж)

Мифтахов Данииил Нуриянович – к.т.н. (Россия, Новосибирск)

Статьи, поступающие в редакцию, рецензируются. За достоверность сведений,

изложенных в статьях, ответственность несут авторы. Мнение редакции может не

совпадать с мнением авторов материалов. При перепечатке ссылка на журнал

обязательна. Материалы публикуются в авторской редакции.

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи,

информационных технологий и массовых коммуникаций.

Художник: Бранников Савелий Петрович

Верстка: Котенок Филипп Дмитриевич

Адрес: улица Академика Павлова, 7а,

г. Санкт-Петербург, Российская Федерация 197022

Адрес электронной почты: [email protected]

Адрес веб-сайта: http://stp-union.ru

Учредитель и издатель:

Международный союз ученых «Наука. Технологии. Производство».

Тираж 1000 экз.

Отпечатано в типографии: улица Академика Павлова, 7а, г. Санкт-Петербург,

Российская Федерация 197022

СОДЕРЖАНИЕ

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ

ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ

Гагарин Ю. И., Гагарин К. Ю. ВЕЙВЛЕТ-ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НА ОСНОВЕ БПФ В ПОЛЕ КОМПЛЕКСНЫХ ЧИСЕЛ .............................................. 5

Гущин А. Н. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВОБОДНЫХ ФОРМАТОВ ДАННЫХ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СОПРОВОЖДАЕМОСТИ И МОБИЛЬНОСТИ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ........................................... 8

Леонов С. Н. ПРИМЕНЕНИЕ ГИСТОГРАММНОЙ АРИФМЕТИКИ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ.................................................... 10

Маньков В. А. ОБЕСПЕЧЕНИЕ IMS-СОВМЕСТИМОСТИ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ ... 12

Иванов М. В., Морозова Л. Ю., Бруссиловская Е. В. ИССЛЕДОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ РЫНКА ТРУДА В РОССИИИ....................................... 15

Никишечкин А. П. АЛГОРИТМ ФОРМИРОВАНИЯ И ОБНОВЛЕНИЯ ОБУЧАЮ-ЩЕЙ ВЫБОРКИ ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО ОБУЧЕНИЯ НЕЙРО-КОНТРОЛЛЕРА В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕЗАНИЯ ............................................................... 18

Смагин А. А., Липатова С. В., Песляк М. Ю. СИСТЕМА УДАЛЕННОГО МОНИТОРИНГА И КОНТРОЛЯ ОБЪЕКТОВ ............................................................. 21

Протодьяконова Н. А. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ ОТТАИВАЮЩЕГО ГРУНТА С УЧЕТОМ ПЛАСТИЧНО-МЕРЗЛОГО СОСТОЯНИЯ .......... 25

Радько Д. В. РАЗРАБОТКА ИНФРАСТРУКТУРЫ БЕЗОПАСНОСТИ РАС-ПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ НА БАЗЕ ОТКРЫТОЙ АРХИТЕКТУРЫ OGSA ............................... 28

Самонов С. С. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ТРАСПОРТИРОВА-НИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА С ПРИМЕНЕНИЕМ ИН-ТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ............................................................. 31

Кораблин Ю. П., Шипов А. А. ПРОБЛЕМЫ РАСШИРЕНИЯ ВЫРАЗИТЕЛЬНОСТИ ФОРМУЛ LTL .......................................................... 34

Турсынгалиева Г. Н., Багдат Мадина WEB НЕГІЗІНДЕГІ ҚҰЖАТТАРДЫ БАСҚАРУ ЖҮЙЕСІН ҚҰРУ МӘСЕЛЕЛЕРІ ................................................. 37

Вагарина Н. С., Крахмалев Д. В. О КОМПЛЕКСНОМ ПОДХОДЕ К АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕСТИРОВАНИЯ ВЕБ-ПРИЛОЖЕНИЙ ......................... 39

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНО-

СТИ ЧЕЛОВЕКА, ПРОМЫШЛЕННАЯ

БЕЗОПАСНОСТЬ, ОХРАНА ТРУДА

И ЭКОЛОГИЯ

Гараев И. З. ФИЗКУЛЬТУРНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В СИСТЕМЕ ФАКТОРОВ КАЧЕСТВА ТРУДОВОЙ ЖИЗНИ МОЛОДЕЖИ ................ 44

Мухаметдинова Р. Ф. К ПРОБЛЕМЕ ЭКОЛОГИИ ЖИЛИЩА ........................... 45

Панькова А. В. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШУМОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ИСТОЧНИ-КОВ ШУМА В МЕСТАХ НАХОЖДЕНИЯ ЛЮДЕЙ .............. 47

Рябов Ю. Г., Ломаев Г. В., Ермаков К. В. КОМФОРТНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ УСЛОВИЯ В «ЗЕЛЕНЫХ ДОМАХ» .............................................. 49

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

И МЕНЕДЖМЕНТ, СИСТЕМЫ

УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ

Казаков А. А. АДАПТАЦИЯ МЕТОДА “МНОЖЕСТВЕННОГО КРИТЕРИАЛЬ-НОГО АНАЛИЗА” ДЛЯ ОЦЕНКИ СТАРТАПОВ ................ 53

Корюкин Н. С. ОТРАСЛЕВЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И ОЦЕНКИ ИННОВАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА ПРЕДПРИ-ЯТИЯ .................................................................... 55

Лахов Ю. А. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ОЦЕНКИ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ ........... 58

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, МЕТРОЛОГИЯ,

РАДИОТЕХНИКА

Борисов П. А. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА СИЛОВОГО ФИЛЬТРА ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА С ШИП ДЛЯ РЕЖИМА ПЕРИОДИЧЕ-СКОГО РЕВЕРСА СКОРОСТИ С ТОКООГРАНИЧЕНИЕМ ..... 62

Нургалин Р. А. ИНФОРМАЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ ........ 65

ЭНЕРГЕТИКА И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

Харитонов П. Т., Умаров А. А., Альчинбаева О. З., Тулеп А. С., Шукенова Г. А. ГЕЛИОТЕПЛОВАЯ ОБРАТИМАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПОДДЕР-ЖАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА В ТЕПЛИЦЕ ........ 70

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА

И ТЕХНОЛОГИЯ

Дедов Н. А., Веригин А. Н. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ХАРАКТЕРА КОЛЕБАНИЙ ВИБРАЦИОННОГО СМЕСИТЕЛЯ НА КАЧЕСТВО СМЕШИВА-НИЯ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ ............................. 73

ТРАНСПОРТ И СВЯЗЬ,

КОРАБЛЕСТРОЕНИЕ

До Куанг Хай, Чан Нгок Ту ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ СИЛ ВТОРОГО ПОРЯДКА НА ЗНАЧЕНИЙ АМПЛИТУД ПОПЕРЕЧНОЙ КАЧКИ ....... 76

СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА

Шакиров И. Ф., Гарифуллин Д. Р. ИССЛЕДОВАНИЕ МАССИВА ГРУНТА, УКРЕПЛЕННОГО НАПОРНОЙ ЦЕМЕНТАЦИЕЙ ..................................... 80

СЕЛЬСКОЕ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО,

АГРОИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

Любчич В. А., Журавлёва М. Н. ИТНЕГРАЦИЯ ГЕОИФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И БУХГАЛТЕРСКОГО УЧЁТА ....................................... 84

НАНОТЕХНОЛОГИИ

И НАНОМАТЕРИАЛЫ

Иванова И. Н., Головачева Е. В., Махно П. В. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИ-СТИК НАНОСТРУКТУРИРО- ВАННЫХ ЧАСТОТНО-СЕЛЕК-ТИВНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ В ОПТИЧЕСКОМ ДИАПАЗОНЕ ........................................................... 88

МАШИНОСТРОЕНИЕ

И МАШИНОВЕДЕНИЕ

Дементьев В. Б., Макаров С. С., Чекмышев К. Э., Макарова Е. В. ОХЛАЖДЕНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СТАЛЬНЫХ ЗАГОТОВОК ПОТОКОМ ЖИДКОСТИ ............................ 92

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ

ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ

Гагарин Ю. И.1, Гагарин К. Ю.2

ВЕЙВЛЕТ-ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НА ОСНОВЕ БПФ В ПОЛЕ КОМПЛЕКСНЫХ ЧИСЕЛ

1Профессор, доктор технических наук, Санкт-Петербургский государственный политехниче-

ский университет, г. Санкт-Петербург 2доцент, кандидат технических наук, Санкт-Петербургский, государственный политехниче-

ский университет

WAVELET TRANSFORMs based on FFT over the field of complex nUmbers

Yuri Gagarin, Professor, DSc, Saint-Petersburg State Polytechnic University

Konstantin Gagarin, Associate Professor, PhD, Saint-Petersburg State Polytechnic University

АННОТАЦИЯ

Представлены вейвлет-преобразования в ортонормированных базисах комплексных экспоненциальных

функций с алгоритмами быстрого преобразования Фурье.

ABSTRACT

Presented wavelet transforms in orthonormal basis of complex exponent functions with appropriate Fast Fourier

Transform algorithms.

Ключевые слова: вейвлет-преобразования; экспоненциальные базисные функции, быстрое преобразова-

ние Фурье, матрицы преобразования, поле комплексных чисел.

Keywords: wavelet transforms; bases functions; matrix of transform, field of complex numbers; Fast Fourier

Transform.

В работе [1, с. 115] было предложено использо-

вать блочно-диагональные формы для матриц хааро-

подобных вейвлет преобразований (ВП) в виде

)2(

1

)2(

0

)1(

1

)1(

0

)2(

,

)1(

,

,

,

2

2

hhdiag

hhdiag

N

N

N

N

N

,

где оператор diag( x ) соответствует оператору пря-

мой суммы двухкомпонентного вектора x , с возмож-

ностью их обобщения на L- количество и длину базо-

вых вейвлетов

)(

...............

)(

)(

)(

)2(

)1(

L

L

L

L

N

hdiag

hdiag

hdiag

, (1)

где )(l

Lh - L – компонентные векторы над полем R- ве-

щественных, либо C-комплексных чисел. Для практи-

ческих приложений ВП с блочно-диагональной фор-

мой матриц из-за отсутствия при сдвигах перекрытий

в цифровом сигнале целесообразно использовать ко-

роткие ортонормированные базисные анализирующие

функции. В частности, в работе [1, с.116-117 ] было

предложено использовать прямоугольные базисные

функции преобразований Уолша, для матриц которых

имеются быстрые алгоритмы. Приэтом блочно-диаго-

нальная векторная (1) форма ВП посредством переста-

новки строк становится однодиагональной блочной

матрицей, которая, например, для ВП Хаара прини-

мает вид

11

11

2

1diagJNN

, (2)

где NJ- матрица перестановки векторов-строк орто-

нормированной матрицы ВП Хаара. В этом случае

блочно-диагональную матрицу (2) легко можно выра-

зить через матрицу дискретного преобразования

Фурье (ДПФ)

.

,211

11

2

1

2

1

2

22/2

матрицияпроизведенскогокронекеровоператор

NдлинычиселхкомплексныполевДПФматрицаFгде

FIJFdiagJ NNNN

(3)

Международный союз ученых «Наука. Технологии. Производство» # IV (8), 2015

5

Обобщим форму (3) на любую заданную

-

длину ДПФ

FIJK NNNN

)(

, (4)

где

1NK

,

/2 mkieF .

Матрицу обратного для формы (4) преобразо-

вания можно записать

)(11 1

NNNN JFI

.

Тогда матрицы прямого и обратного двумер-

ного преобразования определяются следующим обра-

зом

FIJFIJ NNNNNNN

)(11 )()(

2

=

=

FFdiagJJ NN

)()(1

,

1)(1111 11

2

FIJFI NNNNNN

=

=

)((111

NN JJFFdiag

.

При использовании БПФ блочно-диагональная

матрица (4) приобретает

форму

FI NN

1~

, (5)

которой соответствует преобразование с пофрагмент-

ным

-разбиением последовательности отсчётов.

Применительно к двумерным сигналам такие преобра-

зования нашли в стандартных технологиях сжатия

изображений JPEG и MPEG. Матрица перестановки

компонентов вектора спектральных коэффициентов

приводит к технологиям подполосного кодирования.

Рассмотрим теперь возможности построения

для полученных преобразований быстрых вычисли-

тельных алгоритмов, взяв за основу алгоритмы БПФ и

связанные с ними быстрые алгоритмы косинусного и

Хартли- преобразований, ограничиваясь их длиной

=3. Обобщённые методы синтеза быстрых алгоритмов

Фурье и Хартли-преобразований на основе блочно-

матричных рекурсий и факторизаций опубликованы в

работе [2с.37, 82].

Для длины

=3 алгоритмы БПФ строятся на

основе быстрых алгоритмов короткой 2-х точечной

свёртки. Воспользуемся для представления быстрых

алгоритмов матрично-факторизованной формой, кото-

рую для 3-х точечного БПФ можно записать

110

110

001

00

010

001

100

01

011

110

110

001

23

21)(

3

i

F

. (9)

Форме (9) соответствует сигнальный граф

(рис.1)

Рис.1. Сигнальный граф трёхточечного БПФ.

Для двумерного 3-х точечного БПФ запишем факторизованную матричную форму , соответствующую

псевдогнездовому алгоритму [2,с.60]

,333333

)(

3

)(

3

)(

33 BBDDAAFFF

(10)

где

.

00

010

001

;

110

110

001

;

100

01

011

110

110

001

23

3321

3

i

DBA


6

Факторизованной матричной форме (10) соответствует ориетированный векторный граф (рис.2).

Рис. 2. Ориентированный векторный граф двумерного 3x3 БПФ.

В качестве эксперимента был исследован циф-

ровой речевой сигнал,

для которого были получены различными спо-

собами Фурье-спектры (рис.4).

Выводы.

1. Использование блочно-диагональных матриц

для представления ортонормированных вейв-

лет- преобразований Хаара позволило их обоб-

щить с базисами комплексного преобразования

Фурье, на основе которых через переходные

функции можно строить вейвлет-преобразова-

ния с другими ортогональными преобразовани-

ями в поле вещественных чисел.

2. Наличие быстрых вычислительных алгоритмов

для вейвлет-преобразований с обобщёнными

ортонормированными базисами позволяет зна-

чительно расширить возможности построения

новых технологий компрессии и распознавания

одномерных и многомерных цифровых сигна-

лов.

Литература

1. Гагарин Ю.И., Гагарин К.Ю., Соколов В.И..

Быстрые вейвлет-преобразования в обобщён-

ных ортогональных базисах. СПб., 2010,Учё-

ные записки РГГМУ, №16, с. 115-121.

2. Гагарин Ю.И. Математические модели и алго-

ритмы быстрых ортогональных преобразова-

ний. СПб., Издательство СПбГТУ, 1999.

Рис.4.Графики Фурье-спектров: a) - исходный цифровой речевой сигнал, b) - Фурье-спектр от всей выборки

сигнала в 128 отсчётов; с) - локальные Фурье-спектры в сответствии с блочно- диагональной матрицей (5) для

=16; d) – локальные подполосно-сгруппированные спектры.


7

Гущин А. Н.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВОБОДНЫХ ФОРМАТОВ ДАННЫХ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СОПРОВОЖДАЕМОСТИ И МОБИЛЬНОСТИ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ

кандидат технических наук, доцент, «Балтийский государственный технический университет

«ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова», г. Санкт-Петербург

THE USE OF FREE DATA FORMATS TO ENSURE THE MAINTAINABILITY AND PORTABILITY OF SOFTWARE

Gushchin Artem, Candidate of Engineering Sciences, associate professor of «Baltic state technical university

«VOENMEH»», Saint-Petersburg

АННОТАЦИЯ

Рассмотрены определения понятий качество программного обеспечения, сопровождаемость

и мобильность программного обеспечения. Рассмотрено влияние выбора форматов данных, соот-

ветствующих открытым стандартам и спецификациям на обеспечение указанных характеристик

программных средств.

ABSTRACT

Considered the definitions of software quality, maintainability and portability of the software. Considered

the influence of the choice of data formats, appropriate open standards and specifications to ensure these

characteristics of software.

Ключевые слова: качество программных средств, сопровождаемость программных средств,

форматы данных, открытые стандарты и спецификации, свободное программное обеспечение.

Keywords: software quality, software maintainability, software portability, data format, open standards

and specifications, free open source software.

Определение понятия качества для програмных

средств является одновременно столь важной и слож-

ной задачей, как для пользователей, так и для разра-

ботчиков программных средств. Поэтому, учитывая

многообразие ситуаций разработки и применения про-

граммных средств различного назначения, среди дей-

ствующих в России стандартов на русском языке дан-

ному вопросу посвящены сразу два: «ГОСТ 28806-90.

Качество программных средств. Термины и определе-

ния» [1] и «ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126-93. Информаци-

онная технология. Оценка программной продукции.

Характеристики качества и руководства по их приме-

нению» [2]. Несмотря на определенные различия, в

обоих стандартах приводятся весьма близкие опреде-

ления: «Качество программного средства: Совокуп-

ность свойств программного средства, которые обу-

славливают его пригодность удовлетворять заданные

или подразумеваемые потребности в соответствии с

назначением» [1, с. 2] и «Качество програмного обес-

печения (software quailty): Весь объем признаков и ха-

рактеристик программной продукции, который отно-

сится к ее способности удовлетворять установленным

или предполагаемым потребностям» [2, с. 2]. В совре-

менных условиях быстрого развития информационно-

коммуникационных технологий как среди явно выра-

женных требований пользователей, так и среди подра-

зумеваемых пользователями свойств программных

средств одним из важнейших является поддержание

непрерывности рабочего процесса пользователя, для

обеспечения которого внедряется конкретное про-

граммное средство, несмотря на изменение программ-

ного и аппаратного окружения. Действительно, ско-

рость смены существенно отличных друг от друга по

своим возможностям моделей массовой вычислитель-

ной техники, такой, как персональные компьютеры,

ноутбуки, планшеты и смартфоны, как и их систем-

ного программного обеспечения, весьма высока и из-

меряется всего лишь годами. Причем скорость физи-

ческого прихода такой вычислительной техники в не-

исправное состояние также возрастает и для многих

образцов составляет всего лишь 5-7 лет, а иногда и еще

меньше, и в последнее время все реже существенно

превышает сроки морального устаревания техники. В

тоже время, многие рабочие процессы, для которых

применяется подобная вычислительная техника, если

и изменяются за это время, то лишь весьма незначи-

тельно. Поэтому пользователю было бы желательно,

чтобы и при замене подобной вычислительной тех-

ники из-за физического износа, и при замене ее си-

стемного программного обеспечения из-за прекраще-

ния поддержки разработчиком или из-за несовмести-

мости с обновленными техническими средствами, ему

не пришлось осваивать теперь уже другие программ-

ные средства для поддержки того же процесса и тем

более не пришлось ради внедрения новых программ-

ных средств повторно выполнять ранее выполненную

работу. В той или иной степени, на возможность та-

кого использования программного средства влияют

многие из возможных свойств программного продукта

— характеристик его качества, но наиболее явно это

выражается в таких характеристиках как сопровожда-

емость и мобильность. Приведем определения данных

характеристик по ГОСТ 28806-90: «Сопровождае-

мость (программного средства): Совокупность свой-

ств программного средства, характеризующая усилия,

которые необходимы для его модификации.», при


8

этом модификация может осуществляться не только

для устранения дефектов или для усовершенстования

программного средства, но и для его адаптации к из-

менениям условий функционирования, а также в со-

ставе и особенностях требуемых функций [1, с. 3];

«Мобильность (программного средства): Совокуп-

ность свойств программного средства, характеризую-

щая приспособленность для переноса из одной среды

функционирования в другие.» [1, с. 3], причем среда

функционирования программного средства как задан-

ный класс необходимых и достаточных условий его

функционирования рассматривается, в общем случае,

как совокупность требований к техническим сред-

ствам, а также к организационным и программно-ин-

формационным аспектам [1, с. 2]. Из приведеных

определений следует, что эти характеристики не явля-

ются независимыми: определенные свойства, обеспе-

чивающие сопровождаемость конкретного программ-

ного средства, могут как способствовать, так и препят-

ствовать его мобильности, и наоборот. Также приве-

дем определения сопровождаемости и мобильности по

ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126-93: «Сопровождаемость

(Maintainability): Набор атрибутов, относящихся к объ-

ему работ, требуемых для проведения конкретных из-

менений (модификаций).», при этом изменение может

включать в себя исправления, усовершествования или

адаптацию программного обеспечения к изменениям в

окружающей обстановке, требованиях и условиях

функционирования [2, с. 3]; «Мобильность (Porta-

bility): Набор атрибутов, относящихся к способности

программного обеспечения быть перенесенным из од-

ного окружения в другое», причем окружающая обста-

новка может включать в себя как техническое или про-

граммное окружение, так и организационное окруже-

ние [2, с. 3]. Из всех приведенных определений можно

сделать вывод, что свойства сопровождаемости и мо-

бильности программных средств отвечают за возмож-

ность либо непосредственного продолжения их при-

менения по назначению как при изменениях техниче-

ского и программного, так и организационного изме-

нения, либо минимизацию усилий по обеспечению

продолжения использования данных программных

средств при возникновении подобных изменений.

Также из них следует, что в рамках данной статьи по-

нятие «программное обеспечение» и «программные

средства» могут рассматриваться как синонимы.

В рамках различных моделей жизненного цикла

программных средств (различных структур процессов

и действий, связанных с жизненным циклом, органи-

зуемых в стадии, которые также служат в качестве об-

щей ссылки для установления связей и взаимопонима-

ния сторон [3, с. 4]) существуют различные средства и

методы обеспечения назначенных характеристик каче-

ства, в частности сопровождаемости и мобильности.

Поскольку вся польза, приносимая программ-

ными средствами, заключается в той или иной форме

обработки данных (преобразования некоторых вход-

ных данных в некоторые выходные), для более деталь-

ного рассмотрения способов обеспечения данных ха-

рактеристик предварительно разделим все програмное

обеспечение на четыре класса: преобразующее непо-

средственно вводимые пользователем данные (без ис-

пользования ранее сохраненных данных) в данные,

непосредственно отображаемые пользователю и не

предназначенные для последующего сохранения; пре-

образующее непосредственно вводимые пользовате-

лем данные (без использования ранее сохраненных

данных) в данные, предназначенные для последую-

щего сохранения и, возможно, также непосредственно

отображаемые пользователю; преобразующее ранее

сохраненные данные (с возможным предварительным

отображением их пользователю) в данные, непосред-

ственно отображаемые пользователю и не предназна-

ченные для последующего сохранения; преобразую-

щее ранее сохраненные данные (с возможным предва-

рительным отображением их пользователю) в данные,

предназначенные для последующего сохранения и,

возможно, также непосредственно отображаемые

пользователю. К четвертому классу также можно от-

нести программные средства, позволяющие много-

кратно использовать свои выходные данные в качестве

своих входных данных. Из данной классификации сле-

дует, что лишь первый класс программного обеспече-

ния не обеспечивает функции чтения и сохранения

своих входных и выходных (или только чтения вход-

ных, или только сохранение выходных) данных с по-

мощью технических средств, обеспечивающих их хра-

нение (кратковременное или долговременное) в объек-

тивной форме. Очевидно, что для нормального функ-

ционирования программное средство должно едино-

образно интерпретировать свои входные данные со

сторонним программным средством, в котором они

были подготовлены, а свои выходные данные — со

сторонним программным средством, в котором будет

продолжена их обработка, то есть использовать об-

щую с ними спецификацию [4, с. 2]. Также очевидно,

что если программное средство использует свои вы-

ходные данные в качестве входных, то оно должно это

делать по единой спецификации, отступление от кото-

рой (невозможность интерпретировать ранее сохра-

ненные данные при условии их неизменности после

сохранения) можно рассматривать как дефект данного

программного средства, поскольку при нормальной

разработке программного обеспечения нет никаких

принципиальных трудностей по единообразной интер-

претации данных, достаточно обеспечить взаимодей-

ствие между разработчиками подсистем ввода и вы-

вода для согласования форматов данных и способов их

отражения во внутренние структуры программы. За-

дача усложняется, если необходимо обеспечивать вза-

имодействие с уже существующим сторонним про-

граммным обеспечением, поскольку это требует зна-

ния формата, используемых им данных, который мо-

жет быть и не отражен в его документации. Эта про-

блема может иметь ряд решений. Во-первых, если

сложность поиска документации на взаимодействую-

щее программное обеспечение или его модификации

превосходит сложность создания его эквивалента,

функционирующего с использованием принятых в

разрабатываемом программном средстве специфика-

ций, то может быть принято решение о расширении

границ его разработки с созданием необходимых ана-


9

логов взаимодействующего программного обеспече-

ния. Во-вторых, если взаимодействующее программ-

ное обеспечение является свободным программным

обеспечением по ГОСТ Р 54593-2011 [4, с. 2], то даже

при отсутствии документации, описывающей исполь-

зуемые в нем форматы данных, либо форматы данных

могут быть самостоятельно описаны путем изучения

его исходного кода, либо в это программное обеспече-

ние может быть внедрена поддержка необходимых

форматов, данных разрабатываемого программного

средства (как частный случай первого решения). В

частности, такой способ может быть приемлем при

разработке личностно-ориентированных информаци-

онных систем, как показано в [5]. Третьим способом

решения данной проблемы является изначальное ис-

пользование при разработке программных средств

только открытых стандартов и спецификаций в соот-

вествии с п. 3.12 ГОСТ Р 54593-2011 [4, с. 2], что поз-

волит выбирать в качестве взаимодействующего про-

граммного обеспечения как свободное, так и проприе-

тарное (закрытое) программное обеспечение, если оно

поддерживает соответствующие открытые стандарты

и обеспечивает требуемое качество. Такой способ

(комплексирование различных видов программного

обеспечения посредством открытых стандартов и спе-

цификаций) также предполагается при разработке

личностно-ориентированных информационных си-

стем на этапе проектирования отдельно разрабатывае-

мых компонент [6, с. 39].

Если рассмотреть такие подхарактеристики со-

провождаемости как анализируемость, модифицируе-

мость, стабилизируемость и тестируемость [1, с. 7] и

такие подхарактеристики мобильности как адаптируе-

мость, настраиваемость и заменоспособность [1, с. 7],

то можно утверждать, что независимо от того, разра-

батывается ли свободное или закрытое программное

обеспечение, использование существующих открытых

стандартов и спецификаций увеличивает все эти под-

характеристики. Еще большее улучшение возможно,

если уже существует свободное программное обеспе-

чение, использующее данные спецификации, по-

скольку его можно использовать в качестве источника

информации по способам программной реализации

работы с данными, представленными в соответствии с

этими спецификациями.

Если же подходящих открытых спецификаций

и стандартов нет, и способы сохранения данных и об-

мена ими с взаимодействующим программным обес-

печением необходимо разрабатывать самостоятельно,

то имеет смысл рассмотреть вопрос о документирова-

нии принятых спецификаций и их распространении в

качестве открытых спецификаций для обеспечения

анализируемости, модифицируемости и адаптируемо-

сти данного программного средства в будущем при

возможных изменениях, а также для обеспечения воз-

можности замены данного программного средства

другим, соответствующим будущему состоянию окру-

жения, но при этом заменоспособным по отношению к

разрабатываемому в настоящий момент, поскольку

оно позволит пользователю продолжать работу с ранее

накопленными данными.

Таким образом, можно сделать вывод, что ис-

пользование только открытых стандартов и специфи-

каций, как существующих, так и специально создавае-

мых, может оказывать на сопровождаемость и мобиль-

ность разрабатываемых программных средств даже

большее влияние, чем использование отдельных ком-

понентов, относящихся к открытому программному

обеспечению.

Список литературы

1. ГОСТ 28806-90. Качество программных

средств. Термины и определения. Введ.

01.01.1992. М.: Изд-во стандартов, 2001. 8 с.

2. ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126-93. Информационная

технология. Оценка программной продукции.

Характеристики качества и руководства по их

применению. Введ. 01.04.1994. М.: Изд-во стан-

дартов, 2004. 10 с.

3. ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010. Информацион-

ная технология. Системная и программная ин-

женерия. Процессы жизненного цикла про-

граммных средств. Введ. 01.03.2012. М.: Стан-

дартинформ, 2011. 106 с.

4. ГОСТ Р 54593-2011. Информационные техно-

логии. Свободное программное обеспечение.

Общие положения. Введ. 01.01.2012. М.: Стан-

дартинформ, 2012. 7 с.

5. Гущин А. Н. Роль свободного программного

обеспечения в создании личностно-ориентиро-

ванных информационных систем // Наука и об-

разование в современной конкурентной среде:

материалы Международной научно-практиче-

ской конференции (Уфа, 15-16 февраля 2014 г.):

в 3-х ч. Часть II. Уфа: РИО ИЦИПИТ, 2014. С.

92-96

6. Гущин, А. Н. Личностно-ориентированные ин-

формационные системы / А. Н. Гущин; Балт.

гос. техн. ун-т. СПб., 2012. 122 с.

Леонов С. Н.

ПРИМЕНЕНИЕ ГИСТОГРАММНОЙ АРИФМЕТИКИ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

Магистрант, Сибирский федеральный университет, Железногорск

APPLICATION OF HISTOGRAMMIC ARITHMETIC FOR QUEUING SYSTEM MODELLING

Leonov Sergey Nikolaevich, postgraduate student Siberian State University, Zheleznogorsk


10

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается модификация аналитического подхода к поредению параметров систем мас-

сового обслуживания (СМО). Предлагается применять гистограммную арифметику и элементы численно-ве-

роятностного анализа для более эффективного принятия решений при анализе СМО.

ABSTRACT

In this article to consider modification of analytic approach to queuing systems parameters thin out. Offers to use

histogram arithmetic and numerical probabilistic analysis for more decision-making efficient by queuing systems

analysis.

Ключевые слова: система массового обслуживания; транзакт; аналитический расчёт; имитационная

модель; гистограммная арифметика.

Keywords: queuing system; transact; analytic approach; simulation model; histogram arithmetic.

При моделировании реальных систем и процес-

сов зачастую проблематично качественно формализо-

вать внутреннюю структуру объекта исследования. В

таких случаях приходится ориентироваться преиму-

щественно на внешние показатели – временные и ча-

стотные характеристики. Для этого применяется спе-

циальный вид моделей – системы массового обслужи-

вания (СМО). Данный класс моделей описывает дви-

жение транзактов (заявок на обслуживание) по этапам

обработки в модели [1].

Принятие решений, опираясь на результаты

просчёта СМО, можно получить двумя способами:

аналитически просчитав модель или сымитировав ра-

боту системы.

Аналитический подход позволяет получить по-

казатели модели, характеризующие усреднённые

условия просчёта СМО. Но такой подход не всегда эф-

фективно применим, т.к. в реальных задачах зачастую

недостаточно статистики для того, чтобы привести её

к аналитическому распределению (нормальному, экс-

поненциальному или распределению Эрланга [2]),

либо оно полиэктремально. При моделировании объ-

ектов специального назначения эти ограничения ста-

новятся критичными [3], т.к. по ним нет большого объ-

ёма статистических данных. Поэтому в задачах, не

имеющих больших требований по точности расчётов,

применяется именно аналитический подход.

Просчёт СМО через её имитацию позволяет по-

лучить показатели модели для псевдослучайной реа-

лизации. Применение генераторов псевдослучайных

величин опирается на метод Монте-Карло и является

требовательным к вычислительным ресурсам компью-

тера [4]. Данный подход предполагает проведение се-

рии экспериментов и опять же усреднение итоговых

результатов [1], вычисление значений которых в боль-

шинстве сред моделирования происходит автоматиче-

ски.

Рассмотрим альтернативный подход, позволяю-

щий учитывать произвольную форму распределения

плотности вероятностей различных элементов СМО и,

одновременно, минимизирующий число эксперимен-

тов. Он будет базироваться на представлении распре-

делений случайных величин не в виде средних значе-

ний или аналитических законов, а в виде гистограмм.

В качестве основы для вычислений воспользуемся

подходом гистограммной арифметики, разработанной

в рамках численно-вероятностного анализа [5]. Этот

подход применяется для разработки процедур пред-

ставления и обработки информационных потоков, а

также для численного моделирования.

Гистограммой называется случайная величина,

плотность распределения которой представлена ку-

сочно-постоянной функцией. Гистограмма P опреде-

ляется сеткой {xi| i=0,...,n}, на каждом отрезке

[xi−1, xi], i=1,…,n гистограмма принимает постоянное

значение pi. Тогда над гистограммами можно будет

произвести как арифметические действия, так и функ-

циональные преобразования в соответствии с форму-

лами из [6]. Это позволяет учитывать в результатах

моделирования всё многообразие значений вероят-

ностных параметров СМО, а также значительно выиг-

рать в скорости просчёта модели, в сравнении с ими-

тационным подходом.

Программная реализация моделей СМО и меха-

низмов определения их параметров, оперирующих с

гистограммами, предполагает организацию следую-

щих расширений:

Введение нового типа данных в виде объектной

структуры, вектора или типизированной пере-

менной, описывающего гистограммную пере-

менную;

Разработка расчетного модуля (dll-библиотеки),

реализующего специальные арифметические

операции для нового типа данных;

Включить в расчётные функции, реализующие

аналитический просчёт модели, возможность

просчитывать СМО с гистограммными пара-

метрами (распределения интенсивности потока

поступающих в систему транзактов и скорости

их обслуживания в накопителях);

Разработать/адаптировать модуль графического

вывода результатов моделирования, учитывая

специфику визуализации гистограмм;

Специальную процедуру освобождения памяти

после применения гистограммных переменных.

Использование переменных-гистограмм и при-

менение специальных операций над ними, позволяет

расширить эффективность применения систем массо-

вого обслуживания в условиях дефицита статистики

или при невозможности её сведения к стандартным

теоретическим законам распределения. В свою оче-

редь, это позволит повысить результативность приня-

тия решений при поиске узких мест в технологических

процессах или оптимизации моделируемых объектов,

опираясь на результаты их моделирования с посред-

ством систем массового обслуживания.


11


1. Имитационное моделирование: Учеб. пособие /

под ред. В.А. Углева, В.А. Устинова. Абакан,

2011. 118 с.

2. Введение в теорию массового обслуживания /

под ред. Б.В. Гнеденко, И. Н. Коваленко. М.:

ЛКИ, 2007. 400 с.

3. Применение методов имитационного модели-

рования и интервальной математики при опти-

мизационном проектировании оборудования

космических / под ред. В.А. Углева, Б.С. Добро-

нец. Решетневские чтения: Материалы XVI

Международной научной конференции. В 2 ч.

Ч. 1. Красноярск: СибГАУ, 2012. С. 39–40.

4. Выбор между методом Монте-Карло и гисто-

граммной арифметикой при реализации моде-

лей с элементами случайности / под ред. В.А.

Углева. Имитационное моделирование. Теория

и практика: Материалы VI Всероссийской

научно-практической конференции. В 2 т. Том

1. Казань: ФЭН, 2013. С. 278–281.

5. Численный вероятностный анализ неопреде-

лённых данных: монография / под ред. Б.С.

Добронец, О.А. Поповой, Красноярск: Сиб. фе-

дер. ун-т, 2014. 167 с.

6. Элементы численного вероятностного анализа /

под ред. Б.С. Добронец, О.А. Поповой. Вест.

Сиб. гос. аэрокосм. ун. им. акад. М.Ф. Решет-

нева, 2012. № 2. С. 19–23.

Маньков В. А.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ IMS-СОВМЕСТИМОСТИ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

бакалавр техники и технологии, Ивановский Государственный Энергетический Университет

Им.В.И.Ленина, г. Иваново

PROVIDING OF IMS-COMPATIBILITY FOR CONTROL TASKS OF DISTANCE LEARNING SYSTEM

Man'kov Vladislav, Bachelor of Engineering and Technology, Ivanovo State Power University, Ivanovo

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается IMS QTI, как спецификация совместимости (интероперабельности) систем

дистанционного обучения (СДО), определяются проблемы совместимости, с помощью анализирования об-

разца QTI XML, типов тестовых заданий и способов их визуализации.

Ключевые слова: IMS; QTI; совместимость; СДО; XML; интероперабельность; ASI; визуализация; про-

блема; импорт/экспорт; задание; тест.

ABSTRACT

The article discusses the IMS QTI, as specification compatibility (interoperability) distance learning systems (LMS).

Compatibility issues are defined by analyzing a sample QTI XML, types of tests and methods of visualization.

Keywords: IMS; QTI; compatibility; LMS; XML; interoperability; ASI; visualization; problem; import/export; task; test.

На сегодняшний день IMS QTI является един-

ственной широко известной спецификацией, позволя-

ющей реализовать импорт/экспорт тестов между раз-

личными СДО.

Рассмотрим пример реализации базового эле-

мента теста (задания) с помощью данных, описывае-

мых языком XML и с соблюдением требований специ-

фикаций QTI. В примере используется самый попу-

лярный тип вопроса с множественным выбором

(multiple-choice) и с простым способом визуализации.

На приведенной ниже иллюстрации (Рисунок 1) при-

водится вариант визуализации базового элемента (за-

дания) типа multiple-choice.

Рисунок 1. Образец задания multiple-choice


12

В этом примере приведен вопрос с пятью вари-

антами ответа. Порядок вывода на экран первых четы-

рех ответов постоянно меняется, когда элемент визуа-

лизируется на экране. Порядок следования пятого от-

вета всегда остается неизменным.

Рассмотрим часть листинга XML исключи-

тельно для визуализации данного примера. Эта часть

кода помещена в элемент <presentation> (Листинг 1). В

ней размещаются инструкции о том, что необходимо

выводить на экран, то есть инструкции визуализации.

Необходимо заметить, что все описанные в данной ча-

сти элементы визуализируются до того, как пользова-

тель сделает свой выбор.

<presentation label="BasicExample002a">

<material>

<mattext>Which one of the listed standards committees is responsible for developing

the token ring specification ?

</mattext>

</material>

<response_lid ident="MCb_01" rcardinality="Single" rtiming="No">

<render_choice shuffle="Yes">

<response_label ident="A">

<material><mattext>IEEE 802.3</mattext>

</material>

</response_label>

<response_label ident="B">


</material>

</response_label>

<response_label ident="C">

<material> <mattext>IEEE 802.6</mattext>

</material>

</response_label>

<response_label ident="D">


</material>

</response_label>

<response_label ident="E" rshuffle="No">

<material><mattext>None of the above.</mattext>

</material>

</response_label>

</render_choice>

</response_lid>

</presentation>

Листинг 1. Инструкции для визуализации теста

Все, что должно выводиться на экран, всегда со-

держится в элементах <material>. В первый раз он

предназначен для вывода на экран вопроса задания. В

то же время ниже можно увидеть, что тот же элемент

<material> используется также и для вывода возмож-

ных ответов. В этом случае мы имеем дело с элемен-

том, помещаемым внутрь элемента идентификатора

<response_label>, который имеет значение для опреде-

ления верного ответа. Внутрь элемента <material> дол-

жен быть добавлен один из восьми обязательных или

двух необязательных элементов, обозначающих тип

используемых медиа — текста, изображения, аудио,

видео и других. В представленном примере использу-

ется элемент <mattext> для простого текста.

Элемент <response_lid> идентифицирует тип

вопроса, как вопрос с множественным выбором. А эле-

мент < render_choice> указывает на то, что это задание

должно быть визуализированно как стандартное зада-

ние Standard Multiple Choice. Ответы для выбора поль-

зователя помещаются в элемент <response_lid>, кото-

рый имеет дополнительные атрибуты — ‘rcardinality’,

указывающий на то, что количество выбранных отве-

тов может быть равно только единице, ‘rtiming’, кото-

рый указывает, необходимо ли ограничивать время от-

вета и уникальный идентификатор ‘ident’, который не-

обходим для последующей обработки ответов именно

из этого набора.

Значение “Yes” атрибута ‘shuffle’ элемента

<render_choice> указывает на то, что порядок следова-

ния ответов необходимо перемешивать при выводе на

экран. При этом для последнего ответа в элемент

<response_label> добавлен элемент <rshuffle> со значе-

нием "No", что указывает на необходимость выводить

материал, заключенный в этот элемент всегда в по-

следнюю очередь. Также каждый элемент

<response_label> содержит атрибут ‘ident’, значение

которого является уникальным идентификатором от-

вета, учитывается при анализе выбора пользователя и

не выводится на экран.


13

Чтобы лучше проиллюстрировать влияние ти-

пов вопросов и способов визуализации на то, что поль-

зователь видит перед собой на экране, ниже приво-

дятся примеры, необходимые для понимания основ-

ных возможностей визуализации заданий.

1. Standard Multiple Response (Рисунок 2). Исполь-

зуется для получения нескольких ответов из не-

скольких возможных. Используются элементы

<response_lid> и <render_choice>.

Рисунок 2. Standard Multiple Response

2. Standard Order Objects (Text) (Рисунок 3). Этот

пример иллюстрирует использование не стан-

дартного способа визуализации. Кандидаты на

ответ требуется расположить в соответствую-

щем порядке, щелкая по ним мышью. Исполь-

зуются элементы <response_lid> и

<ims_render_object>, при помощи которых и ре-

ализуется расширение, не описанное в схеме.

3. Standard Multiple Choice (Images) (Рисунок 4).

Задача заключается в выборе единственного от-

вета из группы, но в данном случае возможные

ответы визуализируются не текстами, а графи-

ческими изображениями. Используются эле-

менты <response_lid> и <render_choice>.

4. Multiple Choice with Image Hot Spot Rendering

(Рисунок 5). Это задание также похоже на

Standard Multiple Choice, но вместо выбора тек-

ста необходимо выбрать одну из подсвеченных

частей изображения. От предыдущего варианта

оно отличается использованием элемента визу-

ализации. Используются элементы

<response_lid> и <render_hotspot>.

Рисунок 3. Standard Order Objects

Рисунок 4. Standard Multiple Choice (Images)

Рисунок 5. Multiple Choice with Image Hot Spot Rendering


14

Рисунок 6. Multiple Choice with Slider Rendering

5. Multiple Choice with Slider Rendering (Рисунок

6). В данном элементе используется слайдер,

обычно для выбора ответа, представленного в

числах или процентах. Используются элементы

<response_lid> и < render_slider>.

В данном перечне было представлено только

несколько примеров, но и они хорошо иллюстрируют

многообразие типов вопросов и способов их визуали-

зации. Это многообразие ставит перед разработчиками

множество проблем. Совершенно очевидно, что невоз-

можно, а зачастую и нет необходимости в создании си-

стемы, которая умела бы корректно визуализировать

все возможные, описанные в спецификации типы за-

даний. И даже если бы была создана такая система,

позволяющая реализовывать все типы заданий и спо-

собы визуализации, описанные в спецификации, то и

тут не обошлось бы без проблем, поскольку специфи-

кация допускает также использование собственных, не

стандартизированных способов, реализуемых в виде

расширений.

Спецификации предлагают простую и логич-

ную структуру XML документа, который способен

хранить информацию обо всех распространенных на

сегодня типах заданий (интеракций), а также способы

последующей обработки ответов и обратной связи.

Однако, проведенные исследования показали,

что большинство СДО не в состоянии обменяться дан-

ными даже в том случае, если файлы точно соответ-

ствуют спецификациям. И даже в очень дорогих про-

дуктах приходится встречаться с ошибкаоДО и огра-

ничениями.

На основании проведенных исследований,

можно сделать вывод, что основные сложности обес-

печения IMS-совместимости контрольных заданий в

том, что тестовые системы, как правило, поддержи-

вают ограниченное количество видов заданий и мно-

жество способов визуализации этих заданий. Однако,

обеспечить совместимость возможно, если опреде-

литься с типами вопросов и вариантами их визуализа-

ции. Спецификация IMS QTI дает хорошее представ-

ление о том, как реализовать то или иное задание с по-

мощью XML.


1. Система критериев качества учебного процесса

для дистанционного образования, И. П. Норен-

ков, МГТУ им. Батмана, 2002.

2. Стандарты информационных технологий в обу-

чающих системах. Междисциплинарный центр

дополнительного профессионального образова-

ния Санкт-Петербургского государственного

университета, 2004.

3. ASI Information Model Specification, IMS QTI

Final Specification Version 1.2, 2002

4. IMS Question and Test Interoperability Overview.

Final Specification Version 1.2.

5. Learning Technology Standards: An Overview.

CETIS (Centre for Educational Technology

Interoperability Standards), 2004

Иванов М. В.1, Морозова Л. Ю.2, Бруссиловская Е. В.2

ИССЛЕДОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ РЫНКА ТРУДА В РОССИИИ

1кандидат экономических наук, доцент, Санкт-Петербургский политехнический университет

Петра Великого г.Санкт-Петербург 2студентка, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

г.Санкт-Петербург

STUDY OF MODERN TRENDS OF THE LABOUR MARKET IN RUSSIA

Ivanov Maxim, Candidate of Science, assistant professor of Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, St.

Petersburg

Larisa Morozova, student, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, St. Petersburg

Brusilovskaya Elena, student, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, St. Petersburg


15

АННОТАЦИЯ

Исследование проводилось с целью проведения анализа динамики основных показателей рынка труда и

оценки динамики численности, занятых в основных видах экономической деятельности, использовались ста-

тистические методы обработки полученных данных. Результаты исследования показывают рост уровня эко-

номической активности и уровня занятости, снижение уровня безработицы с 2010 года. Обнаружен рост чис-

ленности занятых в таких видах экономической деятельности как, финансовая деятельность, производство

и распределение электроэнергии, воды, газа, предоставление коммунальных и социальных услуг. Снижение

численности занятых наблюдается: в обрабатывающей промышленности; в сельском хозяйстве; в сфере об-

разования. Перечисленные виды экономической деятельности требуют государственной поддержки в сфере

занятости.

ABSTRACT

The study was conducted in order to analyze the dynamics of the main indicators of the labor market and assess

the dynamics of employment in the mainstream economic activities, use of statistical methods of data processing. Results

of the study show an increase in the level of economic activity and employment, reduction of unemployment since 2010.

An increase in the number of employees in such economic activities as financial services, manufacturing and distribution

of electricity, water, gas, provision of public and social services. Reducing the number of employees is observed: in the

manufacturing industry; in agriculture; in education. These economic activities require state support in the field of

employment.

Ключевые слова: государственное управление; занятость; рынок труда.

Key words: governance; employment; labor market.

Согласно данным Организации Объединенных

Наций, «население мира должно достигнуть 9,3 мрд. в

2050 году, при этом, семь из каждых десяти человек

будут проживать в городах, и в значительной степени

процесс урбанизации будет проходить в развиваю-

щихся странах» [2].

Затянувшийся кризис в сфере занятости несет

значительные риски для социальной и политической

стабильности.

В условиях мирового финансового кризиса про-

исходит интенсивное сокращение рабочих мест. Со-

гласно прогнозам Международной организации труда

«на сегодняшний день 200 миллионов не имеют ра-

боты, число безработных к 2015 году составит 208

миллионов человек» [1].

Во исполнение Указа Президента Российской

Федерации от 7 мая 2012 г. № 596 «О долгосрочной

государственной экономической политике» предстоит

«обеспечить увеличение производительности труда к

2018 году в 1,5 раза относительно уровня 2011 года и

создать к 2020 году не менее 25 млн. высокопроизво-

дительных рабочих мест» [3]. Основой для этого явля-

ется рост инвестиций и технологическое обновление

промышленности, развитие конкуренции, поддержка

развития науки и технологий, повышение квалифика-

ции занятых граждан и создание гибкого рынка квали-

фицированного труда, поддержка экспорта продукции

обрабатывающих отраслей, развитие международной

интеграции.

Регулирование занятости является актуальной

задачей государства.

Поведение ключевых индикаторов рынка труда

по данным Федеральной службы государственной ста-

тистики [4] отражают кривые, представленные на ри-

сунке 1.

5

6

7

8

9

10

11

12

56

58

60

62

64

66

68

70

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Уровень безработицы,%

Уровень экономической активности,%

Уровень занятости, %

годы

Уровень экономической активности, % Уровень занятости, % Уровень безработицы, %

Рисунок 1. Диаграмма динамики показателей рынка труда с 2000 по 2014 год


16

Анализ диаграммы показывает, что современ-

ный глобальный финансовый кризис имел негативные

социально-экономические последствия для россий-

ского рынка труда (2008-2009 годы), что проявилось в

снижении экономической активности, спаде занято-

сти, росте безработицы. Наблюдается рост уровня эко-

номической активности, уверенный рост уровня заня-

тости, снижение уровня безработицы с 2010 года, по-

сле кризиса.

Несмотря на благополучные данные основных

показателей рынка труда за последние годы, проведен

анализ динамики численности, занятых по видам эко-

номической деятельности. Были использованы мате-

риалы электронного статистического сборника «Труд

и занятость в России.2013год» [5]. Результаты анализа

представлены в таблице 1.

Таблица 1

Динамика численности занятых (в %) по видам экономической деятельности на основной работе

Вид экономической

деятельности

2005

год 2007 год 2008 год 2009 год 2010 год 2011 год 2012 год

Торговля 15,2 15,6 15,2 15,2 15,6 15,9 16,1

Обрабатывающее

производство 18,2 17,4 16,5 15,3 15,2 15 15

Образование 9,2 9,1 9,1 9,4 9,4 9,2 9,2

Транспорт, связь 9,2 9,4 9,3 9,4 9,3 9,4 9,4

Здравоохранение 6,9 7,4 7,4 7,9 7,9 7,9 8

Сельское хозяйство 9,9 8,6 8,3 8,1 7,6 7,5 7,2

Строительство 6,7 7 7,6 7,1 7,2 7,2 7,4

Предоставление коммуналь-

ных и социальных услуг 3,3 3,5 3,7 3,9 3,9 4 3,9

Производство,

Распределение

электроэнергии, воды, газа

2,9 2,9 3 3,2 3,3 3,2 3,3

Гостиницы рестораны 1,9 1,9 2,1 2,1 2 2,1 2,1

Добыча полезных

ископаемых 1,8 1,9 2 2 2 2 2

Финансовая деятельность 1,4 1,8 1,9 1,8 1,9 2 2

Рыболовство рыбоводство 0,25 0,28 0,19 0,17 0,17 0,18 0,17

Анализ полученных данных показывает сниже-

ние численности занятых с 2009 года в одном из весо-

мых по численности (18-15%) видов экономической

деятельности – обрабатывающее производство. Кроме

того, за последние годы отрицательная динамика

наблюдается в сфере образования, сельского хозяй-

ства. Обращает на себя внимание рост числа занятых в

видах экономической деятельности с низкой долей за-

нятых: финансовая деятельность; производство и рас-

пределение электроэнергии, воды, газа; предоставле-

ние коммунальных и социальных услуг.

Таким образом, проведенный анализ предста-

вил позитивные изменения основных индикаторов

рынка труда после кризиса 2009 года. Тем не менее,

анализ динамики численности, занятых по основным

видам экономической деятельности показал снижение

занятых в таких стратегически важных сферах эконо-

мической деятельности, как сельское хозяйство, обра-

батывающее производство, образование. Необходимо

привлечь особое внимание государства к проблемам

занятости в данных видах экономической деятельно-

сти.


1. Доклад Генерального директора: На пути к сто-

летней годовщине МОТ: реалии, модернизация

и приверженность трехсторонних участников. /

Международная конференция труда. 102-я сес-

сия 2013 г. Женева, Швейцария.

2. Организация Объединенных Наций, Департа-

мент по экономическим и социальным вопро-

сам, отдел народонаселения: World Population

Prospects: The 2010 revision, Highlights and

advance tables, рабочий документ №

ESA/P/WP.220 (Нью-Йорк, 2011 г.).

3. Основные направления деятельности Прави-

тельства Российской Федерации на период до

2018 года (утв. Председателем Правительства

РФ 31 января 2013 г.).

4. Официальный сайт Федеральной службы госу-

дарственной статистики.URL: http://www.

gks.ru/ (дата обращения 15.03.2015).

5. Электронный статистический сборник «Труд и

занятость в России. 2013». URL:http://www

.gks.ru/ wps/wcm/connect /rosstat_main/rosstat/ru

/statistics/publications/catalog/doc_113991680176

6 (дата обращения 16.03.2015).


17

http://www.garant.ru/hotlaw/federal/446770/




Никишечкин А. П.

АЛГОРИТМ ФОРМИРОВАНИЯ И ОБНОВЛЕНИЯ ОБУЧАЮЩЕЙ ВЫБОРКИ ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО ОБУЧЕНИЯ НЕЙРОКОНТРОЛЛЕРА В СИСТЕМЕ

УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕЗАНИЯ

Доцент, кандидат технических наук, Московский государственный технологический

университет «Станкин», г. Москва

ALGORITHM CREATE AND UPDATE THE TRAINING SAMPLE FOR OPERATIONAL NEYROKONTROLLER

LEARNING MANAGEMENT SYSTEM CUTTING PROCESS NIKISHECHKIN ANATOLY PETROVICH

Associate Professor, Ph.D., Moscow State Technological University "STANKIN", Moscow

АННОТАЦИЯ

Работа посвящена повышению эффективности металлообработки с помощью нейросетевых адаптив-

ных систем, обеспечивающих автоматизированную коррекцию режимов резания при изменении технологиче-

ских параметров.

ABSTRACT

This work is dedicated to the increase of metal-working efficiency with the help of neuron network adaptive systems.

The neuron network adaptive systems provide the automated correction of cutting modes during change of master

schedules.

Ключевые слова: нейроконтроллер; нейроэмулятор; обучающая выборка; тестовая выборка; адаптив-

ная система управления.

Key words: neyrokontroller; a neural emulator; learning sample; the test sample; adaptive control system.

Проблема повышения эффективности металло-

обработки традиционно решалась за счет создания

адаптивных систем, позволяющих в процессе обра-

ботки корректировать режимы резания. Анализ работ

в области адаптивного управления процессами реза-

ния показывает, что задача управления в конечном

итоге сводится к задаче стабилизации температурно-

силовых и мощностных параметров процесса [1,3,4].

Любое изменение этих параметров во время работы

говорит о наличии возмущающих факторов и, прежде

всего, об износе инструмента и требует коррекции ре-

жимов обработки [1,3]. Как правило, адаптивные си-

стемы реализуют по принципу двухмерного предель-

ного управления по значениям скорости резания v и

подачи s .

Серьезная трудность реализации таких систем

заключается в необходимости построения математи-

ческих моделей процесса. Неустойчивая динамика

процесса резания, зависящая от множества факторов и

определяемая конкретными условиями обработки,

приводит к необходимости усложнения модели и при

каких-либо изменениях в объекте управления требу-

ется перестройка модели и выработка нового закона

управления.

Попытки использования гибких нелинейных

нейросетевых моделей также наталкиваются на труд-

ности, связанные с оперативным обучением нейрон-

ных сетей и формированием обучающей выборки. Вы-

борка должна быть представительной, перекрывать

весь возможный диапазон изменения управляющих

переменных. Кроме того, возникает необходимость

непрерывного обновления обучающей выборки в про-

цессе функционирования системы управления.

Предлагаемая система управления, обеспечива-

ющая стабилизацию температуры и мощности реза-

ния, построена по двухсетевой схеме с нейроконтрол-

лером (НК) и нейроэмулятором (НЭ) (рисунок 1).

Такая схема, использующая многослойные сети

прямого распространения, позволяет обучать НК с по-

мощью алгоритма обратного распространения без зна-

ния функции объекта управления, то есть знания зави-

симости выходных параметров процесса резания (тем-

пературы и мощности) от управляющих параметров –

скорости и подачи. При обучении НК нейроконтрол-

лер и нейроэмулятор рассматриваются как единая

многослойная сеть, и ошибка может распространяться

через обученный к этому моменту нейроэмулятор в

обратном направлении [2].

Рисунок 1. Общая структура управления с нейроконтроллером и нейроэмулятором


18

Нейроконтроллер вырабатывает управляющие

воздействия – значения скорости и подачи в данный и

предыдущий момент времени

)(),(),(),( 11 tstvtstv, являющиеся составля-

ющими вектора u . На вход нейроконтроллера пода-

ется вектор отклонения rye

, где

))(),(),(),((y 11 tytytyty мtмt вектор,

содержащий реальные значения контролируемых па-

раметров объекта управления – температуры и мощно-

сти в данный и предыдущий моменты времени, а век-

тор ))(),(),(),((r 11 trtrtrtr мtмt – их задан-

ные значения. Задержанные на один такт значения

этих параметров используются для учета динамики

объекта управления.

Нейроэмулятор определяет величину отклоне-

ния e . При обучении нейроэмулятора происходит ми-

нимизация среднеквадратичной ошибки нэE нейро-

эмулятора, которая вычисляется как квадрат разности

между выходом нейроэмулятора e и реальным откло-

нением выхода объекта от заданного значения

rye , то есть

22

2

1

2

1нэнэE e)ee(

.

На вход НЭ подаются управляющие сигналы ‒

значения вектора u , являющиеся выходом НК.

Количество входов и выходов НЭ определяется

размерностью векторов u и e соответственно, а НК

– размерностью векторов u и e соответственно. Та-

ким образом, НК и НЭ – одинаковые сети, содержащие

четыре входа, четыре выхода; обе сети содержат также

один скрытый слой с пятью нейронами.

Управляющие сигналы u , определяемые

нейроконтроллером, поступают в систему ЧПУ, обес-

печивая контроль и стабилизацию температурно-мощ-

ностных параметров процесса резания.

В процессе работы адаптивной системы проис-

ходит непрерывное обучение НЭ и формируются обу-

чающая и тестовая выборки для НК. В случае возрас-

тания ошибки управления, оцениваемой по средне-

квадратичному критерию

2

2

1)re( E

, веса НЭ фик-

сируются, и инициализируется процедура обучения

НК по накопленной на данный момент обучающей вы-

борке. В случае удачного обучения НК происходит за-

мена старого НК на новый.

Длительность цикла переобучения (без учета

времени формирования обучающей выборки) не вли-

яет на быстродействие системы, так как зависит

только от вычислительной мощности и может быть

снижена до длительности одного такта.

Непрерывное переобучение НК может привести

к тому, что нейронная сеть перестанет воспринимать

адекватно вновь поступающие данные о процессе. По-

этому предлагается обучать каждый раз копию НК «с

нуля» (заново) с целью исключения нежелательных

эффектов, связанных с «переобучением». При этом

обучающая выборка должна непрерывно обновляться

и содержать как старые примеры, так и новые. Тогда

новый НК не будет наследовать и накапливать уста-

ревшую информацию, а все нежелательные случайно-

сти обучения предыдущего НК полностью исчезнут

при замене старого НК на новый.

При обновлении НК предусмотрен плавный пе-

реход от устаревшего НК к новому. Первоначально

новый регулятор включается в работу параллельно со

старым и значения управляющих воздействий от

обоих контроллеров усредняются в течение времени

переключения.

Алгоритм обучения НК представлен на рисунке 2.

Поскольку функционирование НК не связано с

обучением, то оно происходит со скоростью обычных

математических расчетов, практически мгновенно, т.е.

система управления с нейронным регулятором не вно-

сит дополнительной задержки при генерации управля-

ющих сигналов.

Примерами для нейроконтроллера являются

пары ue,

. Вся выборка нейроконтроллера состоит

из двух частей. Одна часть предназначена для обуче-

ния, вторая – для тестирования. Необходимо, чтобы

выборка перекрывала весь возможный диапазон изме-

нения значений скорости и подачи. Обе выборки

должны обновляться непрерывно путем добавления

новых и удаления устаревших примеров в процессе

функционирования системы управления по мере изме-

рения значений векторов y

и u .

Алгоритм формирования и обновления обучаю-

щей и тестовой выборок представлен на рисунке 3.

При получении новых измеренных значений

управляющих сигналов новнов sv ,, содержащихся в

векторе u , отличных от предыдущих значений, вы-

числяется ошибка rye

, и формируется новый

пример ue,

. При этом в имеющейся к этому мо-

менту выборке производится поиск примера со значе-

ниями скорости v и подачи s , близкими к новым зна-

чениям новv и новs

. Если такой пример найти уда-

ется, то есть справедливы неравенства 1 новvv

и 2 новss, где 1 и 2 некоторые заранее за-

данные значения, то найденный пример становится

устаревшим и заменяется новым. Если такой пример

найти не удалось, то новый пример добавляется в вы-

борку без замены. Значения 1 и 2 определяются


19

экспериментально. Занижение значений 1 и 2 (с

целью более точного отслеживания ситуации) нежела-

тельно, так как приводит к существенному увеличе-

нию размерности формируемой обучающей и тесто-

вой выборок. Кроме того, слишком малые значения

разностей могут привести к появлению в выборке про-

тиворечивых примеров, то есть может оказаться, что

схожим входам будут соответствовать разные выходы.

Рисунок 2. Алгоритм обучения НК

Накопление выборки происходит постепенно

по мере измерения новых значений параметров про-

цесса.

Новый пример, в случае последующего успеш-

ного обучения НЭ, сохраняется в выборке, в против-

ном случае удаляется из выборки и происходит воз-

врат старого примера (в случае исключения старого

примера).

Обучающая и тестовая выборки обновляются

поочередно. Обновление тестовой выборки происхо-

дит аналогично обновлению обучающей.

В случае частых возмущений происходит ин-

тенсивное обновление примеров обучающей и тесто-

вой выборок; если возмущений нет, то нет и измене-

ний управляющих воздействий, и обновление выборок

не происходит.

Частота смены НК зависит от величины и ста-

бильности ошибки управления. При низкой и постоян-

ной величине ошибки управления нет необходимости

в частой смене НК, в этом случае смена НК может про-

исходить с фиксированной частотой.

Обучение нейросетевых компонент указанной

выше размерности проводилось на компьютере AMD

Athlon™ II 4 640 Processor 3, 00 GHz в программах

NeuroSolutions 5.05 и NeuroPro 0.25 и показало хоро-

шие результаты. Объемы выборок для обучения и те-

стирования НК были приняты равными около 200 при-

меров. Время обучения нейроконтроллера не превы-

шает одной секунды и может быть снижено при пере-

ходе в процессе обучения к частично полносвязным

сетям по методике, описанной в [2].


20

Рисунок 3. Алгоритм формирования и обновления обучающей и тестовой выборок для НК


1. Григорьев, С.Н., Синопальников, В.А., Тере-

шин, М.В. Оперативное диагностирование и

управление процессом резания по критерию

максимальной температуры. / Контроль. Диа-

гностика. №1, 2012, с. 67 – 70.

2. Никишечкин, А.П. Нейросетевые технологии:

учебное пособие для студентов вузов. – М.: ИЦ

ГОУ ВПО МГТУ Станкин», 2010. – 124 с.

3. Синопальников, В.А., Григорьев, С.Н. Надеж-

ность и диагностика технологических систем. –

М.: Высш. шк., 2005. – 343 с.: ил.

4. Терешин, М.В. Оперативное регулирование и

многопараметрическое диагностирование про-

цесса резания./ Великий Новгород, РИС НовГУ,

2012. – 166 с.: 47 ил.

Смагин А. А.1, Липатова С. В.2, Песляк М. Ю.3

СИСТЕМА УДАЛЕННОГО МОНИТОРИНГА И КОНТРОЛЯ ОБЪЕКТОВ 1доктор технических наук, процессор, Ульяновский государственный университет, г. Ульяновск 2кандидат технических наук, доцент, Ульяновский государственный университет, г. Ульяновск

3Заместитель Главного конструктор, ФНПЦ ОАО «НПО «Марс», г. Ульяновск

REMOTE MONITORING AND OBJECTS CONTROL SYSTEM

Smagin Aleksey Arkadyevich, Doctor of Engineering, Professor the Ulyanovsk State university, Ulyanovsk


21

Lipatova Svetlana Valeryevna, Candidate of Engineering, Assistant Professor the Ulyanovsk State university,

Ulyanovsk

Peslyak Mikhail Yuryevich, Deputy Chief designer, FSPC (Federal scientific and production centre) OJSC (open joint-

stock company) RMA (research and manufacturing assotiation) “Mars”, Ulyanovsk

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются вопросы периодического контроля со стороны разработчиков-производите-

лей, осуществляющих оценку надежности информационно-управляющих систем и комплексов средств автома-

тизации, работающих в реальном режиме.

В данной работе предлагается создание сетецентрической системы взаимодействия множества уда-

ленных объектов и центрального, который находится на предприятии разработчике-изготовителе и рассмат-

ривается задача взаимодействия пары объектов: центрального и периферийного.

Основной задачей оценки надежности является определение работоспособности комплекса средств ав-

томатизации при возникновении неисправностей, их нарастании и возникновении отказов в разные проме-

жутки времени в условиях неполных статистических данных.

ANNOTATION

The article is dedicated to the questions of periodical examination on the part of developer producers, who give

safety evaluation of information control systems and automation facilities complex working real address mode.

It is offered in the article the creation of network-centric system of interaction of a great number of remote objects

and a central one that is in at developer producer enterprise and it is considered the task of couple of objects interaction:

central and peripheral ones.

The main task of safety evaluation is automatic control system performance measurement in the event of defects,

their increase and failure initiation n different interim and in the conditions of incomplete statistics.

Ключевые слова: сетецентрическая организация, мониторинг, комплекс средств автоматизации, оценка

надежности, процедура, достоверность, параметры.

Key words: network centric organization, outcome monitoring, automation facilities complex, safety evaluation,

procedure, authenticity, data.

Сетецентрическая организация системы уда-

ленного мониторинга и контроля заключается в опера-

тивном контроле, оценке выбранных параметров объ-

ектов, принятии решений по устранению причин вы-

хода их из строя или неисправностей, который наилуч-

шим образом и наиболее квалифицированно может

выполнить только разработчик–производитель про-

дукции и особенно, если она имеет сложную струк-

туру и управление.

Удаленность от объектов влияет как на органи-

зацию такого контроля, так и на саму процедуру ее

проведения, в частности, если число выпускаемых ор-

ганизацией-производителем объектов велико, и они

разбросана на большой территории. Кроме этого,

условия их эксплуатации и качество их обслуживания

неодинаковы, а единый мониторинг для всех объектов

не соблюдается.

Достоверность получения оценки надежности

и, особенно, в условиях неполных статистических дан-

ных, когда не всегда соблюдается утвержденный ре-

гламент сопровождения эксплуатируемых изделий,

может быть обеспечена введением обратной связи

между эксплуатантами и разработчиком. Точные и

своевременные данные о состоянии объекта, информа-

ция о причинах нарушений работоспособности, про-

изошедших неисправностей, отказов, эффективная об-

работка информации о состоянии комплексов дает из-

готовителю полное представление о состоянии изде-

лий, влечет за собой «своевременное вмешательство»

изготовителя в процесс эксплуатации изделий и выра-

ботку рекомендаций по устранению возникших неис-

правностей.

Построение обратной связи и ее использование

осуществляется в рамках построения сетецентриче-

ской структуры, в основу которой положены следую-

щие принципы:

1. Быстрый двусторонний обмен данными с ис-

пользованием сетевых технологий с соблюде-

нием согласованного регламента.

2. Веб-диалог через центр сети нескольких заин-

тересованных пользователей, проведение ви-

деоконференции по обмену информацией.

3. Практически неограниченный состав потреби-

телей с разнообразными изделиями.

4. Расширяемость деятельности и функционала

центра по оперативной обработке поступающих

данных, необходимости автоматизации и быст-

рого реагирования на поступающие запросы.

5. Централизация - для быстрого приобретения

нового опыта эксплуатации выпускаемых изде-

лий и влияние на их качество.

6. Автоматизация процессов обработки строго

определенных форматов передаваемых и полу-

чаемых документов в сети.

7. Использование самых современных телекомму-

никационных технологий и обеспечение це-

лостности передаваемой информации.

Для хранения данных о множестве изделий мо-

жет использоваться реляционная база данных, а сами

данные поступать на предприятие-разработчика в виде

разнородной информация, кроме отчетных форм от

пользователей, основными источниками статистиче-

ских данных являются: системы мониторинга, log-

файлы программных средств, графики работы, выпол-

нения профилактических работ и т.д.


22

Модель базы данных на предприятии-разработ-

чике для хранения данных о функционировании изде-

лий на объектах должна учитывать первичные и вто-

ричные данные (с автоматизированных источников и

из отчетов соответственно), а также содержать агреги-

рованные данные (рассчитанные средние, суммарные

и количественные значения и т.д.).

Предлагается реализация системы в виде web-

приложения (рис.1). На стороне клиента находится

браузер, его достаточно для доступа к системе, ничего

больше устанавливать не требуется.

Web-браузер

Web-браузер

АРМ аналитикаАРМ аналитика

АРМ оператораАРМ оператора

Данные от оператора

Структурированные файлы

Статистическая база данных

Модули системы (*.php)

Объект Предприятие-изготовитель

Рисунок 1. Схема системы

Через браузер операторы могут вносить данные

об изделиях и их отказах. Накопление данных произ-

водится на объектах, а в конце каждого отчетного пе-

риода данные заносятся в базу (операторами или авто-

матизировано при наличии подготовленных загрузоч-

ных файлов). Аналитики смогут получать данные в ре-

жиме онлайн и использовать их для моделирования и

прогноза.

Система ориентирована на 2 типа пользовате-

лей (рис.2):

оператор – конечный пользователь системы, не

обладающий знаниями о методах оценки

надежности и использующей программу как

«черный ящик»;

аналитик – пользователь, имеющий достаточ-

ную квалификацию для того, чтобы изменять

параметры методов оценки надежности изде-

лия. В дальнейшем настоящей статье под изде-

лием принимается комплекс средств автомати-

зации (КСА).

Программная реализация информационной си-

стемы поддержки оценки надежности комплекса

средств автоматизации (КСА) предполагает выполне-

ние следующих требований к серверной части: опера-

ционная система Linux (ubuntu 12.04), СУБД Postgres,

Symfony framework, orm Doctrine. Техническими тре-

бованиями к клиентской части являются: любая опера-

ционная система (в том числе семейство MS Win-

dows), web-браузер с поддержкой jtml, css, javascript.

Используемыми в реализации системы библиотеками

являются библиотеки: jquery, kendo ui, backbone, unde-

rscore, vis.js; языками программирования php, sql, R.

Наиболее важными действиями являются пра-

вила получения и накопления множества контролиру-

емых параметров, которые образуют исходные данные

(отказы). Именно достоверность, корректность ис-

пользования этих правил позволяет гарантировать и

корректность результатов как при выполнении чис-

ленных расчетов, так и при моделировании ситуаций,

при которых происходил отказ, а также правильно ука-

зывать причины его возникновения, а в конце и делать

достоверный прогноз. Получаемые результаты инте-

грируются и хранятся в базе данных для их последую-

щего использования.

Рассмотрим объект исследования – комплекс

программно-технических средств, который имеет

иерархическую структуру (рис.3).

Для оценки надежности КСА удобно описать

его через набор множеств: KSА={R,Ts, Kp}, где R –

множество реализаций КСА, Ts – множество техниче-

ских средств, образующих аппаратную платформу

конкретной реализации, Kp – множество программ-

ных комплексов, образующих КСА.

Каждое из множеств характеризуется набором

параметров, их описывающих R ={M, Tb}, где M- ме-

сто, Tb - время установк., Ts ={Nt, Tts, Dv}, где Nt –

название технического средства, Tts – множество тех-

нических параметров, образующих пару <Npts, Value>

Npts – название параметра, Value - значение, Dv – дата

выпуска начала эксплуатации.

Множество Kp = {Nk, Tkp}, где Nk – название

программного комплекса, Tkp – множество техниче-

ских параметров, образующих пару <Npkp, Value>

Npts – название параметра, Value - значение.

Для оценки надежности функционирования

КСА необходимо установить взаимосвязь между эле-

ментами КСА. Для этого предлагается попарно вычис-

лить значения корреляций между всеми числовыми

параметрами, входящими в множественную модель

КСА.


23

Предполагается, что данные параметры незави-

симы и для выявления зависимости между ними

можно использовать линейный коэффициент корреля-

ции Пирсона.

Результатом вычисления линейных корреляций

является матрица корреляций. Из матрицы выбира-

етсся только заметная (0.5 < rxy < 0.7), высокая (0.7 <

rxy < 0.9) и весьма высокая (0.9 < rxy < 1) связи и мо-

дель представляется в графовом виде (рис. 4), где цвет

обозначает заметную (черный), высокую (зеленый) и

весьма высокую (красный) связь и каждая связь имеет

значение KiN, которая соответствует его корреляции.

Рисунок 2. Функции, доступные разным типам пользователей

Рисунок 3. Дерево КСА

Рисунок 4. Графовая модель КСА

Пользователь

аутентификация, авторизация и регистрация

просмотр данных о КПТС

моделирование поведения КПТС в процессе функционирования

прогнозирование выхода из строя КПТС

оценка надежности выбранного КПТС

выявление возможных причин отказов комплекса программно-технических

средств

формирование отчетов по результатам моделирования, прогнозирования,

оценки надежности и поиска неисправностей

Аналитик

аутентификация, авторизация и регистрация

ведение базы данных неисправностей КПТС на объектах и на предприятии изготовителе

настройка модели оценки надежности КПТС

моделирование поведения КПТС в процессе функционирования

прогнозирование выхода из строя КПТС

оценка надежности выбранного КПТС

выявление возможных причин отказов комплекса программно-технических средств

формирование отчетов по статистической обработке данных, по построенной модели, отчетов по

результатам моделирования, прогнозирования, оценки надежности и поиска неисправностей

КПТС

Экземпляр КПТС на объекте 1

Технические средства

Комплексы программ

Экземпляр

КПТС на объекте N

Технические средства

Комплексы программ

Комплектующие изделия

Npts 1

Npts 2

Npts N

Npkp M

Npkp 1

Npkp 2

KiN


24

Полученный граф и матрицу корреляций можно

использовать для расчета вероятных изменений вы-

ходных параметров КСА при изменении входных

(например, состава технических средств и, следова-

тельно, значений технических характеристик техниче-

ского средства), что позволяет производить моделиро-

вание и прогнозирование параметров надежности

КПТС. Среди множеств Npts, Npkp есть параметры от-

каза (отказы программного комплекса и отказ техни-

ческого средства); именно эти параметры и необхо-

димо прогнозировать, и выбирать в качестве выход-

ных параметров (количество отказов, тип отказа, при-

чина отказа). Кроме того, так как отказы относятся к

элементам КПТС, то их можно по аналогии с деревом

КПТС представить в виде иерархии.

Для дерева отказов на основе статистической

информации о функционировании КСА можно вы-

явить причины, выработать рекомендации по их

устранению и на основе экспертной информации - по

их предотвращению.

Значения параметров реализаций, технических

средств и комплексов программ берутся из статисти-

ческой информации, значения параметров для описа-

ния отказов КСА является агрегирующим значениями,

т.е. вычисляется суммой всех значений его реализа-

ций.

Используя рассчитанные корреляции, можно

вычислить абсолютные значения параметром (напри-

мер, количество отказов) и вероятности их появлений

(будем рассматривать весь период наблюдений за

функционированием КСА и количество показаний по

каждому параметру и вычислять относительно его ве-

роятности для каждого элемента дерева отказа). На

базе дерева отказов можно не только выполнять

оценку вероятного времени наступления отказов, но и

выдавать рекомендации по профилактике и ремонту

КСА (прецеденты по устранению уже содержатся в

статистической базе). Для прогнозирования измене-

ния параметров КПТС используется экстраполяция

временных рядов, формируемых из статистической

базы.

Сочетание корреляционной, вероятностной,

экстраполяционной и графовой моделей позволяют

оценить надежность КСА на базе имеющийся стати-

стики и сетецентрической архитектуры, что позволяет

унифицировать метод и использовать его тогда, когда

имеется только статистическая информация о его

функционировании.


1. Основы теории надежности и технической диа-

гностики. А.В. Федотов, Н.Г. Скабкин Омский

государственный университет 2010г.

2. Статья «Оценка живучести систем» Тарасенко

Е.Ю.

3. Диагностика и надежность автоматизируемых

систем. Часть 1. А.К. хмельницкий, В.В. Пожит-

ков, Г.А. Кондрашкова Санкт-Петербургский

государственный технологический университет

растительных полимеров.

4. Издательство машиностроение. Толковый сло-

варь терминов 2015г.

5. Обеспечение стойкости сложных систем.

Структурные аспекты. А.А. Кочкарев, Г.Г. Ма-

линецкий ИПМ им. М.В. Келдыша РАН,

Москва 2005г.

Протодьяконова Н. А.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ ОТТАИВАЮЩЕГО ГРУНТА С УЧЕТОМ ПЛАСТИЧНО-МЕРЗЛОГО СОСТОЯНИЯ

кандидат физико-математических наук, Институт физико-технических проблем Севера

СО РАН, г. Якутск

DEFINITION OF DEFORMATIONS OF THE THAWING SOIL TAKING INTO ACCOUNT THE PLASTIC AND

FROZEN STATE

Protodiakonova Nadezhda, Candidate of Science Institute of physical and technical problem of the North, Yakutsk

АННОТАЦИЯ

В статье учитываются деформации мерзлого слоя при оттаивании водонасыщенного грунта. При ре-

шении температурной части задачи рассматривается модель, учитывающая фазовый переход связанной воды

в спектре температур. Показано что наиболее существенный вклад оказывают осадки, связанные с изменением

плотности при переходе порового льда в талое состояние.

ABSTRACT

In article deformations of a frozen layer when thawing water-saturated soil are considered. At the decision of

temperature part of a task the model considering phase transition of the connected water in a range of temperatures is

considered. It is shown that the most essential contribution is rendered by rainfall connected with change of density upon

transition of steam ice to a thawed state.

Ключевые слова: осадки, протаивание, температура.

Keywords: settlement, thawing, temperature.


25

При определении деформации оттаивающего

грунта, в большинстве исследований, деформации

мерзлого грунта не учитываются. Хотя для тонкодис-

персных мерзлых грунтов, особенно в пластично-

мерзлом состоянии, фазовый переход определенного

количества незамерзшей влаги, также может вызвать

деформации в области отрицательных температур [4,

с. 213]. Для пластично-мерзлых грунтов характерно

ярко выраженное реологическое поведение.

Поведение оттаивающего грунта описывается

на основе совместного рассмотрения уравнения тепло-

проводности и уравнения фильтрационной консолида-

ции. В данной работе при решении температурной за-

дачи протаивания грунта рассматривается математи-

ческая модель, учитывающая фазовый переход связан-

ной воды в спектре температур. Эта модель учитывает

фазовые превращения связанной воды в области отри-

цательных температур.

Рассматривается процесс фильтрационной кон-

солидации оттаивающего массива грунта [1, с. 176].

В мёрзлой зоне задаётся уравнение теплопро-

водности:

ф

НВ

ММ T, Тt

ТWLρ

x

x,tTλ

xt

x,tTсρ

. (1)

В талой зоне выполняются уравнения тепло-

проводности и пьезопроводности:

фТТ TT

x

txT

xt

txTc

,

,,

(2)

t

txP

x

txP

vc

),(

2

),(2

. (3)

Граничные условия на поверхности грунта

0x имеют вид:

tTtTx

tТТ В

,0

,0

(4)

.0),0( tP (5)

На подвижной границе фазового перехода вы-

полняются условия:

ФTttT )),(( (6)

,

)(,,0

t

tТWWL

x

tT

x

tTФНВТМ

(7)

./

)/(),()(0

dtdx

xPv

ctxPtP С

(8)

На нижней границе грунтового массива Rx

задан геотермальный поток:

qx

tRTТ

,

. (9)

Начальные условия имеют вид:

xTxT 00, (10)

00, xP. (11)

В данной работе при численных расчетах при-

меняется аппроксимация температурной зависимости

количества незамерзшей воды отрезками прямых

вида:

1,

21,

12

1)'(

2,

2

2)'('

,

)(

0

0

TTпс

W

TTTTT

TT

псWW

псW

TTTTT

TTWWW

TTW

Tнв

W

ф

ф

ф

(12)

где 'W - промежуточное значение влажности, соот-

ветствующее температуре 2T.

При данной аппроксимации, особенно в слу-

чае влагонасыщения, температура фT практически

всегда равна 273,150К. Температурная зависимость

количества незамерзшей воды определяется экспери-

ментально. При этом необходимо иметь в виду, что ко-

личество незамерзшей воды невозможно измерить при

температуре равной фT. Поэтому разность

)(0 фTнв

WW ни экспериментально, ни теоретиче-

ски в настоящее время невозможно определить. Сле-

довательно, для определения температурной зависи-

мости количества незамерзшей воды вблизи темпера-

туры фT, в случае влагонасыщения, следует приме-

нять формулу (12). При этом необходимо учитывать

то, что температура 2T должна быть равна той темпе-

ратуре, где кончается область возможности экспери-

ментального измерения.

Для численной реализации температурной ча-

сти задачи использована чисто неявная разностная

схема сквозного счета на равномерной сетке, а для

консолидационной части использована схема с ловлей

фронта в узел сетки [3, с. 344].

Общая осадка оттаивающего грунта будет

равна сумме:

321 SSSS . (13)

Осадки за счет таяния порового льда имеют вид:

)/(109.1

09.0)(1

Sf GwtS

, (14)

где w f - суммарная влажность грунта в мерзлом со-

стоянии; sG - плотность частиц грунта.

Осадки фильтрационной консолидации грунта

определяются по формуле:

)(

0

02 )],([t

cV dxtxPxPmS

, (15)


26

где Vm – коэффициент сжимаемости грунта; С –

удельный вес грунта; 0P – приложенная внешняя

нагрузка.

Задача деформации водонасыщенного грунта

при протаивании с учётом пластично-мёрзлого состо-

яния решается по следующей схеме:

1. Решение тепловой задачи с учетом фазового пе-

рехода воды в диапазоне температур, для опре-

деления границ талой, мерзлой и пластично-

мерзлой областей.

2. Определение осадки талого грунта при оттаива-

нии без дренажа.

3. Решение уравнения консолидации для опреде-

ления распределения порового давления и

осадки за счет фильтрационной консолидации в

талом слое грунта.

4. Вычисление осадки пластично-мерзлого слоя

грунта.

5. Расчет суммарной осадки оттаивающего

грунта.

На первом этапе при решении температурной

задачи рассматривается математическая модель, учи-

тывающая фазовый переход связанной воды в спектре

отрицательных температур. Зависимость количества

незамерзшей влаги от температуры задается в виде

кривой (12). Из решения температурной задачи на

этом этапе, определятся положение фронта фазового

перехода свободно-поровой воды, границ талой, пла-

стично-мерзлой и мерзлой областей грунтового мас-

сива на каждый момент времени. Учитывая, что

обычно в естественных условиях мерзлые тонкодис-

персные грунты находятся в диапазоне отрицательных

температур, при которых часть воды находится в неза-

мерзшем состоянии, можно считать, что во всей обла-

сти отрицательных температур грунт находится в пла-

стично-мерзлом состоянии.

На втором и третьем этапе решается задача

фильтрационной консолидации и определяется осадка

грунта в талой области под действием внешней

нагрузки. При этом, осадка талого слоя обусловлена

деформацией грунта за счет изменения плотности по-

рового заполнителя при фазовом переходе порового

льда в свободно поровую воду и деформацией мине-

рального скелета за счет оттока воды при фильтрации.

Заключительный этап предполагает определе-

ние деформаций пластично-мерзлого слоя грунта, учи-

тывающих влияние фазового перехода связанной воды

на осадки оттаивающего слоя грунта. В этом слое ми-

грация влаги отсутствует, поэтому осадки определя-

ются только за счет сокращения объема грунта при от-

таивании в условиях отсутствия дренажа. Деформации

этого слоя могут быть определены по формуле [2,

с.163]:

9.0)(7.2

)(08.0)(3

НВ

НВ

WW

WWtHS

, (16)

где H – глубина грунтового массива, НВW- функция

зависимости количества незамерзшей воды от темпе-

ратуры в долях 1; W - суммарная весовая влажность

мерзлого грунта в долях 1.

Расчёты деформаций оттаивающего грунта с

учетом пластично-мерзлого состояния проведены при

следующих исходных данных:

%.3.16;3/8102);/(172.2);/(744.1

%;8.32;273;2690);2/(2.23);/(3.711

%;6);/(8.836);/(2000);/(4190

0

WмДжDКмВтмКмВтТ

WКфТКТКмВткгКДжс

псWкгКДжскгКДжлскгКДжвс

песок

глина

ПаРПаmсмс VV6

0826 10;/1105.6;/10791.8

.

Как видно из результатов, приведенных на

рис.1, осадки, связанные с изменением плотности при

переходе порового льда в талое состояние, с увеличе-

нием глубины талого слоя монотонно растут, и их от-

носительный вклад наиболее существенен. Вклады де-

формаций грунта в талой области за счет фильтраци-

онной консолидации и деформации пластично-мерз-

лой области – соизмеримы.

Рис.1. График распределения осадки за счет таяния порового льда, осадки фильтрационной консолидации

и осадки пластично - мерзлого слоя.

s1 – значения осадки за счет таяния порового льда; s2 – значения осадки за счет фильтрационной консолидации;

s3 – значения осадки пластично - мерзлого слоя.


27


1. Геотехнические вопросы освоения Севера/

Колл. авт. Под ред. Андерсленд О. М.: Недра,

1983. 551 c.

2. Физико-механические свойства мерзлых и отта-

ивающих грунтов Якутии/ Вотяков И.Н. Нов-

ск: Изд-во Наука, 1975. 174 с.

3. Вычислительная теплопередача/ Самарский

А.А., Вабищевич П.Н. М.: ЛИБРОКОМ, 2009.

784 с.

4. Расчет фундаментов на пластично-мерзлых ос-

нованиях/ Слепак М.Э. В сб. научн. трудов

«Проблемы механики грунтов и инженерного

мерзлотоведения». – М.: Стройиздат, 1990.

С.211 -217.

Радько Д. В.

РАЗРАБОТКА ИНФРАСТРУКТУРЫ БЕЗОПАСНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ НА БАЗЕ ОТКРЫТОЙ АРХИТЕКТУРЫ OGSA

Менеджер проектов ЗАО «Воронежский инновационно-технологический центр», г. Воронеж

DEVELOPMENT SECURITY INFRASTRUCTURE OF DISTRIBUTED INFORMATION SYSTEMS BASED ON OGSA

ARCHITECTURE APPROACH

Radko Dmitry, Project Manager JSC «Voronezh Innovation Technology Center», Voronezh, Russian Federation

АННОТАЦИЯ

В настоящей работе приводится описание особенной реализации подсистем инфраструктуры безопас-

ности распределенных информационных систем на базе открытой архитектуры OGSA и стандартов веб-

служб.

ABSTRACT

Given work describes features of implementation security infrastructure distributed information systems based on

OGSA architecture and open web services standards.

Ключевые слова: распределенные информационные системы, информационная безопасность, аутенти-

фикация, авторизация, управление доступом, интеграция, веб-службы.

Keywords: distributed information systems, information security, authentication, authorization, access

management, software integration, web services.

Одной из наиболее актуальных задач в функци-

онировании распределенных информационных систем

является обеспечение высокого уровня информацион-

ной безопасности. К числу таких задач относится обес-

печение следующих функций: аутентификации и авто-

ризации пользователей, конфиденциальности и це-

лостности данных, доступности информационных ре-

сурсов, мониторинга и аудита пользователей [1, 2].

На каждом уровне архитектуры распределен-

ных информационных систем функции обеспечения

информационной безопасности имеют свою специ-

фику. При этом следует учитывать тот факт, что ин-

фраструктура безопасности распределенных инфор-

мационных систем должна успешно взаимодейство-

вать с уже существующими прикладными системами

и локальными решениями по обеспечению функций

информационной безопасности.

Существующие распределенные информацион-

ные системы реализованы на базе различных архитек-

турно-технологических платформ, которые как пра-

вило не отвечают современным вызовам в области

обеспечения высокого уровня информационной без-

опасности. Кроме того, актуален вопрос об интегра-

ции данных систем с корпоративными информацион-

ными системами, и обеспечения высокого уровня без-

опасности используемых интеграционных решений.

Одним из основных путей решения данной проблемы

является использование открытых стандартов и прото-

колов, которые обеспечивают высокую гибкость и

масштабируемость реализуемых распределенных си-

стем.

В данной статье приводится описание функци-

ональных и технических возможностей реализации

инфраструктуры безопасности распределенных ин-

формационной систем на базе открытой архитектуры

OGSA, которая в полной мере обеспечивает реализа-

цию подсистем и сервисов в рамках интеграционного

взаимодействия распределённых информационных

систем.

Стандарт архитектуры OGSA (англ. Open Grid

Services Architecture - Открытая архитектура сервисов

грид) определяет основной набор услуг, которые

предоставляют распределенные информационные си-

стемы, и описывает их архитектуру. В OGSA распре-

делённые информационные системы рассматриваются

как набор независимых друг от друга услуг, которые

могут использоваться независимо или совместно для

построения требуемой инфраструктуры [1, 3, 4].

Стандарт архитектуры OGSA реализует прин-

ципы сервисно-ориентированной архитектуры (SOA,

Service-Oriented Architecture). SOА-архитектура обес-

печивает метод проектирования распределённых си-

стем в виде слабо связанных сервисов, реализующих

соответствующую системную или прикладную функ-

цию, и имеет строгий прикладной программный ин-

терфейс, через который могут взаимодействовать как

друг с другом, так и с внешними распределенными си-

стемами.


28

Реализация распределённой информационной

системы на базе стандарта архитектуры OGSA будет

иметь следующие уровни:

Уровень данных описывает информационные

ресурсы и прикладные сервисы;

Уровень сервисов реализует системный и при-

кладной программный интерфейс на базе от-

крытых протоколов и стандартов в соответ-

ствии с рекомендациями OGSA.

Уровень приложений реализует функциональ-

ную логику распределенного приложения.

Уровень данных

Компьютеры, кластеры, диски, файлы, базы данных, сети

Уровень сервисов

Запуск заданий, доступ к данным, безопасность, управление ресурсами, мониторинг

Уровень приложений

Разработка конечных пользовательских приложений

Рисунок 1. Трехуровневое представление в архитектуре OGSA

Архитектура OGSA в рамках реализации ин-

фраструктуры безопасности реализует следующий функционал [4]:

Разделяемый доступ - позволят организовывать разделяемый доступ к ресурсам, принадлежа-щим разным организациям. При этом над пере-даваемыми в общее пользование ресурсами бу-дет обеспечиваться очень гибкий контроль.

Аутентификация и авторизация – позволят обеспечить механизмы аутентификация и авто-ризация пользователей распределенной си-стемы с учетом как политики административ-ных доменов по предоставлению ресурсов, так и политики сообществ (виртуальных организа-ций), использующих данные ресурсы.

Интеграция с системами безопасности – позво-лит обеспечить интеграционное взаимодей-ствие различных моделей и систем безопасно-сти.

Делегирование прав – обеспечивает механизмы делегирования прав пользователя, позволяю-щие избегать многократной аутентификации.

Гарантии качества обслуживания – позволяет

обеспечить гарантированное качество обслужи-вания для приложений с выполнением таких условий, как минимально допустимая пропуск-ная способность сети, гарантированная произ-водительность вычислителя, гарантированный уровень безопасности.

Надежность - позволяет обеспечить высокую надежность и защиту от сбоев. При этом может понадобиться использование запасных ресур-сов, резервное копирование данных, монито-ринг ресурсов, автоматическое восстановление от сбоев. Для заданий, работающих длительное время, могут потребоваться механизмы восста-новления, например, с использованием кон-трольных точек. Реализация инфраструктуры безопасности в ар-

хитектуре OGSA представлена на рисунке 2, и позво-ляет значительно упростить построение инфраструк-туры информационной безопасности для гетероген-ных подсистем на базе соответствующих сервис-ори-ентированных служб OGSA и соответствующих веб-стандартов [5, 6, 7, 8].

Специализированные и ориентированные на домен

сервисы

Службы OGSA:Аутентификация

АвторизацияУправление доступом к данным

МониторингАдминистрирование

Open Grid Service Infrastructure

Веб-службы

Среда исполнения

Протоколы

OGSA-схемы

Прикладные сервисы

Рисунок 2. Реализация инфраструктуры безопасности в архитектуре OGSA


29

При интеграционном взаимодействии распре-

делённых информационных систем в рамках архитек-

туры OGSA используются следующие открытые стан-

дарты в области обеспечения информационной без-

опасности:

Технология Web Services Security (WSS) пред-

лагает платформу передачи сообщений, служа-

щую для интеграции и поддержки существую-

щих моделей защиты, и набор расширений, ко-

торые обеспечивают целостность данных и кон-

фиденциальность. Расширение для заголовка

сообщений обеспечивает стандартный, не зави-

сящий от платформы и языка механизм обмена

защищенными заверенными сообщениями [5].

Технология Security Assertion Markup Language

(SAML) предлагает механизм обмена данными

об аутентификации и авторизации между защи-

щенными доменами, в частности между постав-

щиком учётных записей и поставщиком сер-

виса. SAML определяет язык и протокол для об-

мена данными об аутентификации и предостав-

лении прав доступа [6].

Технология Extensible Access Control Markup

Language (XACML) определяет базовую схему

для выражения правил предоставления прав до-

ступа в формате XML для различных устройств

и приложений. Эта схема определяет элементы,

требуемые для формулировки правил контроля

за доступом, а также предоставляет язык запро-

сов/ответов для передачи запросов и решений.

Кроме того, XACML позволяет использовать

различные традиционные алгоритмы объедине-

ния правил для принятия решений о выборе по-

литики и для объединения правил (возможно,

получаемых из разных источников) в единый

набор [7].

Спецификация Web Services Resource

Framework (WSRF) - обеспечивает безопасный

обмен сообщениями между подсистемами рас-

пределенных приложений на базе принципов

SOA [8].

Пример реализации инфраструктуры безопас-

ности на базе открытых сервисов OGSA в рамках реа-

лизации компонентной модели сервисов Globus

ToolKit 4 [9] представлен на рисунке 3.

Security

Pre-WSAuthenticationAuthorization

Credential Management

Delegation

Data Management

ReplicaLocation

GridFTP

Execution Management

Pre-WS Grid Resource Alloc & Mgmt (GRAM)

Information Services

Pre-WS Monitoring & Discovery

Common Runtime

C Common Libraries

Extensible IO(XIO)

CommunityAuthorization

AuthenticationAuthorization

ReliableFile Transfer

Data & AccessIntegration

Data Replication

Grid Resource Allocation & Management

Workspace Management

Community Scheduling Framework

Grid TelecontrolProtocol

Index Trigger WebMDS

Java WS Core

C WS Core

Python WS Core

Рисунок 3. Реализация архитектуры OGSA в компонентной модели Globus ToolKit

Несмотря на относительную простоту, архитек-

тура OGSA соответствует всем критически важным

требованиям к распределенным информационным си-

стемам [2], и позволяет обеспечить:

реализацию комплексного подхода к обеспече-

нию безопасности распределенных информаци-

онных ресурсов, включая поддержку доступа

различных категорий пользователей, приклад-

ных сервисов, моделей данных;

унифицированный доступ к распределённым

ресурсам, таким как облачные и грид-системы,

суперкомпьютеры и вычислительные кластеры;

возможность интеграции с промышленными

стандартами безопасности, в том числе WS-I,

SSO, Kerberos, и обеспечение единой точки до-

ступа к распределенным ресурсам.

предоставление прикладного программного ин-

терфейса на базе открытых стандартов веб-

служб;

Благодарности:

Работа проводилась при финансовой поддержке

Министерства образования и науки Российской Феде-

рации (Соглашение № 14.576.21.0078).


30


1. А.П. Демичев, В.А. Ильин, А.П. Крюков. Вве-

дение в грид-технологии, НИИЯФ МГУ, 2007

2. Neha Mishra, SECURITY ISSUES IN GRID

COMPUTING, International Journal on Compu-

tational Sciences & Applications (IJCSA) Vol.4,

No.1, February 2014.

3. Foster, H. Kishimot "Open Grid Services Archite-

cture (OGSA) v1.5", 2013

4. OGSA Security Roadmap, GGF OGSA Security

Workgroup, 2012.

5. OASIS - Web Services Security (WSS), [Элек-

тронный ресурс]. - Режим доступа: https://

www.oasis-open.org/committees

/tc_home.php?wg_abbrev=wss.-10.12.2014.

6. OASIS - SAML V2.0, 2014, [Электронный ре-

сурс]. - Режим доступа: http://saml.xml.org/saml-

specifications.-14.12.2014.

7. OASIS - eXtensible Access Control Markup

Language (XACML), 2013, [Электронный ре-

сурс]. - Режим доступа: https://www.oasis-

open.org/ committees /tc_home.php?wg_abbrev

=xacml.-15.12.2014.

8. OASIS – Web Services Resource Framework,

[Электронный ресурс]. - Режим доступа:

https://www.oasis-open.org/committees /tc_home.

php ?wg_abbrev=wsrf.- 15.12.2014.

9. A security architecture for computational grids:

Proc. of ACM Conf. on Computers and Security. /

I. Foster, C. Kesselman, G. Tsudik, S. Tuecke -

1998. - P. 83–91.

Самонов Сергей Сергеевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ТРАСПОРТИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА С ПРИМЕНЕНИЕМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ

ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ

Магистрант, Сибирский федеральный университет, г. Железногорск

IMPROVEMENT OF SPACECRAFT TRANSPORTATION TECHNOLOGY WITH THE USE OF INTELLIGENT DECISION

SUPPORT SYSTEM

Samonov Sergey, postgraduate student, Siberian State University, Zheleznogorsk

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрена существующая и модифицированная схема транспортирования космического

аппарата. Предложено применить интеллектуальную систему поддержки принятия решений на базе продук-

ционных экспертных систем и метода нечёткой логики

ABSTRACT

The article describes the existing and modified procedure of spacecraft transportation. It is proposed to use an

intelligent decision support system based on a rule-oriented expert system and fuzzy logic method.

Ключевые слова: транспортирование, технология, человеческий фактор, автоматизация, система под-

держки принятия решений, искусственный интеллект.

Keywords: transportation, technology, human factor, automation, decision support system, artificial intelligence.

Современный космический аппарат (КА) пред-

ставляет собой сложную техническую систему, при

проектировании которой многие конструктивные эле-

менты выполнены не оптимально с позиции конструи-

рования и обеспечения прочности [1]. Транспортиро-

вание КА от завода-изготовителя (ЗИ) до полигона за-

пуска является одним из этапов натурной эксплуата-

ции КА [2]. После изготовления аппарата, необходимо

гарантировать его безопасную доставку до места за-

пуска, а также при возвращении на ЗИ, в случае от-

мены запуска.

Космический аппарат транспортируется полно-

стью собранным в специальном контейнере, обеспечи-

вающем комфортные условия транспортировки. В

процессе транспортировки осуществляется монито-

ринг ударных нагрузок и вибрации аппарата [3]. Мо-

ниторинг вибрационных и ударных нагрузок по всем

трем пространственным осям координат при транс-

портировании должен осуществляться непрерывно, а

соответствующие данные оцениваются в ходе отдель-

ных этапов транспортирования.

Выделяют транспортировку автомобильную,

железнодорожную и авиационную. Остановимся на

первом виде перевозок (ЗИ-аэропорт), выделив приме-

няемые на сегодняшний день этапы (рис. 1):

Этап №1. За 3 дня до отправки самолета произ-

водится проверка трассы от ЗИ до аэропорта и опреде-

ление скоростного режима (СР) согласно обстановки

дорожного покрытия. В проезде принимает участие

специалист по прочности. Задачи предварительного

проезда:

измерение механических воздействий на опо-

рах крепления КА внутри контейнера;

проезд с соблюдением рекомендуемого СР

транспортирования по маршрута от ЗИ до аэро-

порта;

оперативный анализ полученной информации,

выдача рекомендаций по СР транспортирова-

ния на обратный маршрут.


31

http://saml.xml.org/saml-specifications

http://saml.xml.org/saml-specifications

https://www.oasis-open.org/%20committees%20/tc_home.php?wg_abbrev%20=xacml



https://www.oasis-open.org/committees%20/tc_home.%20php%20?wg_abbrev=wsrf

https://www.oasis-open.org/committees%20/tc_home.%20php%20?wg_abbrev=wsrf

Этап №2. После завершения предварительного

проезда вся зарегистрированная информация о меха-

нических воздействиях, дорожной обстановке и скоро-

сти транспортирования передается для более деталь-

ного анализа специалистом по прочности и формиро-

вания карты СР автомобильной транспортировки КА

(сопровождается выпуском методического указания

по СР транспортирования для водителя).

Рисунок 1. Схема взаимодействия между объектами авто транспортирования

Этап №3. Производится погрузка и транспорти-

рование контейнера с КА с контролем СР транспорти-

рования от ЗИ до аэропорта согласно методическому

указанию по СР транспортирования (специалист по

прочности едет с водителем);

Этап №4. После отправки самолета с КА произ-

водится анализ полученных в ходе транспортирования

данных при авто транспортировании, и корректировка

СР в случае регистрации отклонений от изначально

ожидаемых условий транспортирования. Целью ана-

лиза является оценка достоверности полученной ин-

формации с регистрирующей аппаратуры (комплекс

датчиков в контейнере с КА) и уточнении СР для бу-

дущих транспортировок.

Пунктирная обратная связь на рис. 1. показы-

вает оперативность чёта проблемных ситуаций, возни-

кающих в процессе транспортирования КА.

Описанная технология перевозки обладает

двумя существенными недостатками. Во-первых – не-

достаточно точное отражение в карте маршрута состо-

яния дорожного полотна: специалист по прочности

может не учесть, пропустить или забыть отметить от-

дельные точки маршрута в которых есть риск повре-

ждения аппарата. Во-вторых – недостаточная опера-

тивность и эффективность взаимодействия водителя и

специалиста по прочности во время перевозки КА: СР

периодически нарушается по причинам невниматель-

ного или несвоевременного обращения к карте марш-

рута. Результатом такого подхода к управлению СР яв-

ляется повышенный риск повреждения КА из-за "че-

ловеческого фактора" (второй и третий этапы на рис.

1). Очевидно, что исключить специалиста по прочно-

сти и водителя из этого процесса полностью нельзя –

слишком много внешних факторов и имеется специ-

фика отечественных дорог. Но можно вклад "челове-

ческого фактора" снизить, применяя современные ме-

тоды автоматизации для формирования оперативного

контура управления непосредственно в процессе пере-

возки КА.

ИСППР это Система поддержки принятия ре-

шений (СППР) - компьютерная автоматизированная

система, целью которой является помощь людям, при-

нимающим решение в сложных условиях для полного

и объективного анализа предметной деятельности.

Для анализа и выработок решений в СППР использу-

ются разные методы анализа данных и теории приня-

тия решений. Если в основе работы СППР лежат ме-

тоды искусственного интеллекта, то говорят об интел-

лектуальной СППР (ИСППР).

Для рассматриваемой задачи ИСППР должна

включать в себя:

интерфейсы ввода (ввод сигналов о состоянии

датчиков)

база данных;

база знаний;

решатель (принятие решений);

естественно-языковой человеко-машинный ин-

терфейс (вывод управляющей информации).

Анализ предметной области показал, что ис-

пользуя ИСППР на этапе автомобильного транспорти-

рования возможно только с изменением технологии

перевозки (рис. 2):

Этап №1. За 3 дня до отправки самолета произ-

водится проверка трассы от ЗИ до аэропорта и опреде-

ление СР согласно обстановки дорожного покрытия;

Этап №2. После завершения предварительного

проезда вся зарегистрированная информация о меха-

нических воздействиях, дорожной обстановке и скоро-

сти транспортирования передается для более деталь-

ного анализа специалистом по прочности и формиро-

вания карты СР автомобильной транспортировки КА.

Первый вариант карты и методических указаний фор-

мирует специалист по прочности. Далее модуль ИС-

ППР автоматически проводит детальный анализ всех

случаев зарегистрированных механических воздей-

ствий при предварительном проезде и дополняет

карту.


32

Рисунок 2. Модифицированная схема взаимодействия между объектами авто транспортирования

Этап №3. Производится погрузка и транспорти-

рование контейнера с КА с контролем СР транспорти-

рования от ЗИ до аэропорта согласно методическому

указанию по СР транспортирования. Специалист по

прочности на этом этапе уже не участвует в перевозке

КА, его заменяет автоматизированная система кон-

троля СР ИСППР, анализирующая доступные фак-

торы оперативной обстановки и взаимодействуя с во-

дителем (своевременно рекомендуя СР) посредством

естественно-языкового человеко-машинного интер-

фейса (синтез фраз);

Этап №4. После отправки самолета с КА произ-

водится анализ результатов, полученных данных при

авто транспортирования и корректировка СР в случае

регистрации отклонений от нормальных условий

транспортирования.

Детальный анализ данных предварительного

проезда и формирование дополнительного оператив-

ного контура управления (обратная связь у блока 3 на

рис. 2) позволяет значительно снизить вклад «челове-

ческого фактора» во втором и третьем этапах транс-

портирования, связанных с качеством работы специа-

листа по прочности.

Реализация ИСППР предполагает регистрацию

и хранение данных от всех датчиков в базе данных си-

стемы. Оперативный анализ обстановки достаточно

сложен, поэтому формируется база знаний и реализу-

ется интеллектуальный решатель, отражающий опыт

работы специалиста по прочности. Используя продук-

ционную модель представления знаний [4, 5] и меха-

низм нечёткой логики [6], можно осуществлять опера-

тивную комплексную экспертизу (рекомендовать без-

опасный СР), опираясь на следующие показатели:

данные по ускорениям от механических воздей-

ствий на КА внутри контейнера с портативных

регистраторов (вибрация, удары, привязанные к

временной шкале по данным предварительного

проезда);

подробная маршрутная карта перевозки КА с

данными о скоростях передвижения;

маршрут транспортирования КА (электронная

карта) с сигнальными точками СР и дорожной

обстановки (координаты GPS, участки транс-

портирования с привязкой рекомендуемых ско-

ростей, комментарии специалиста по прочно-

сти).

Таким образом, комплексный анализ обста-

новки позволяет ответить на вопросы «какой СР посо-

ветовать в текущий момент?» и «когда лучше сооб-

щить об этом водителю?». Это осуществляется с помо-

щью голосового интерфейса системы, синтезирую-

щего фразу в форме приближенной к естественной (по

аналогии с работой современных навигаторов).

В заключение отметим, что, не смотря на нали-

чие ряда проблем при автомобильном транспортиро-

вании космических аппаратов от завода-изготовителя

до аэропорта, вклад «человеческого фактора» можно

значительно снизить, применяя современные средства

автоматизации. Наибольшую результативность даёт

имитация работы специалиста по прочности во время

непосредственной перевозки аппарата с помощью ин-

теллектуальной системы поддержки принятия реше-

ний.


1. Чеботарёв В.Е., Косенко В.Е. Основы проекти-

рования космических аппаратов информацион-

ного обеспечения. Красноярск: СибГАУ, 2011.

488 с.

2. Орлов В.С. Автоматизация процесса формиро-

вания режимов испытаний космического аппа-

рата по результатам анализа натурных измере-

ний: Дисс. … канд. техн. наук: 05.07.07. – М.:

РГБ, 2009. – 128 с.

3. Соустин Б.П., Тестоедов Н.А., Рудометкин А.Г.,

Алькин А.В. Виброиспытания космических ап-

паратов. Новосибирск: Наука, 2000. 175 с.

4. Гаврилова Т.А., Хорошавский В.Ф. Базы знаний

интеллектуальных систем. СПб.: Питер, 2001.

384 с.


33

5. Углев В.А. Специфика реализации многоуров-

невых баз знаний проектирования сложных тех-

нических систем на примере космической от-

расли // Знания – Онтологии – Теории: Матери-

алы Всероссийской конференции: в 2 ч. Ч. 2.

Новосибирск: ИМ СО РАН, 2013. C. 153-158.

6. Заде Л. Понятие лингвистической переменной и

его применение к принятию приближенных ре-

шений: Пер. с англ. Математика. Выпуск 3. М.:

Мир, 1976. 168 с.

Кораблин Ю.П.1, Шипов А. А.2

ПРОБЛЕМЫ РАСШИРЕНИЯ ВЫРАЗИТЕЛЬНОСТИ ФОРМУЛ LTL 1доктор технических наук, профессор кафедры моделирования информационных систем

и сетей Российского государственного социального университета. 2аспирант кафедры информационной безопасности и программной инженерии Российского

государственного социального университета.

THE EXTENSION PROBLEM OF LTL EXPRESSIVENESS

Korablin Yu.P., doctor of technical sciences, professor of information security and program engineering department of

Russian State Social University.

Shipov A. A., postgraduate student of information security and program engineering department of Russian State Social

University.

АННОТАЦИЯ

Для описания проверяемых условий верифицируемых моделей сегодня используются такие механизмы,

как логика линейного времени LTL и логика ветвящегося времени CTL. Однако, как показывает практика, с

помощью данных механизмов, можно сформулировать лишь относительно небольшое множество однотипных

условий, что может существенно усложнить процесс верификации или же сделать его вовсе не эффективным

для модели конкретной системы.

В статье будет рассмотрен и описан механизм, использование которого позволяет существенно рас-

ширить группу условий, формулируемых по отношению к проверяемым моделям.

ABSTRACT

To describe the verifying conditions of verifiable models currently are used such mechanisms as linear temporal

logic and computational tree logic. However, experience shows that with the use of these mechanisms we can formulate

only a relatively small set of the same-type conditions thus it can complicate the verification process or make it not effective

for a particular system model.

The article describes the mechanism, the use of which can significantly extend the group of formulated conditions

against verifiable models.

Ключевые слова: Верификация, модель Крипке, автомат Бюхи, формула временной логики, LTL, CTL.

Keywords: Verification, Kripke structure, Buchi automaton, temporal logic formula, LTL, CTL.

Введение

Прежде чем выполнять процесс верификации

для конкретной системы, предварительно требуется

сформулировать те её свойства, наличие или отсут-

ствие которых требуется доказать. В силу того, что

привычные разговорная и письменная речи зачастую

не позволяют это однозначно сделать, был разработан

специальный механизм, решающий данную проблему.

Одним из путей решения этой проблемы является ме-

тод, основанный на использовании различных моде-

лей временной логики: логика линейного времени

(LTL), логика ветвящегося времени (CTL), а также,

обобщающая две данные, логика CTL*. Эти логики

лишены недостатков с точки зрения однозначности,

формулируемых на их базе свойств. Однако, как пока-

зывает практика, мощности данных логик позволяют

формулировать лишь относительно небольшое мно-

жество однотипных условий, чего в свою очередь мо-

жет быть недостаточно для проверки тех или иных

свойств модели конкретной системы.

Рассмотрим, например, модель работы свето-

фора, представленную на рисунке 1 и заданную струк-

турой Крипке.

Рисунок 1. Модель светофора.


34

Предикаты модели принимают следующие зна-

чения: g – включен зеленый сигнал светофора, r –

включен красный сигнал светофора и y – включен

желтый сигнал. Как можно видеть, светофор из своего

некоторого первоначального состояния переходит в

режим, в котором наступает строгое чередование зеле-

ного, красного и желтого сигналов. Представим, что

перед нами стоит задача верификации работы этого

режима с доказательством строгого чередования сиг-

налов. Представить это можно в виде развертки, изоб-

раженной на рисунке 2.

Рисунок 2. Развертка режима чередования сигналов.

И тут перед нами встает непреодолимая про-

блема, решение которой невозможно в рамках любой

из имеющихся логик. Как сформулировать свойство

строгого чередования трех предикатов на бесконечном

интервале в случае необходимости его проверки? И

как в принципе можно сформулировать чередование

любого произвольного конечного числа предикатов?

В общем виде в LTL свойство чередования для нашего

светофора можно определить с помощью оператора X

(на следующем шаге), как: φ = Xg ∧ XXr ∧ XXXy ∧

XXXXg ∧ …. Несмотря на то, что запись G(g ∧ Xr ∧

XXy) кажется интуитивно правильной для описания

данного примера, можно показать, что в действитель-

ности она описывает последовательность совершенно

иного характера. А именно, используя правило G(p ∧

q) = G(p) ∧ G(q) можно представить данную запись в

виде G(g) ∧ G(Xr) ∧ G(XXy). Затем, применив правило

рекурсивного определения оператора G вида Gp = p ∧

X(p) ∧ XX(p) ∧ XXX(p) … для каждого из конъюнктов,

получим:

Gg = g ∧ X(g) ∧ XX(g) ∧ XXX(g)…

G(Xr) = Xr ∧ X(Xr) ∧ XX(Xr) ∧ XXX(Xr)…

G(XXy) = XXy ∧ X(XXy) ∧ XX(XXy) ∧ XXX(XXy)…

Объединив их воедино, получим последова-

тельность вида:

φ = g ∧ X(g ∧ r) ∧ XX(g ∧ r ∧ y) ∧ XXX(g ∧ r ∧ y)…

Видно, что данная последовательность совсем

не совпадает, с той, что описана нами вначале. Это в

свою очередь доказывает неэффективность оператора

G в задачах определения строго чередования предика-

тов на бесконечной последовательности состояний.

Таким образом, перед нами встает проблема

введение некоторого механизма формулировки

свойств системы, который:

1. Позволял бы расширить базовое множество ти-

повых выражений.

2. Был бы достаточно удобен для выполнения про-

верки на моделях.

1. Эквациональная характеризация операторов

LTL

Рассмотрим рекурсивные представления основ-

ных базовых операторов логики LTL (таблица 1.1). В

правой колонке таблицы 1.1 представлены формулы

LTL, заданные в виде рекурсивных уравнений (RLTL).

Таблица 1.1

Рекурсивные преставления операторов LTL.

LTL RLTL

Fφ = φ ∨ XFφ Fφ = φ ∨ ∆ ∘ Fφ

Gφ = φ ∧ XGφ Gφ = φ ∘ Gφ

φ1Uφ2 = φ2 ∨ φ1 ∧ X(φ1Uφ2) U(φ1, φ2) = φ2 ∨ φ1 ∘ U(φ1, φ2)

Разъясним обозначения, используемые при за-

писи RLTL формулы. Оператор продолжения «∘» поз-

воляет нам использовать оператор X в неявном виде, а

также упростить его восприятие, так, например, запись

φ1 ∘ φ2 будет пониматься как «φ2 следует за φ1». Под

символом «∆», далее именуемым предикатом неопре-

деленности, будем понимать некоторую неопределен-

ность для конкретного состояния вычислительной по-

следовательности относительно тех предикатов, кото-

рые принимают в нем истинностные значения.

Как можно заметить, в таблице 1.1. представ-

лены почти все операторы, используемые в LTL,

кроме оператора Xφ, у которого отсутствует рекурсив-

ная форма. Таким образом, поскольку все основные

операторы LTL могут быть приведены к своим рекур-

сивным представлениям, то авторы полагают, что при-

ведение их к некоторому унифицированному виду, ко-

торый мы в последующем будем именовать эквацио-

нальным представлением, позволит существенно рас-

ширить описательную способность логики LTL и

упростит процесс верификации её формул.

Сочетания операторов LTL также могут быть

выведены с помощью аксиом в рамках RLTL, некото-

рые из них приведены в таблице 1.2.


35

Таблица 1.2.

Сочетания операторов LTL в эквациональной форме.

LTL RLTL

FGφ F' = φ ∘ G' ∨ ∆∘F'

G' = φ ∘ G'

GFφ G' = φ ∘ G' ∨ ∆ ∘ F

F' = φ ∘ G' ∨ ∆ ∘F'

Рассмотрим следующие особенности нотации RLTL:

N1. φ1 ∧ Xφ2 = φ1 ∘ φ2

N2. Xφ = ∆ ∘ φ

Сформулируем некоторые аксиомы:

FFφ = Fφ (FF)

GGφ = Gφ (GG)

˥Fφ = G˥φ (˥F)

˥Gφ = F˥φ (˥G)

Gφ = φ ∘ Gφ (G)

Fφ = φ ∨ ∆ ∘ Fφ (F)

Gφ1 ∘ φ2 = Gφ1 (G ∘) Fφ1 ∘ φ2 = F(φ1 ∘ φ2) (F ∘) U(φ1, φ2) = φ2 ∨ φ1 ∘ U(φ1, φ2) (U)

˥(φ ∘ φ1) = ˥φ ∨ ∆ ∘ φ1 (˥φ ∘) 2. Пример расширения выразительности LTL.

Рассмотрим тип свойств, описать, который воз-

можно лишь используя предлагаемый механизм эква-

циональной характеризации операторов логики LTL –

тип строго чередующихся последовательностей пре-

дикатов на бесконечной вычислительной последова-

тельности состояний. В общем виде данный тип пред-

ставлен на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1. Чередование предикатов на бесконечной последовательности.

Зададим общий вид данного типа системой ре-

курсивных уравнений Φ.

Fr1 = p1 ∘ Fr2

Fr2 = p2 ∘ Fr3

…

Fr(n) = pn ∘ Fr1

Пример данного типа был рассмотрен выше, ко-

гда шла речь о модели работы светофора. Сформули-

руем заданное для неё в общем виде условие φ = Xg ∧

XXr ∧ XXXy ∧ XXXXg ∧ … с помощью эквациональ-

ного представления операторов LTL.

Fr1 = ∅ ∘ Fr2

Fr2 = g ∘ Fr3

Fr3 = r ∘ Fr4

Fr4 = y ∘ Fr2

Под символом «∅» понимается пустое множе-

ство предикатов, означающее, что ни один из предика-

тов множества AP [1, c. 141] не принимает значение

«истина». Таким образом, сформулированное условие

представляет собой систему из четырех рекурсивных

уравнений, строго задающих необходимую последова-

тельность предикатов (сигналов светофора).

Заключение

В статье авторами была рассмотрена проблема

формулирования сложных верифицируемых свойств.

Как показала практика, LTL и CTL не позволяют фор-

мулировать большой спектр условий, среди которых

могут оказаться именно те, что будут необходимы для

верификации конкретной модели. Решением стал про-

демонстрированный выше механизм эквациональной

характеризации для операторов логики LTL, позволя-

ющий существенно расширить возможности её описа-

тельных свойств. На базе данного механизма было

рассмотрено два конкретных примера, каждый из ко-

торых относится к своему конкретному типу вычисли-

тельных последовательностей, представление кото-

рых невозможно в рамках стандартных формул LTL.

Для первого примера был продемонстрирован алго-

ритм верификации, во время выполнения которого

стало очевидным, что процесс построение контроль-


36

ного автомата на базе системы рекурсивных уравне-

ний является гораздо более удобным, интуитивно по-

нятным и наглядным.

Авторы считают, что использование данного

представления формул временной логики должно су-

щественно увеличить гибкость и практичность вери-

фикации, поскольку предлагаемая методика может

быть с легкостью внедрена в уже существующие тех-

нологии верификации на базе метода Model Checking

или проверки на моделях.


1. Карпов Ю. Г., Model Checking. Верификация па-

раллельных и распределенных программных

систем. – Изд-во БХВ-Петербург, 2010. – 552 с.

2. Велдер С. А., Лукин М. А., Шалуто А. А., Ями-

нов Б. Р. Верификация автоматных программ. –

СПб: Наука, 2011. – 244 с.

3. Кораблин Ю.П., Куликова Н.Л., Логические ме-

тоды доказательства и тестирования программ.

Тезисы, доклад Международной конференции

«Информационные средства и технологии». –

М.: Международный форум информатизации

МФИ-96, 1996. – 9 с.

4. Кораблин Ю.П.. Семантика языков программи-

рования. – М.: Изд-во МЭИ, 1992. – 100 с.

5. Кораблин Ю.П., Косакян М.Л.. Анализ моделей

программ на языке асинхронных функциональ-

ных схем средствами темпоральной логики ли-

нейного времени. – Программные продукты и

системы, 2014, № 2 (106), с. 5-10.

Турсынгалиева Г. Н.1, Багдат Мадина2

WEB НЕГІЗІНДЕГІ ҚҰЖАТТАРДЫ БАСҚАРУ ЖҮЙЕСІН ҚҰРУ МӘСЕЛЕЛЕРІ 1магистр информатики, преподаватель, Карагандинский государственный университет

им.Е.А.Букетова, г. Караганда 2Студент, Карагандинский государственный университет им.Е.А.Букетова, г. Караганда

BASIC PROBLEMS OF CREATION OF CONTROL SYSTEM BY DOCUMENTATION ON THE WEB BASIS

Tursyngaliyeva Gulim, master's degree of informatics, teacher Y.A. Buketov Karaganda State University, Karaganda

Bagdat Madina, Student, Y.A. Buketov Karaganda State University, Karaganda

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматриваются проблемы информатизации и использования программных продук-

тов и технологий в информатизации управления.

ABSTRACT

In this article the problems of informatization and use of software products and technologies are examined in

informatization of management.

Ключевые слова: информатизация, система управления базой данных, Web, информационные техноло-

гии, сеть, документооборот, электронный архив.

Keywords: informatization, database management system, Web, information technologies, network, circulation of

documents, electronic archive.

Қазіргі уақыт интернеттің және web-технологи-

ялардың қарыштап даму кезеңі. Біріншіден, кәсіпо-

рын, басқарма және т.б. мекемелердің қызметкер-

лерінің құжаттарды ортақ пайдалануын және бөлімше-

лер арасындағы қарым-қатынасты қамтамасыз ететін,

екіншіден, Web-түйіндерде құжаттарды жариялауға

мүмкіндік беретін, үшіншіден, бизнес-серіктестермен

және тұтынушыламен электрондық сауда-саттықты

қолдайтын жүйелер қажет бола бастады. IP хаттамасы-

ның негізінде өз интражелілері бар мекемелер (компа-

ниялар, кәсіпорындар) оларды электронды құжат-

тарды өңдеу мен басқару жүйелерінің әрі қарай да-

муына пайдалана алады. Мысалы, барлық қағаздық

құжаттарды электрондық түрге ауыстырып, оларды

басты мекеменің (офистің) мәліметтер қорында

сақтап, оларға мекеме (фирма) қызметкерлері интра-

желі бойынша, ал интернет бойынша оның клиенттері

қатынайтын мүмкіндікті қамтамасыз ету керек.

Қажетті ақпаратты интернет пен интрасетке шығару

есебінен қағаздық құжаттаманың таралуына кететін

шығынды азайтуға және мекеме қызметкерлерінің

құжаттарымен жұмыс істеудің эффективтілігін артты-

руға мүмкіндік береді.

Кейінгі жылдары желілік құралдардың

қарқынды дамуы қазіргі заманғы мекемелердің web-

технологиялар негізіндегі жүйелермен жұмыс істеуіне

әкеліп соқты. Себебі, олар құжаттарға алыстан қаты-

науға болатын қағазсыз технологияға толығымен

ауысуға жағдай жасайды. Қазіргі уақытта корпора-

тивті желілерде қолданылып жүрген құжаттарды

басқару жүйесі мекеменің шекарасынан тыс жерлер-

дегі барлық құжаттардың ағынын өңдейді және тасы-

малдайды.

Құжаттарды басқару жүйесінің негізгі функци-

ялары – ақпаратты классификациялау, оларды

мәліметтер базасының кітапханасына орналастыру

және қолданушыларға құжаттарға интерактивті қаты-

науды ұсыну [1,456 c.]. Құжаттармен жұмыс істеу

құқығы қолданушы идентификаторы мен кіру паролі

арқылы анықталады, ал ақпаратты өңдеу мүмкіндігі

құжаттарды өңдеуге, олармен ұжымдық жұмыс жа-

сауға, сонымен қоса электронды пошта каналы


37

бойынша олармен хабарласуға мүмкіндік беретін про-

граммалық жабдықтармен қамтамасыз етіледі. Web

негізіндегі құжаттарды басқарудың жаңа жүйелері ме-

кемелердің назарын аудара білді. Олардың танымал-

дылығының басты себебі – бұл клиент/сервер қосым-

шалары клиенттік бөлім ретінде стандартты Web-

браузерді пайдаланады. Осындай жүйелердің

көмегімен қызметкерлер үйде отырып, модем немесе

желілік карта мен броузер арқылы корпоротивті

желіге қосылып, қажет есепті мәліметтер базасының

кітапханасынан тауып, мекеме басқармасымен өз-

гертілген құжатты кез-келген уақытта ала-алады.

Бұрынғы дәстүрлі құжаттарды басқару жүйелері дер-

бес компьютерлерде осы қосымшаның клиенттік

бөлімін орнатуды талап етті. Ол берілген өнімнің

мүмкіндіктерін пайдалануды шектеді. Сонымен қоса,

құжаттармен жұмыс істеуші ұжымның әрбір қолда-

нушысына жабдықтушыдан лицензия алуы керек

болды. Бұл көптеген материалдық шығынға әкелді.

Ал, web негізіндегі құжаттарды басқару жүйесі кли-

енттік программаларға шығындарды қажет етпейді,

көптеген қаражатты экономдауға мүмкіндік берді.

Web негізіндегі құжаттарды басқару жүйеснің

тартымды жағы – қаражатты экономдау. Құжаттарды

басқарудың web-жүйелері тек құжаттарды категория-

ларға бөліп және мәліметтер базасының кітапханасы-

мен қатынасуды ұйымдастырып қана қоймай, ол

құжаттардың маршрутизациясын жүзеге асырып,

қызмет үрдісін аутоматтандыру функциясын орындай

алады [3, 350с.].

Мемлекеттік басқармалардағы Web негізіндегі

құжаттарды басқару жүйесінің құралдарының да-

муына әсер ететін негізгі себептер – Web жүйесіндегі

ақпаратты қорғаудың жеткіліксіздігі және «әлсіз кли-

ент/қуатты сервер» моделі негізінде қосымшаларды

жасаудың күрделілігі.

Ең күрделісі ақпаратты қорғау мәселесі болып

табылады. Егер ақпаратқа бір жақты қатынасса, онда

сенімді қорғауды ұйымдастыру өте жеңіл: Web

арқылы құжаттар кітапханасына қатынаушы сыртқы

қолданушыларға мәліметтерді тек іздеу мен оқуға ғана

құқығын ұсыну жеткілікті. Осындай қатынаудың түрі

мекеменің сыртқы қолданушыларға тек белгілі бір

ішкі ақпаратты корпоративті желіде тіркелуінсіз және

мәліметтерді басқаруға қандай да бір құқықты алуын-

сыз табуға мүмкіндік беретіндігін білдіреді. Бұл сәй-

кес ақпаратқа еріктен тыс өзгерістерді енгізу

қауіптілігін төмендетеді. Бұл жағдайда қолданушы

Web-серверде орналастырылған, мәліметтермен Web-

браузердің көмегімен таныса алады [4, 464с.].

Құжаттарды басқару жүйесі ақпаратқа екі

жақты қатынау үшін қолданылса, қорғау мәселесі

күрделенеді. Сондықтан басқармадағы корпоротивті

мәліметтер базасының қауіпсіздігін қамтамасыз ету

үшін қатынау құқығын беретін арнайы программалар

қажет. Сонымен қоса, клиенттік компьютерде мекеме

серверімен байланысты қолдайтын және соңғы

енгізілген өзгертулері бар құжаттарды қолданушымен

оған тіркеуге болатын арнайы қосымшалар орнатылуы

керек. Қазіргі уақытта Web жүйесіндегі құжаттарды

басқаруға арналған жүйелер дамытылған серверлік

программалық қамтамасыз етуден және «әлсіз» клиент

деп аталатын кішігірім клиенттік бөлімнен тұрады.

Мұндағы «әлсіз» клиент Web браузер арқылы ақпа-

ратты тек қана көрсете алатын процессоры қуатсыз

құрылғы. Бұл жүйелер қолданушылардың ақпаратқа

қатынауын толықтай бақылауға мүмкіндік бермейді

[2, 176с.].

Web негізіндегі құжаттарды басқару жүйесі -

әртүрлі платформалар арасындағы байланысты қама-

тамасыз ететін ортақ интерфейсті (Web-браузерді)

пайдаланатындықтан көптеген мекемелер үшін ол

әмбебап құрал. Әрине, берілген технология қосымша

қорғау құралдарын қамтамасыз етеді, бірақ ақпаратқа

әмбебап қатынау артықшылығы бұл кемшілікті көмке-

реді.

Басқармадағы интражелідегі ақпаратты

қорғаудың дәстүрлі құралы болып интражелі пен

Internet арасында орналасқан брандмауэр қызмет

етеді. Қолданушылардың құқығын тексеру үшін код-

талған идентификационды карталар, сонымен қоса

идентификаторлар мен парольдер қолданылады. Сыр-

тқы Web-түйіндерге брандмауаэр арқылы мекеме

қызметкерлеріне құжаттарды жіберу тиісті бағытқа

ғана рұқсат етіледі. Серверлерді қорғау құралдары,

жоғарыда айтылған амалдар мен сыртқы Web-түйін-

дерден желіге қатынауға толықтай шектеу жасау қол-

данушының ыңғайлы әрі қауіпсіз жұмыс істеуіне

жағдай тудырады.

Стратегиялық маңызды құжаттарды интражелі

мен интернетке қосылмаған мэйнфреймде сақтауға бо-

лады. Енгізуді қарапайым нұсқадан – жүйенің меке-

менің интражелісінде орналасқандығын – тексеруден

бастау керек, тек осыдан кейін Web-сервер арқылы

сыртқы байланыстарды ұйымдастыру қажет.

Басқармада интернет арқылы еріктен тыс қаты-

нау қауіпсіздігін қамтамасыз ету мақсатында келесі

амалдарды қолдануға болады:

1. Брандмауэр қызметін орындайтын программа-

лық-аппараттық комплексті орталық түйінге

орналастыру.

2. Дестелерді фильтрлеу мен қолданушыларды

аутентификациялау.

3. Түйіндер арасындағы ішкі байланысты Internet-

те тіркелмеген, локальді IP-адрестері бар корпо-

ративті интражелі арқылы қамтамасыз ету.

4. Ішкі IP-адрестерді ауқымдыға өзгертетін, енгізу

және шығару трафиктерін шектейтін, қолда-

нушылар қатынайтын сыртқы Web-түйіндердің

тіркелуін орындайтын proxy-сервер арқылы

сыртқы желіге шығуды шектеу.

5. Маңызды мәліметтер қорынан тұратын ло-

кальды серверлерде және Web-серверлерде

әртүрлі хаттамаларды қолдану. Бұл мәліметтер

қорына еріктен тыс қатынауды қиындатады.

6. Құжат айналым басқару жүйесінің өзіне қаты-

науды басқару механизмін енгізу (қатынауды

басқару тізімі, қатынау деңгейі, қолданушылар

топтары, шифрлеу және т.с.с.).

Электронды құжаттарды басқарудың қуатты

жүйелерін енгізу әрдайым көңілден шыға бермейді.

Себебі, оперативті және анықтамалы ақпараттың ба-

сым көпшілігі қағаздық тасымалдаушыларда қалады.

Қағаздық сақтаушыларды қолмен өңдеу – көптеген ірі


38

мекемелердің көптеген проблемаларының бірі. Бұл

жағдайда корпоративті электронды архивті құру тех-

нологиясын қолдану тиімді шешім болып табыла-

тындығы бізге белгілі. Оны дәлелдеудің еш қажеттігі

жоқ.

Архивпен топтық жұмыс істеуді жүзеге асыру

үшін тек желілік құрылғыларды қолдану жеткіліксіз.

Электронды архив жүйелерінде ақпаратты есепке алу,

қатынау құқығын шектеу, тез іздеу, қатынау, жаңа

ақпаратты тіркеу, жаңа мәліметтерді өңдеу үрдісін

басқаруды қамтамасыз ету мәселелерін шешу үшін

мәліметтер базасын басқару жүйесі (МББЖ) кеңінен

қолданылады.

Көптеген қазіргі заманғы МББЖ электронды

архив жүйесінде жұмыс істеу үшін барлық қажетті ме-

ханизмдер мен қасиеттерден тұрады. Тапсырмаларды

шешуге байланысты Oracle, MsSQL, MySQL, Interbase,

Paradox , тіпті MsAccess және т.с.с. құралдарды қолда-

нуға болады. Барлық МББЖ байланысқан кестелер

жиынынан тұрады. МББЖ кестелеріні басты қасиеті –

сұраныс тілін қолдана отырып, ақпаратты тез табу

мүмкіндігі. МББЖ-лермен қоса бізге таныс Web-навига-

торды қолдану ең тиімді тәсіл болып табылады (мы-салы, Internet Explorer, Mozilla Firefox). Ол электронды архивпен жұмыс істегенде Internet-сайттағы жұмысты еске түсіреді. Бұл жағдайда архив жүйесінің жұмыс стөлінде қандайда бір қосымша программалық жаб-дықты орнату қажеттілігі туындамайды. Интернеттегі немесе интражелідегі адресті, электрондық архив жүй-есінде жұмыс істеу үшін қолданушы аты мен парольді білу жеткілікті. Қолданушы осы адрес бойынша Web-серверге қосылады. Web-беттердің интерфейсі арқылы, мысалы, Internet Explorer-де сұраныстарды ұйымдастыру жүзеге асырылады (сұраныс формала-рының элементтері қолданылады). Web-сервер сұра-нысты қабылдап, аутоматты түрде оны МББЖ-мен байланыстыратын сәйкес интерфейс арқылы жібереді. Мысалы, браузер мен MsSQL-дің байланысы үшін ODBC қолданылады. Web-серверден сәйкес интер-фейс арқылы сұранысты қабылдаған МББЖ жауапты кері қайтарады. Web-навигатормен «түсінікті» фор-матқа өзгертілген МББЖ-серверінің жауапты нәти-жесі клиенттік машинаға жіберіледі. Яғни, браузер те-резесінде сұраныс нәтижесі бар Web-бет көрсетіледі.

Web-серверімен МББЖ серверін байланыстыратын бірнеше технологиялар бар: IDC, PHP, HSP және т.с.с.

Электронды архив жүйесінде қай МББЖ-сін қолданған жөн? Ол қойылған тапсырмаларға байланы-сты. Егер құрылған жүйемен бірнеше адам жұмыс істейтін болса, ақпарат көлемі бірнеше терабайттан, миллиондаған жазбалардан, мекемеден тыс басқа да қолданушылардан тұрса, онда MsSQL сияқты МББЖ-леріне және Web технологияларға жүгінген жөн.

Электронды архив пен құжат айналым жүйелерін құруда ақпараттық технологиялардың кейінгі жетістіктерін қолдану маңызды болып табы-лады. Мысалы, XML (eXtensible Markup Language) тілі мен Web технологияларды қарастырайық. Web техно-логиялар жайлы жоғарыда айтылып өтті. Web-бет-терді құру үшін HTML тілі қолданылды және қолда-нылады да. Web-сервермен МББЖ-нан алынатын мәліметтермен жұмыс істеу үшін, мысалы ASP немесе IDS технологиялары пайдаланылсын. Бұл жағдайда HTML МББЖ-не алынған мәліметтерді көрсете ал-майды. Әртүрлі технологияларда мәліметтерді көрсету әртүрлі жолмен шешіледі. Бұл жағдайда Web-интерфейс арқылы жұмыс істеуге мүмкіндік беретін қосымшаларды құру көп еңбекті талап етеді. Осындай жүйені XML-ді қолдану арқылы тез әрі тиімді етіп құруға болады. Delphi 7 ортасының XML-ді қолдана-тын компоненттер жиыны программалық кодты жаз-бай-ақ тамаша қосымшаларды құруға мүмкіндік бе-реді [5, 1216с.]. Сонымен қоса, құрылған қосымша сер-верде сақталатын және беттерді генерациялайтын бір ғана орындалатын файлдан тұрады. Сондықтан, элек-тронды архив пен құжат айналым жүйелерін ұйымда-стыруда Web технологияларға баса назар аударған жөн.

Әдебиеттер тізімі 1. Базы данных: модели, разработка, реализация/

Карпова Т. СПб.:Питер, 2001. 456 c. 2. Защита информации в автоматизированных си-

стемах обработки данных/ Герасименко В.А. В 2-х кн. М.: Энергоатомиздат, 1994. 176 с.

3. Основы Web-мастерства/ Учебный курс, Хол-могоров В. Питер, 2002. 350 с.

4. Создание Web-сайтов / Самоучитель. Гаевский, А.Ю. Романовский В.А. М.:Триумф, 2008. 464 с.

5. Delphi 7/ Хомоненко А.Д. Санкт-Петербург, 2004. 1216 с.

Вагарина Н. С.1, Крахмалев Д. В.2

О КОМПЛЕКСНОМ ПОДХОДЕ К АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕСТИРОВАНИЯ ВЕБ-ПРИЛОЖЕНИЙ

1кандидат физико-математических наук, Саратовский государственный технический

университет имени Гагарина Ю.А., Саратов 2студент-магистрант, Саратовский государственный технический университет имени

Гагарина Ю.А., Саратов

AN INTEGRATED APPROACH TO AUTOMATE TESTING OF WEB APPLICATIONS

Natalia Vagarina, Candidate of Science, associate professor of Gagarin, Saratov State Technical University, Saratov


39

Krakhmalev Dmitry, undergraduate student, Gagarin Saratov State Technical University, Saratov

АННОТАЦИЯ

В данной статье описывается разработка проектов систем непрерывной интеграции Jenkins, в кото-

рых реализуется логика автоматизации процессов тестирования. Приведены преимущества трех разрабо-

танных проектов, расширяющих возможности программного продукта Jenkins. Языковым средством для реа-

лизации алгоритмов был выбран BASH (Bourne-Again SHell) – скриптовый язык программирования.

ABSTRACT

This article describes the development of projects of continuous integration systems Jenkins, which implements

logic automation of the testing process. The article shows the advantages of the three projects developed that extend the

capabilities of software Jenkins. To implement the algorithms was chosen scripting language BASH (Bourne-Again SHell).

Ключевые слова: тестирование программного обеспечения, автоматизация тестирования

Keywords: software testing, software test automation

Повсеместное внедрение компьютеров во все

сферы жизни человека и растущий спрос на про-

граммы повышают требования к производительности

и качеству программного обеспечения. Инженеры по

тестированию программного обеспечения сталкива-

ются со сжатыми сроками на выполнение тестирова-

ния, но при этом не в ущерб качеству. Все это требует

разработки новых алгоритмов тестирования различ-

ных аспектов программного обеспечения, включая ме-

тоды тестирования юзабилити [2].

В работе инженер тратит много времени не на

само тестирование продукта, а на подготовку тесто-

вого окружения, тестовых данных и прочей рутинной

работы. Основной задачей является создание такого

окружения, которое позволит автоматизировать по-

вторяющиеся и рутинные процессы. В итоге на этих

этапах исключаются ошибки, а сами процессы значи-

тельно ускоряются, тем самым экономя самый ценный

ресурс – время.

Особое внимание необходимо уделить проекти-

рованию. От него зависит жизнеспособность системы

как единого механизма. Ошибки при проектировании

впоследствии трудно исправимы и дороги в реализа-

ции.

Основные процессы, которые должны быть ав-

томатизированы:

подготовка и настройка тестовых серверов;

установка программных сборок на сервера;

запуск автоматических тестов после успешной

установки программной сборки;

создание бэкапа и развертывание сервера.

Указанные процессы должны запускаться по

требованию, по событию и по расписанию. Система

должна быть гибкой и требовать минимальных дей-

ствий для ее расширения.

Общий вид спроектированной системы пред-

ставлен на рисунке 1.

Рисунок 1. Общий вид спроектированной системы


40

Основные элементы системы:

1. Серверы для тестирования. Серверы для тести-

рования разворачиваются на виртуальных ма-

шинах, что позволяет использовать все преиму-

щества облачных технологий.

2. Виртуальные машины для запуска автоматиче-

ских тестов. На отдельном сервере разворачива-

ется необходимое количество виртуальных ма-

шин, которые будут использоваться как среда

для запуска автоматических тестов. Операцион-

ная система и программная конфигурация вир-

туальной машины соответствует окружению

конечного пользователя системы.

3. Бэкап сервер. Сервер, который служит для хра-

нения копий серверов приложений и баз дан-

ных. Процесс бэкапа и восстановления реализу-

ется с помощью bash-скриптов, запуском кото-

рых занимается Jenkins [2].

4. Проекты систем непрерывной интеграции

Jenkins. Ключевыми элементами проектируе-

мой системы являются проекты Jenkins. В дан-

ных проектах реализуется логика автоматиза-

ции процессов.

Jenkins – это очень популярный инструмент не-

прерывной интеграции с открытым исходным кодом,

который позволяет расширять свои возможности при

помощи скриптом или плагинов. В проектируемой си-

стеме выделено три проекта Jenkins (Jenkins jobs). У

каждого проекта свое назначение. Они могут взаимо-

действовать друг с другом, например, при успешном

завершении задачи в одном проекте может запус-

каться на выполнение другой проект. Все проекты

Jenkins расположены на отдельном сервере. После со-

здания нового проекта необходимо его настроить ис-

ходя из практических задач. В дальнейшем готовые

проекты можно с лёгкостью копировать, следова-

тельно, расширяемость будет очень простой.

Описание проекта Jenkins job №1. Назначение:

установка программных сборок на тестовых серверах,

а также автоматизация настройки серверов при по-

мощи bash-скриптов (рис. 2).

Рисунок 2. Проект автоматизации установки сборок на тестовые сервера

Одной из затратных по времени и одновре-

менно рутинной работой является установка про-

граммных сборок на тестовые сервера. В ходе уста-

новки необходимо производить импорты в базу дан-

ных, запускать скрипты и производить ручные мани-

пуляции в процессе установки.

Задачей первого Jenkins проекта является авто-

матизация всего процесса установки сборок. Впослед-

ствии проект можно расширять дополнительным

функционалом, таким как: очистка сервера от подло-

женных в ходе тестирования java классов, запуск часто

используемых скриптов, запуск автоматических те-

стов (производится путем вызова другого проекта),

если установка сборки завершилась успешно.


сборка и запуск автоматических тестов на виртуаль-

ных машинах (рис.3).

Для внедрения практики непрерывной интегра-

ции (Continuous Integration) спроектирован Jenkins

проект, с помощью которого будет осуществляться за-

пуск автоматических тестов после установки про-

граммной сборки на сервер.


создание бэкапа текущего состояния сервера приложе-

ний и сервера баз данных, а также развертывание сер-

веров из имеющихся архивов (рис. 4).


41

Рисунок 3. Проект для сборки и запуска автоматических тестов

Рисунок 4. Проект для создания бэкапа и развертывания серверов

Восстановление серверов из копии выполняется

в случае, когда необходимо вернуть все настройки на

соответствующем сервере в исходное состояние. Это

может быть необходимо в следующих случаях:

для проведения «чистого» теста: установка сбо-

рок на «эталонный дамп».

для обновления пререквизитов и тестовых дан-

ных в «эталонном дампе»;

модификация/обновление параметров окруже-

ния (настройки сервера приложений, настройки

сервера баз данных);

единичные манипуляции, требующие сохране-

ния во времени (установка новых инструмен-

тов, модификация, правка конфигурационных

файлов и т.п.);

запуск процессов миграции на чистом сервере.

Во всех перечисленных случаях восстановле-

ние сервера из копии экономит время, которое:

IT тратит на развертывание сервера из эталона

или восстановление из указанного дампа;


42

QA/Development команды тратят на создание

необходимых пререквизитов, настройку сер-

вера после развертывания.

В итоге разработки первого проекта установка

сборок осуществляется в «один клик»; не требует обу-

чения инженера; исключает ошибки инженера при

установке; запуск в любое время суток по требованию,

по событию, по расписанию; простое внедрение новых

настроек и файлов импорта.

В результаты разработки и использования вто-

рого проекта ошибки выявляются и исправляются

быстрее; по завершении работы на почту отправляется

отчет о каждом запуске, который можно анализиро-

вать в любое время, а также осуществлять планирова-

ние на их основе; подготовка пререквизитов для те-

стов происходит в автоматическом режиме.

За счет разработки третьего проекта экономится

большое количество времени IT, QA, Development-ко-

манд; развертывание происходит в «один клик» по

требованию, по расписанию; каждый запуск автомати-

ческих тестов или запуск процессов миграции выпол-

няется на чистом сервере, без данных которые оста-

лись от предыдущих запусков.

В результате разработки описанных проектов

были расширены возможности программного про-

дукта Jenkins. Языковым средством для реализации ал-

горитмов был выбран BASH (Bourne-Again SHell) –

скриптовый язык программирования. Данный язык

прост в освоении и идеально подходит для написания

небольших программ для UNIX систем.


1. Данилов Н. А. Юзабилити как научно-приклад-

ная дисциплина в системе образования РФ/Н. А.

Данилов, Т. Э. Шульга // Инновационное разви-

тие современной науки: сб. ст. Междунар.

науч.-практ. конф., г. Уфа, 31 янв. 2013 г.: в 9-

ти ч.. -Уфа, 2014. т.Ч. 3.-С.100-102

2. Site for and by the Jenkins CI community [Элек-

тронный ресурс]. Режим доступа: https://jenkins-

ci.org/content/about-jenkins-ci (дата обращения

5.04.2015).


43

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА, ПРО-

МЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, ОХРАНА ТРУДА И ЭКОЛОГИЯ

Гараев И. З.

ФИЗКУЛЬТУРНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В СИСТЕМЕ ФАКТОРОВ КАЧЕСТВА ТРУДОВОЙ ЖИЗНИ МОЛОДЕЖИ

преподаватель физической культуры, Сармановский аграрный колледж, с.Сарманово,

Сармановский р-н, Республика Татарстан, Россия

PHYSICAL EDUCATION ACTIVITY ON THE SYSTEM FACTORS OF QUALITY OF WORKING LIFE OF YOUNG

PEOPLE

Garayev Ildar Zavdatovič, The teacher of physical culture Sarmanovsky agrarian College, s. Sarmanovо, Sarmanovsky r-

n, The Republic оf Tatarstan, Russia

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматривается физкультурная деятельность в системе факторов качества тру-

довой жизни молодежи. Выделены те, которые обеспечивают развитие и сохранение трудового потенциала,

трудовой активности молодежи. Для успешного выполнения определенных видов профессий, которые тре-

буют определенной профессионально-прикладной физической подготовки, развития физических качеств и дви-

гательных навыков, выделены средства физической культуры.

ABSTRACT

This article discusses physical education activity on the system factors of quality working life of young people. The

factors allocated that ensure the development and maintenance of labour potential, employment activity of youth. For the

successful implementation certain types of professions that require some professional-applied physical preparation,

physical properties and the development of motor skills, allocation of physical culture.

Ключевые слова: физкультурная деятельность; качество трудовой жизни; физические качества; произ-

водительность труда.

Keywords: physical education activities; the quality of working life; physical qualities; productivity of labour.

При интерпретации факторов качества трудо-

вой жизни следует четко представлять, что они отра-

жают не просто условия труда, а их соответствие за-

просам человека, степень удовлетворенности усло-

виям жизнедеятельности. Для повышения качества

трудовой жизни молодежи необходимо исследовать

влияющие на него факторы и способы их эффективной

коррекции.

Ориентация современного производства на про-

фессионально подготовленного, высококвалифициро-

ванного, самостоятельного, инициативного и ответ-

ственного работника повысила общие требования к

рабочей силе на рынке труда. Неблагоприятные усло-

вия труда, недостаточная двигательная и эмоциональ-

ная подготовленность вызывают потребность в фор-

мировании у молодых специалистов, управляющих

производственным процессом, профессиональных

двигательных навыков и устойчивых психофизиоло-

гических функций еще на стадии профессионального

обучения.

Взаимозависимость качества трудовой жизни и

качества окружающей среды следует рассматривать с

точки зрения соответствия окружающей среды чело-

века его потребностям, которые характеризуются про-

должительностью жизни, мерой здоровья и уровнем

заболеваемости людей.

Физкультурная деятельность является важным

фактором снижения заболеваемости и травматизма на

производстве. Регулярные занятия определенными ви-

дами спорта и физическими упражнениями способ-

ствуют повышению умственной и физической работо-

способности, совершенствованию рядя необходимых

качеств – глубины мышления, комбинаторских спо-

собностей, зрительной и слуховой памяти, сенсомо-

торных реакций.

Общая физическая подготовка создаёт опреде-

ленные предпосылки для успешной профессиональ-

ной деятельности, опосредованно проявляясь в ней,

главным образом, через такие факторы, как состояние

здоровья, общая выносливость, сосредоточенность,

воля и некоторые другие физические качества и двига-

тельные навыки.

Разные виды деятельности предъявляют раз-

личные повышенные требования к уровню развития

тех или иных физических и психических качеств. Уче-

ные и специалисты разработали классификацию про-

фессий, которые требуют определенной профессио-

нально-прикладной физической подготовки (ППФП).

Данные физические качества развивает регу-

лярные занятия физкультурной деятельности.

(см.табл.5).


44

Таким образом, одним из средств, способству-

ющих повышению профессиональной работоспособ-

ности, производительности труда, успешности освое-

ния профессии является физкультурная деятельность.

С помощью средств физической культуры и

спорта обеспечиваются соответствующий уровень

здоровья человека и общества, запас жизненно важ-

ных двигательных навыков и физических качеств:

силы, выносливости, быстроты, ловкости, что позво-

ляет быстрее и лучше осваивать новые профессии, бо-

лее интенсивно и качественно трудиться. А это явля-

ется значимым экономическим ресурсом, играющим

значительную роль в развитии общественных произ-

водственных отношений.

Таблица 5

Физические качества и двигательные навыки для успешного выполнения видов профессий

Физические качества и

двигательные навыки Виды профессий

Средства физкультурной

деятельности

Общая выносливость Ученые, писатели, педагоги, опера-

торы различных пультов управления,

диспетчеры, ху-дожники, врачи, ху-

дожники, секретари-референты и т.д.

Ускоренная ходьба, ходьба на

лыжах, плавание, езда на велоси-

педе, спортивные игры и др.

Высокая точность дифференциа-

ции движений и их координация,

пространственная ориентация,

точность глазомера, быстрота ре-

акции, высокий уровень устойчи-

вости и распределения внимания,

устойчивость к укачиванию

Водители автотранспорта, сельско-

хозяйственной техники, железнодо-

рожных составов, машинистов ба-

шенных кранов, токари, фрезеров-

щики, шлифовщики и т.д.

Развиваются при выполнении

упражнений повышенной слож-

ности

Выносливость мышц рук и плече-

вого пояса, чувство равновесия,

навыки лазанья, умением прыгать,

сохранение равновесие

Слесари по ремонту машин и обору-

дования, электромонтеры, монтаж-

ники различного оборудования

Выполнение уп-ражнений, со-

вер-шенствующих про-стран-

ственную ориентацию

Мухаметдинова Р. Ф.

К ПРОБЛЕМЕ ЭКОЛОГИИ ЖИЛИЩА

учитель биологии и химии, Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Лякин-

ская общеобразовательная школа», с.Ляке, Сармановский р-н, Республика Татарстан, Россия

THE PROBLEM OF ECOLOGY DWELLING

Muhametdinova Rizida Faritovna, teacher of biology and chemistry, Municipal budget educational institution "" Lâkinskaâ

secondary school ", s. Lâke, Sarmanovsky r-n, The Republic Of Tatarstan, Russia

АННОТАЦИЯ

Цель работы: изучить проблему экологии жилища. Методы исследования: изучение факторов загрязне-

ния атмосферы в помещении, выявление влияния шума и электромагнитных излучений на человека. Рекомен-

дованы пути улучшения экологической ситуации в жилище.

ABSTRACT

Aim: to study the ecology of dwelling. Research methods: a studying of indoor air pollution factors, revealing the

influence of noise and electromagnetic radiation on humans. Recommended ways to improve the environmental situation

in housing.

Ключевые слова: загрязнение; жилище; факторы; электромагнитные волны; улучшение экологической

ситуации.

Keywords: pollution; housing; factors; electromagnetic waves; improving the environmental situation.

Считается, что человек 90-95% своего времени

проводит в замкнутом помещении, причем большую

часть в квартире или собственном доме, поэтому эко-

логия жилища не менее важна, чем экология природы.

В жилой среде должны быть созданы благопри-

ятные условия, безвредные для здоровья человека. Од-

нако в связи с тотальным загрязнением окружающей

среды в современном жилище формируется негатив-

ная среда.

Ее воздействие на человека связано с загрязне-

нием атмосферы жилища, низким качеством бытовой

и питьевой воды, употреблением недоброкачествен-

ной пищи, электромагнитным излучением и шумом.

Загрязнение жилья человека происходит от про-

никновения в него извне нежелательных физических,

химических или биологических агентов.

С улицы через вентиляционные системы зда-

ний, окна и двери в помещения могут попасть около 2


45

тысяч загрязнителей атмосферы, прежде всего, техно-

генного происхождения, а также природная и произ-

водственная пыль. Фундамент, стены, облицовка зда-

ний, теплоизоляция поставляют многочисленные не-

органические и органические вещества. Грунт под зда-

нием и его конструкции нередко являются источником

радиоактивного радона.

Строительно-отделочные материалы (в первую

очередь, полимерные), мебель (особенно из ДСП) бы-

товые приборы (например, отопительные и для приго-

товления пищи), ковры (главным образом, синтетиче-

ские), одежда (прежде всего, из искусственных и син-

тетических волокон) и иные предметы быта выделяют

сотни летучих органических соединений. Небез-

опасны также средства бытовой химии: стиральный

порошок, различные моющие и чистящие материалы,

дезодоранты, инсектициды, репелленты и даже пар-

фюмерия и косметика. Домашние животные могут

продуцировать различные аллергены.

В квартире идет постоянный процесс пылеобра-

зования. В состав пыли входят органические и неорга-

нические составляющие, характеризующиеся токсич-

ными и канцерогенными свойствами.

Бытовая пыль - это транспортное средство для

распространения бактерий и вирусов. В стандартной

трехкомнатной квартире в год образуется до 40 кг

пыли. В одном литре воздуха содержится до 500 тысяч

пылинок, а человек за сутки вдыхает около 12 тысяч

литров воздуха, при этом на слизистой дыхательных

путей оседает до 6 миллиардов пылинок. В 28 гр. пыли

живет до 42 тысяч сапрофитных клещей, продукты

жизнедеятельности которых представляют собой по-

тенциальные аллергены.

Таким образом, установленным фактом явля-

ется превышение концентрации загрязняющих ве-

ществ внутри помещений в сравнении с наружным

воздухом (в среднем в 4-раз). Неслучайно, эксперты

ВОЗ признали загрязнение духа в помещении главным

фактором риска для людей и основной причиной ката-

строфического роста сердечно-сосудистых и легочных

заболеваний.

Вопрос об опасности хлорированной питьевой

воды среди специалистов обсуждается более 30 лет.

Экологическая ситуация такова, что в водопроводной

воде высока вероятность накопления как всевозмож-

ных загрязняющих веществ, так и патогенных микро-

организмов.

Сегодня есть и проблема качества продуктов

питания. По подсчетам врачей более половины забо-

леваний человека связано с пищей, которая, с одной

стороны, из-за повсеместного о загрязнения окружаю-

щей среды содержит-токсиканты, а, с другой, благо-

даря современным технологиям представляет собой

высококалорийный рафинированный продукт, насы-

щенный всевозможными химическими ароматизато-

рами и красителями, и в тоже время бедный витамина-

ми, минеральными веществами и клетчаткой. Чуждым

естественной природе фактором следует считать и

употребление генно-модифицированной пищи.

Ученые доказали, что для здоровья вредно даже

слабые электромагнитные поля, а также радиочастоты

и микроволны. Они способны повлиять на иммунную

систему человека и вызвать различные заболевания: от

нарушения со стороны вегетативной и центральной

нервной системы до злокачественных опухолей. Во-

прос о степени оснащения своего жилища современ-

ной бытовой техникой и компьютерами решать кон-

кретному человеку. Хотелось бы привести уровень

электромагнитных излучений некоторых бытовых

приборов, без которых трудно представить жизнь со-

временного человека. (см.табл.1)

Таблица 1

Уровень электромагнитных излучений бытовых приборов

Название прибора Уровень электромагнитного излучения ( Рн)

1. Стиральная машина 14

2. СВЧ- печь 12

3. Морозильная камера 11

4. Холодильник 10

5. Электрический утюг 10

6. Компьютер 9

7 Фен 9

8. Сотовые телефоны 8

9. Телевизор 7

10 Магнитофон 6

Постоянное пребывание человека в зоне с повы-

шенным шумом приводит не только к дискомфорту,

но и серьезным последствиям для здоровья. По дан-

ным ученых, избыточный шум приводит к сокраще-

нию продолжительности жизни на 8-12 лет. Негативно

действуют на здоровье также инфразвук, ультразвук и

вибрация.

Таким образом, в совокупности домашняя среда

обитания довольно часто не отвечает требованиям,

предъявляемым к жилым помещениям.

В связи с этим, для улучшения экологической

ситуации мы предлагаем:

1. Производить как можно чаще уборку жилого

помещения с помощью пылесоса, влажной

тряпки и салфеток. При уборке использовать

различные моющие средства: стиральный поро-

шок, стеклоочиститель, хозяйственное мыло.

Сочетать работу пылесоса с проветриванием

помещения (т.к. при работе пылесоса содержа-

ние пыли в воздухе возрастает в 2-3 раза).


46

Средства бытовой химии следует хранить гер-

метично закрытыми в нежилых зонах (сарай, гараж и

т.п.).

2. Улучшить качество водопроводной воды в до-

машних условиях можно кипячением (уничто-

жает микробы, но не все вредные химикаты),

отстаиванием (2-3 часа для удаления летучих

примесей и не менее 6 часов для удаления тяже-

лых осадков). Проблема очистки питьевой воды

решается грамотным применением дорогих

очистительных установок с мощными филь-

трами или использованием бутылированной

воды известных производителей. Человек при

покупке продуктов также обязан уделять при-

стальное внимание их качеству.

3. Проблему шума следует учитывать при покупке

жилья. Строителям известны звукопоглотители

трех классов - пористые, панельные и резонанс-

ные. Сильно снижают шум плиты из минераль-

ной ваты, которая признана экологически при-

емлемой и выполняющей функции также и

утеплителя. Звукоизоляционными свойствами

характеризуются ковры и специальные типы

линолеума.

4. Необходимо по возможности до минимума со-

кратить использование электроприборов. Ста-

раться не садиться близко к экрану телевизора

или персонального компьютера. Необходимо

убирать электрический будильник, сотовый те-

лефон от изголовья в постели.

5. Для оздоровления среды жилища необходимо

применять воздухоочистители, центральную

систему пылеудаления, принудительную венти-

ляцию, частое проветривание, исключать озона-

торы и виниловые обои, ограничивать исполь-

зование лаков, красок, синтетических моющих

средств, ароматизаторов, парфюмерии, косме-

тики и других товаров бытовой химии, избегать

мебели из ДСП, предметов из полимеров и

пластмасс, синтетического текстиля.

6. Отдельно хочется отметить, что для оздоровле-

ния микроклимата необходимо в доме выращи-

вать комнатные растения, которые будут играть

эстетическую и гигиеническую роль: улучшать

наше настроение, увлажнять атмосферу и выде-

лять в неё полезные вещества – фитонциды,

убивающие микроорганизмы. А некоторые

комнатные растения используют как лекарства.

Эфирные масла некоторых растений действуют

на эмоции и физические реакции человека, ре-

гулируя их и оптимизируя защитные силы орга-

низма против инфекционных заболеваний. Они

способны стимулировать образование лейкоци-

тов в крови. Определенные эфирные масла

имеют связь с органами тела. Например, гера-

ниевое растение активирует кору надпочечни-

ков и снимает напряжение, вызванное стрессом.

Для борьбы со страхом используют апельсин, а

для эффективной работы - лимон.

При соблюдении несложных требований наше

жилище станет более здоровым, безопасным, ком-

фортным, то есть экологически чистым.


1. Высоцкая М.В. Нетрадиционные уроки по био-

логии в 5-11 классах (исследование, интегриро-

вание, моделирование)- Волгоград: Учитель,

2008.- 79 с.

2. Предметные недели в школе: Биология, эколо-

гия, здоровый образ жизни. – сост.: В.В. Балаба-

нова, Т.А. Максимцева. – Волгоград.: Учитель,

2001 г.

3. Сергеев И.С. Как организовать проектную дея-

тельность учащихся: Практическое пособие для

работников общеобразовательных учреждений.

– М.: АРКТИ, 2006 г.

4. Сафаров М.Г., Сафарова В.Г. Экология жи-

лища. – ж. «Биология в школе» № 5, № 7 –

2006 г.

5. Тяглова Е.В.Исследовательская и проектная де-

ятельность учащихся по биологии: метод. Посо-

бие , М.: Глобус, 2008.- 255с.

6. Пивоваров Ю.П., Королик В.В., Зинкевич Л.С.,

Гигиена и основы экологии человека. М.: Ака-

демия, 2006.

7. Прохоров Б.Б. Экология человека. Понятийно-

терминологический словарь. — Ростов-на-

Дону. 2005.

Панькова А. В.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШУМОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ИСТОЧНИКОВ ШУМА В МЕСТАХ НАХОЖДЕНИЯ ЛЮДЕЙ

студент кафедры инженерной экологии и охраны труда Национального исследовательского

университета «МЭИ» г. Москва

DETERMINATION OF SOUND SOURCE OF NOISE IN OCCUPIED AREAS

Pankova Anastasiya Valerevna, Student of the Department of Environmental Engineering Occupational Safety and

National Research University "MPEI" Moscow

АННОТАЦИЯ

Основной целью данной работы является внедрение методики расчета уровня звукового давления в по-

мещении с учетом коэффициента направленности и поглощения звука звукопоглощающими поверхностями.


47

Указанный метод в наибольшей степени соответствует требованиям ГОСТа и будет применяться в лабо-

раторных работах. Это способствует формированию у студентов более точных и глубоких знаний по вопросу

методики измерения шумовых характеристик.

ABSTRACT

The main purpose of this paper is to introduce methods for calculating the sound pressure level in the room, taking

into account the directivity of sound absorption and sound-absorbing surfaces. This method is most relevant to the

requirements of GOST and will be used in laboratory work. This contributes to the formation of the students more accurate

and in-depth knowledge on methods of measuring noise characteristics.

Ключевые слова: уровень звукового давления, уровень шума, фактор направленности, коэффициент от-

ражения.

Keywords: sound pressure level, noise level, directivity factor, the reflectivity.

Международные стандарты, определяющие

средства и методы измерения шума, появились отно-

сительно недавно – в конце 60-х годов.

Главной проблемой на пути получения коррект-

ных количественных оценок стал человеческий фак-

тор, ведь шум – явление не только физическое, но и

психофизиологическое. Поэтому для количественной

оценки шума нужно было принять во внимание не

только физические свойства самого явления, но и его

восприятие человеком и влияние на организм [1].

Все методы измерения шумов делятся на стан-

дартные и нестандартные. Стандартные измерения ре-

гламентируются соответствующими стандартами и

обеспечиваются стандартизованными средствами из-

мерения. Нестандартные методы применяются при

научных исследованиях и при решении специальных

задач.

Глубокое знание физических закономерностей

процесса излучения и распространения шума позво-

ляет принимать решения, направленные на снижение

его негативного воздействия на человека [1]. Поэтому

целью работы являлось создание нового лаборатор-

ного стенда, обеспечивающего проведение исследова-

тельских и учебных работ в области измерения харак-

теристик шумов, определения уровня звукового давле-

ния на рабочем месте.

В нашем случае используется расчет уровней

звукового давления в помещении с источником шума

с учетом коэффициента направленности и поглощения

звука звукопоглощающими поверхностями.

Для соответствия разрабатываемых методик и

стендов действующим стандартам необходимо ис-

пользовать сертифицированные измерительные при-

боры. Шумомер CEM DT-8851 соответствует стан-

дарту по безопасности IEC61672-1 class 2 и специфи-

кации стандарта измерений шума ANSI S1.4 тип 2. Для

проведения измерений в нескольких точках полу-

сферы в соответствии с ГОСТ 12.1.050-86 был разра-

ботан специализированный штатив, на котором уста-

новлен сам прибор, а также источник шума - звуковой

пьезоэлектрический генератор. Лабораторный стенд

функционирует под управлением ЭВМ, осуществляю-

щей управление приборами, сбор данных и обработку

результатов.

Разработанный программно-аппаратный ком-

плекс позволяет проводить измерения уровня шума в

диапазоне от 30 до 130 дБ с точностью измерений ±1,4

дБ в полосе частот от 31.5 Гц до 8 кГц. Цикл измерения

длится от 0,125 с до 1 с. Программная обработка ин-

формации, передаваемой шумомером в ЭВМ по шине

данных USB, позволяет производить расчет уровня

звукового давления в различных направлениях в про-

странстве рабочего помещения, что особенно акту-

ально при исследовании характеристик звукопоглоща-

ющих материалов.

Предварительные исследования, проведенные с

помощью созданного прототипа лабораторного

стенда, показали, что несмотря на технические ограни-

чения, характерные для помещений институтских ла-

бораторий, удалось создать стенд и методику проведе-

ния измерений, соответствующую требованиям ГОСТ

(ГОСТ 12.1.050-86. ССБТ. Методы измерения шума на

рабочих местах). По сравнению с оборудованием, ис-

пользуемым ранее в лабораторном практикуме, пред-

ложенный стенд позволяет решать более широкий

круг задач. Например, разработан метод определения

фактора направленности и коэффициента отражения.

Кроме того, предложена для изучения студентами ме-

тодика расчета уровня звукового давления в помеще-

нии с учетом коэффициента направленности и погло-

щения звука звукопоглощающими поверхностями, так

как она дает более точные результаты, чем использо-

вавшаяся ранее.

Разработанное оборудование и методическое

обеспечение будет использовано при проведении ла-

бораторных работ на кафедре ИЭиОТ НИУ «МЭИ», и

будет способствовать формированию у студентов бо-

лее точных и глубоких знаний по данному вопросу.

Предложенные программные и аппаратные решения

обеспечивают проведение серий автоматизированных

измерений и расчетов звукового давления, отвечаю-

щих требованиям действующих стандартов, и могут

быть внедрены для исследования характеристик мате-

риалов и покрытий, применяемых в строительстве и

машиностроении. Технические возможности разрабо-

танного комплекса оборудования обуславливают пути

развития методики, например, в области исследования

частотных характеристик шумов, а также полную ав-

томатизацию измерения с позиционированием источ-

ника шума и измерителя.


1. Медведев В.Т., Инженерная экология. М.: Гар-

дарики, 2002. – 687с.: ил.

References:

1. Medvedev V.T., Engineering ecology. M.:

Gardariki, 2002. - 687s.: ill.


48

Рябов Ю. Г.1, Ломаев Г. В.2, Ермаков К. В.3

КОМФОРТНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ УСЛОВИЯ В «ЗЕЛЕНЫХ ДОМАХ» 1Кандидат технических наук, старший научный сотрудник, г. Москва.

2 Доктор технических наук, профессор, Ижевский государственный технический

университет, г. Ижевск. 3Начальник отдела ООО «Энергодиагностика» (ОАО «Газпром»), г.Москва.

COMFORTABLE ELECTROMAGNETIC CONDITIONS IN THE "GREEN HOUSES"

Ryabov Yuri Georgievich, candidate of technical sciences, senior researcher, Moscow.

Lomaev Helium Vasilyevich, doctor of technical sciences, Professor, Izhevsk State Technical University, Izhevsk.

Yermakov Konstantin Vasilyevich, Head of Division of LLC «Ènergodiagnostika» (OAO Gazprom), Moscow.

АННОТАЦИЯ

Рассматриваются проблемы обеспечения электромагнитных комфортных условий в «зеленых домах». По ре-

зультатам анализа натурных условий в среде обитания предложен комплекс показателей и критериев ком-

фортных, допустимых и безопасных значений интенсивностей электромагнитных полей естественного и ис-

кусственного происхождения. Намечены пути решения проблемы.

ABSTRACT

Discusses the problem of electromagnetic conditions in the "green houses". According to the analysis of natural

conditions in the environment proposed set of indicators and criteria for comfortable, safe and acceptable values of intensity

of electromagnetic fields of natural and artificial origin. The ways of solving the problem.

Ключевые слова: «зеленые дома»; электромагнитные условия: комфортные, допустимые, безопасные;

показатели и критерии.

Keywords: "green homes"; electromagnetic environment: comfortable, acceptable, safe; indicators and

benchmarks.

Введение

По инициативе Комитета Государственной

Думы по жилищной политике и ЖКХ в настоящее

время научно-экспертным сообществом разрабатыва-

ется проект «Национальной стратегии внедрения энер-

гоэффективных, ресурсосберегающих и экологически

безопасных (зеленых) технологий и производств в

строительство и жилищно-коммунальное хозяйство».

Основной целью разработки и внедрения «зеле-

ных» технологий во все сферы жизнедеятельности лю-

дей является обусловленное Конституцией РФ и де-

кларируемое Правительством РФ повышение качества

жизни населения России в том числе, путем формиро-

вания во внешней и внутренней среде обитания ком-

фортных условий толерантных показателей и крите-

риев факторов естественного и искусственного проис-

хождения.

Одним из аспектов стратегии создания ком-

фортных условий в «зеленых» домах является необхо-

димость обеспечения электромагнитного комфорта в

среде обитания. Это связано с тем, что сегодня индук-

ции от электроприборов, электросетей, энерго обору-

дования и излучения электромагнитных полей (ЭМП)

от электронных приборов в жилых помещениях воз-

действуют на организм человека круглосуточно. Рас-

ширяется частотный диапазон, интенсивность и струк-

тура воздействующих ЭМП, создавая дискомфортные

и опасные условия для жизнедеятельности человека.

Человек и все живое на Земле существуют в

окружении факторов ЭМП, подверженных воздей-

ствию множества нестационарных приземных и сол-

нечно-космических факторов. Бывают дни, недели, ко-

гда нестационарные факторы имеют минимальную

дисперсию (отклонения) – именуемые в понятиях «фи-

зики атмосферы» как периоды «хорошей погоды».

Тогда в условиях минимальных возмущений в

атмосфере критерии показателей природных факто-

ров, принимаемых как комфортные условия, практи-

чески не нагружают регуляторные и адаптационные

системы (механизмы) человека, а его жизнедеятель-

ность, физиологические показатели и реакции орга-

низма (психические, сенсорные, двигательные и др.)

реализуются наилучшим образом.

Однако, в процессе строительства зданий ЖКХ

в отраслевых стандартах контроль показателей при-

родных электромагнитных факторов в жилых помеще-

ниях даже не предусмотрен. Строители и энергетики

конструкцию и монтаж в зданиях выполняют по своим

понятиям, создавая в помещениях неестественные

условия. Применение экранирующих металлокон-

струкций, электризуемых материалов, бессистемных

заземлений в отдельных жилых помещениях создают

такие отклонения природных факторов, которые пре-

вышают максимальные критерии, регистрируемые в

периоды природных катаклизмов: атмосферные бури,

грозы, магнитные бури, циклоны и антициклоны и т.п.

Конструкции систем защиты зданий от воздей-

ствий катаклизмов природных условий к тому же

должны быть частью системы обеспечения защиты от

ожидаемых угроз: молниевых разрядов, электронного

оружия, ЭМИ, преднамеренных силовых электромаг-

нитных воздействий (ПС ЭМВ) по ГОСТ Р 52863-07,

соответствовать комплексу требований электромаг-

нитной совместимости (ЭМС), искровой защиты и др.

Основными причинами электромагнитной, электриче-

ской, искровой-взрыва-пожарной опасности в ЖКХ


49

являются устаревшие принципы и подходы в СанПи-

Нах, ПУЭ, СНиПах и технических регламентах по

обеспечению безопасности от воздействий средств

электроснабжения, применяемых материалов, исполь-

зуемых технологий и конструкций зданий и сооруже-

ний. Сегодня конкурентоспособность строительной

отрасли определяется не догмами «прогрессивных»

регламентов, а скоростью освоения строителями тех-

нических решений «зеленых технологий» (ЗТ), при-

влекательных для людей.

В настоящей статье, по результатам многолет-

ней практики анализа (совместно с врачами) случаев

поражения людей, обеспечения комфортных электро-

магнитных условий (КЭУ) на рабочих местах и жилых

помещений [1,c.70], впервые представлен для обсуж-

дения комплексный перечень, содержащий показатели

и критерии комфортных и допустимых условий с уче-

том результатов последних исследований в области

воздействия ЭМП на человека. В перечне также пред-

ставлены критерии граничных уровней электромаг-

нитной безопасности. Статус комфортных условий –

рекомендуемый. Статус допустимых условий и гра-

ничных уровней безопасности – регламентированный

[1,с.66]. Приведенные в табл. 1-4 параметры являются

также исходными данными для разработки требова-

ний к средствам измерений и индивидуальным реги-

страторам индикаторам самоконтроля КЭУ [2,c.12].

Показатели и критерии комфортных, допусти-

мых и безопасных условий для «зеленых» домов.

В табл.1 приведено сравнение показателей пре-

дельно допустимых уровней (ПДУ) природных факто-

ров электромагнитной безопасности (ЭМБ) в среде

обитания, регламентированных ГОСТ Р 51724-2001,

СанПиН 2.1.8/2.2.4.2489-09, СанПиН 2.1.2.2801-10 и

предложенных (проверенных) критериев комфортных

электромагнитных условий (КЭУ) «хорошей погоды»

для жилых помещений [1,с.66].

Таблица1

Допустимые (официально) и комфортные критерии природных показателей ЭМБ и КЭУ

в жилых помещениях

Фак-

тор

Показатели ГОСТ Р 51724-2001

СанПиН

2.1.8/2.2.4.2489-09

СанПиН 2.1.2.2801-

10

Комфортные условия

(«хорошая погода») [2]

ГМП

ГМП

1.Относительная напряженность -

Кг=Н0/НВ.

2.Градиент напряженности Кгра=[Кг2 –

Кг1]/h/100,%/м.

3.Угол наклонения – плюс І° относительно

нормали к поверхности Земли.

1,5(2)(4)

----------

----------

1,15-0,8

1,5 – 2,5

(±70°)

ГЭП

ГЭП

1.Напряженность - минус Е, В/м. ----------

(статическое элек-

тричество - опреде-

лено Е=±15000 В/м

вместо критерия ГЭП

«хорошей погоды»

(120±100В/м)

–(10–300)

(+Е – дискомфортные

условия)

АИУ 1. Легкие ионы ( подвижность к

≥0,4см3/В×с) (n – ион/см3).

---------- Мин. –n+>700; n - >700

2.Коэффициент униполярности - Ку=n+/n-.

---------- 0,4<n+/n–<1,0

(санитарное значение)

Обозначения.

ГМП и ГЭП – геомагнитное и геоэлектрическое поле– направление вектора в сторону Земли.

АИУ – аэроионные условия воздушной среды обитания.

Н0 и Нв - напряженность модуля вектора ГМП в свободном пространстве и внутри помещения по ГОСТ Р

51724-01.

Кг2, Кг1 и h – результаты оценки Кг в контрольных точках 2 и 1 и расстояния в метрах между ними.

Кгра = [Кг2 –Кг1]/h/100, %/м – градиент напряженности ГМП.

Е – напряженность модуля вектора ГЭП.

n+ и n– - количество легких положительных и отрицательных ионов – ион/см3 с подвижностью к ≥0,4см3/В×с.

В табл.2 приведено сравнение показателей и

предельно допустимых уровней (ПДУ) техногенных

официальных факторов электромагнитной безопасно-

сти (ЭМБ) и предложенных (проверенных) критериев

комфортных электромагнитных условий (КЭУ) для

жилых помещений [1,с.66].

Рекомендуемые критерии допустимых условий

и уровней безопасности электромагнитных природ-

ных факторов в жилых помещениях приведены в

табл.3 [1,с.66].

Рекомендуемые критерии допустимых условий

и уровней безопасности электромагнитных техноген-

ных факторов в жилых помещениях приведены в

табл.4.


50

Таблица 2

Допустимые (официальные) уровни и комфортные критерии техногенных показателей ЭМБ, КЭУ, РЧ и СВЧ

в жилых помещениях

Фак-

тор

Показатели

Нормативные документы:

СанПиН 2.1.2.1002-00,

СанПиН 2.1.2. 2801-10

(пульсирующие ЭМП)

Комфортные критерии (условия);

(невосприимчивые организмом);

{рекомендации ВОЗ и стандарта

ТСО 91(99) (Швеция) в том числе

и для вращающихся ЭМП}.

ЭМП

ПЧ

1. ЛП МП, А/м. 4(8) (в полосе 50±2Гц) 0,12(0,16) (в полосе 5-2000Гц).

2. ЛП ЭП, В/м. 500 (в полосе 50±2Гц) 10 (в полосе 5-2000Гц).

3. ВМП ПЧ, А/м.

----------------

0,12 (0,16) (в полосе 5-2000Гц).

(право-лево-сторонние)

4. ВЭП ПЧ, В/м.

---------------- 10 (в полосе 5-2000Гц).


РЧ Частота (0,03 – 300) МГц.

0,03-

0,3

0,3-3 3-

3-

30

3 30-

300

0 0,03-

0,3

0,3

0,

0,3-3 3-30 30 -300

Е – В/м. 25 151

15

101

10

3 3 2,5 1, 1,5 1,0 1,0 0,3

СВЧ ППЭ–(0,3-40(300))ГГц,

мкВт/см2.

10 1,0

СЭ 1.минус Е – В/м. ±15000 –100 (8час.); –50 -+30 (24час.)

2.Время утечки наведенных

зарядов при относительной

влажности >30%.,

tу – секунды.

-----------------

<0,1

Обозначения.

ЭМП ПЧ – электромагнитное поле промышленной частоты.

ЛП МП и ЛП ЭП – линейно поляризованное (пульсирующее) магнитное и электрическое поля.

ВМП ПЧ и ВЭП ПЧ – вращающееся магнитное и электрическое поля ПЧ.

РЧ, СВЧ и СЭ – радио частота, сверхвысокая частота и статическое электричество.

ППЭ – плотность потока энергии.

ВОЗ – всемирная организация здравоохранения.

Таблица 3

Рекомендуемые критерии допустимых условий и уровней безопасности природных

электромагнитных факторов

Фактор

Показатели Критерии допустимых

условий

Критерии уровней

безопасности

ГМП

1.Относительная напряженность -

Кг=Н0/НВ.

1, 25– 0,78 1,5 – 0,6

2.Градиент напряженности Кгра=[Кг2 –

Кг1]/h/100,%/м.

5,0 12,0

3.Угол наклонения – плюс І° в объеме сте-

радиана относительно нормали к поверх-

ности Земли.

(±75°) (±80°)

ГЭП 1.Напряженность - минус Е, В/м.

Плюс Е, В/м.

–(0,0–400)

+(0,0-30,0)

–(0,0-1000)

+(0,0-50,0)

АИУ

1. Легкие ионы ( подвижность к

≥0,4см3/В×с) (n – ион/см3).

2. 2. Коэффициент униполярности -

Ку=n+/n-

Мин. –n+>600; n -

>700

0,4<n+/n–<1,0


Мин. –n+>400; n - >500

0,4<n+/n–<1,0


Таблица4

Рекомендуемые критерии допустимых условий и уровней безопасности техногенных


Фак-

тор Показатели

Критерии допустимых

условий



ЭМП

ПЧ

1. ЛП МП, А/м. 0,12(0,16) (в полосе 5-2000Гц). 0,16(0,24) (в полосе 5-2000Гц).

2. ЛП ЭП, В/м. 10(25) (в полосе 5-2000Гц). 10(25) (в полосе 5-2000Гц).

3. ВМП ПЧ, А/м. 0,12 (0,16) 0,16 (0,2) (в полосе 5-2000Гц).


51

Рекомендуемые критерии допустимых условий и уровней безопасности техногенных


Фак-

тор Показатели

Критерии допустимых

условий



(в полосе 5-2000Гц).



4. ВЭП ПЧ, В/м. 15 (в полосе 5-2000Гц).


25 (в полосе 5-2000Гц).


РЧ Частота (0,3 – 300) МГц 0,03-

0,3

0,3-

3

3-30 30-300 0,03-0,3 0,3-3 3-30 30 -300

Е – В/м. 4 3

2 0,6

9 6 4 1,2

СВЧ ППЭ - мкВт/см2,

0,3-40(300)ГГц.

2,0 8,0

СЭ 1.минус Е – В/м. –300 (4час.); –200 -+50 (8час.) –800 (2час.); –300 -+100 (8час.)

2.Мин.время утечки наве-

денных зарядов при относи-

тельной влажности >30%,

tу – секунды.

<1,0

<2,0

Показатели КЭУ по критериям «хорошей по-

годы»

Основными естественными показателями обес-

печения жизнедеятельности человека – являются элек-

тромагнитные природные факторы: геомагнитное

поле (ГМП), геоэлектрическое поле (ГЭП), аэроион-

ные условия (АЭУ) окружающей воздушной среды

(табл.1 и табл.3). Сюда же можно отнести показатели

природных факторов «хорошей погоды», к которым

флора и фауна адаптирована естественно: волны Шу-

мана (ВШ), вызванные грозовыми явлениями на пла-

нете, солнечные и космические излучения до частот

300 ГГц.

Волна (резонанс) Шумана (ВШ) - явление обра-

зования стоячих электромагнитных волн низких и

сверхнизких частот между поверхностью Земли и

ионосферой. Параметры ВШ: импульсы магнитного

поля: частота - (1-50) Гц; форма импульса – двух экс-

поненциальная; длительность переднего фронта -

(0,15- 1,5) мкс и полувысоты - (0,15- 2,5)мс; амплитуда

- напряженность |Н| = (0,2-3,5) А/м [1,с.66].

«Список литературы».

1. «Погода в доме» / Колл. авторов: Ю. Рябов, Г.

Яковлев, Г. Ломаев, А. Яшин, С. Билецкий. М.:

«Охрана труда и социальное страхование» №4,

2014. С.60 -70.

2. «Концепция потенциальной энергетической и

электромагнитной безопасности» / Колл. авто-

ров: Ю.Г. Рябов, В.И. Энговатов, С.Э. Билец-

кий. М.: «Энергобезопасность и энергосбереже-

ние» №1, 2008. С.8 -13.

Рис.1. Фотографии вылупившихся цыплят - результаты лабораторных работ, проводимые в ИжГТУ

(г.Ижевск):

А) в естественном поле Земли (Кг≈1) ГМП до 43А/м (выход живых - 94%);

Б) в ослабленном (Кг≈10 – 13) ГМП до 3,0 А/м (выход живых – 17%).


52

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА И МЕНЕДЖМЕНТ,

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ

Казаков А. А.

АДАПТАЦИЯ МЕТОДА “МНОЖЕСТВЕННОГО КРИТЕРИАЛЬНОГО АНАЛИЗА” ДЛЯ ОЦЕНКИ СТАРТАПОВ

Генеральный директор, партнер ООО “Форсайт Венчурс”, г. Москва. Информатик специа-

лист по специальности “Прикладная информатика в экономике” Санкт-Петербургский государ-

ственный политехнический университет, г. Санкт-Петербург

ADAPTING OF MULTIPLE CRITERIA DECISION ANALYSIS FOR VALUATION OF STARTUPS

Kazakov Andrew, CEO, partner Foresight Ventures Ltd, Moscow. Specialist of "Applied Informatics in Economics"

Saint Petersburg State Polytechnic University, Saint Petersburg.

В статье проведена адаптация метода “Множественного критериального анализа”, выведена мето-

дика применения метода для оценки стартапов в целях венчурного инвестирования.

МНОГОФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ; ВЕНЧУРНОЕ ИНВЕСТИРОВАНИЕ; ОЦЕНКA СТАРТАПОВ.

The article describe adaptation of the method of Multiple Criteria Decision Analysis and presents technique of

applying the method for valuation of startups in venture investment.

MULTIPLE CRITERIA DECISION ANALYSIS; VENTURE INVESTMENT; STARTUP VALUATION.

Введение.

Оценка компаний на ранних стадиях (стартап)

значительно отличается от оценки уже работающего

бизнеса. Благодаря высокому уровню риска и большой

степени неопределенности традиционные количе-

ственные доходные подходы, такие как метод дискон-

тирования свободного денежного потока (англ.

Discounted Cash Flow, DCF). или метод капитализации

дохода не являются пригодными. Чаще всего на ран-

ней стадии в стартапе отсутствует выручка, поэтому

существующие методы, активно используемые для

оценки развитых компаний не пригодны, и как след-

ствие не могут быть адаптированы. Оценка потенци-

ала и рыночной стоимости стартапа в основном бази-

руется на оценке качественных признаков.

Венчурное инвестирование - это очень тяжелый

бизнес, требующий значительных ресурсов в рамках

крайней неопределенности и динамичности рынков.

Большинство стартапов представляют собой комбина-

цию неопробованных технологических решений, не-

опытных команд, неразвитых рынков и непроверен-

ных бизнес-моделей. Наиболее перспективные рынки,

как правило, быстро изменяются и приобретенный

опыт в данной области становится устаревшим еще

быстрее. Что еще хуже, венчурное инвестирование -

это отвратительная среда для обучения. Средний вен-

чурный капиталист делает всего несколько решений

год, могут пройти годы прежде чем можно будет уви-

деть, что эти решения привели к положительным или

отрицательным результатам.

Когнитивные психологи Дэниел Канеман и

Амос Тверски доказали, что люди склонны думать

ошибочно, имея когнитивные предубеждения при

оценке неопределенных событий или принятие реше-

ний в условиях неопределенности. Большинство лю-

дей полагаются на эвристику, чтобы упростить слож-

ную задачу оценки вероятности и прогнозного значе-

ния, когда сталкиваются с неопределенностью, при

этом "в целом, эвристика довольно полезна... но ино-

гда она приводят к серьезным и систематическим

ошибкам" [9].

Многофакторный критериальный анализ при

принятии решений (англ: Multiple Criteria Decision

Analysis, далее - MCDA), или множественный крите-

риальный анализ, более известный в научных кругах,

представляет собой подход, который предназначен

для того, чтобы заставить подумать об альтернативах,

непредвиденных обстоятельствах, ограничениях и

т.д., тем самым способствуя правильному процессу

принятия решений. Он не даст "правильный" ответ, но

предоставит поддержку в структурировании про-

блемы, обеспечит пространство для тестирования, и

объединит различные точки зрения.

Многофакторный анализ принятия решений

был разработан в Стэндфордском университете и Гар-

вардской школе бизнеса. Из-за академической направ-

ленности и исторического акцента на количественном

анализе, основными пользователями анализа, как пра-

вило, были ведущие компании в крупных отраслях, та-

ких как фармацевтика, нефтегазовая промышлен-

ность, коммунальные услуги, автомобильная промыш-

ленность, и (в меньшей степени) финансовые услуги.

Эти организации, как правило используют анализ для

распределения ресурсов, решений в отношении капи-

тала, портфельных решений, и других решений, кото-

рые могут быть математически смоделированы из ко-

личественного набора значений.


53

Многофакторный анализ и его применение.

MCDA - это методология для поддержки приня-

тия решений, в которой множество объектов должны

быть определены, [1,6,8], широко используется для

поддержки широкого спектра решение сложных про-

блем [3,4]. В то время как литература об аксиоматиче-

ских аспектах моделей анализа и принятия решений на

основании многофакторного анализа принятия реше-

ний обширна, значительно меньше внимания было

уделено процессу структурирования этих моделей, с

несколькими исключениями [7,10,2].

Идея, лежащая в основе MCDA, призывает при-

менение максимальной прозрачности и последова-

тельности в процессе выбора альтернативы среди име-

ющихся возможностей в группе.

Данную точка зрения, разделяемую и другими

известными учеными в области MCDA, иллюстрирует

следующая цитата: “Проще говоря, главная роль фор-

мального анализа - содействие правильному принятию

решений. Хороший анализ должен иллюминировать

споры - чтобы выяснить, где существуют принципи-

альные отличия в значениях и неопределенностях,

чтобы облегчить компромисс, повысить уровень дис-

куссии и подорвать риторику" [5].

Применение методологии MCDA для оценки

стартапов

В рамках работы с заявками на инвестирование

от стартапов в фонд “Форсайт Венчурс”, нами была

разработана следующая методология принятия реше-

ний, основанная на MCDA, состоящая из 5 этапов.

Этап 1. Формулировка категорий и их взвеши-

вание

Формулировка категорий и их взвешивание для

вычисления уровня важности каждой из категорий в

решении проблемы. Данный этап чаще всего прово-

дится в формате мозгового штурма группой инвесто-

ров. Основываясь на нашем опыте, достаточным коли-

чеством категорий для оценивая является от 8 до 15

категорий. Так же каждую категорию полезно будет

раздробить на подкатегории, состоящие из от 2 до 6

наименований.

Этап 2. Определение шкалы для качественных

оценок

Необходимо детерминировать критерии, по ко-

торым мы будем оценивать каждый из стартапов, ос-

новываясь на критериях, сформулированных и взве-

шенных в этапе 1.

Для реализации данного этапа необходимо при-

своить числовые значения, качественные весы или

вспомогательные функции для каждого из критериев.

Этап 3. Оценка критериев

Процесс определения рамок оценки каждого

стартапа, базируясь на перечисленных критериях.

Обычно эксперты оценивают стартап используя каче-

ственные оценки, такие как “средний шанс” или “по-

севной этап”.

Этап 4. Оценивание

После определения рамок оценивания необхо-

димо произвести процесс оценки каждого из старта-

пов.

Этап 5. Калькуляция

После того как все всем стартапам присвоены

оценки, необходимо вычислить баллы, которые пока-

зывают привлекательность или рискованность каж-

дого из стартапов, основываясь на предполагаемых

показателях и весах этих показателей.

Данный процесс протекает наиболее эффек-

тивно, если оценкой занимается группа аналитиков,

при этом снижаются риски потери оценки одного из

критериев. При групповой оценке, очень важно вы-

полнять процесс оценивания индивидуально, иначе

может возникнуть большое количество смещений оце-

нок. Группа может принять совместное решение о зна-

чимости каждого из критериев, при этом каждый член

группу должен оценивать альтернативные варианты

самостоятельно.

Заключение.

Многофакторный анализ помогает людям при-

нимать более быстрые, более обоснованные решения.

Данный метод помогает не только структурировать

проблему, но и помогает обоснованно принять реше-

ние об инвестировании. Данный метод не стремиться

заменить интуицию, но он дополняет и бросает интуи-

ции вызов. Анализ помогает нам учиться быстрее, до-

носит до нас информацию о риске и доходности от-

дельных инвестиций, а также о том, как практиковать

ремесло венчурного инвестирования.

Список источников и литературы

1. Belton V., Stewart T.J. , Multiple Criteria Decision

Analysis: An integrated approach. 2002,

Dordrecht: Kluwer.

2. Belton V.,Stewart T.J. , Problem Structuring and

MCDA, in Trends in Multiple Criteria Decision

Analysis, Springer Verlag: Boston, MA.

3. Figueira J., Greco S., Ehrgott M. , Multiple Criteria

Decision Analysis: state of the art surveys. 2005,

Springer. 16

4. Keefer D.L., Kirkwood C.W. , Corner J.L.,

Perspective on Decision Analysis Applications,

1990-2001. Decision Analysis, 2004.: p. 5-24.

5. Keeney R.L., An illustrated procedure for assessing

multiattributed utility functions. Sloan

Management Review, 14(1):37-50, 1972.

6. Keeney R.L., Raiffa H., Decisions with Multiple

Objectives: preferences and value trade-offs., 2nd

edition. 1993, Cambridge, MA: Cambridge

University Press.

7. Keeney R.L., Value-Focused Thinking: a path to

creative decision-making 1992, Cambridge, MA:

Harvard University Press.

8. Roy B., Multi-criteria Methodology for Decision

Aiding. 1996, Dordrecht: Kluwer.

9. Tversky A., Kahneman D., Judgment under

Uncertainty: Heuristics and Biases, Science, 185,

no. 4175, 1974: p. 1124.

10. von Winterfeldt D., Fasolo B., Structuring Decision

Problems: A case study and reflections for

practitioners. European Journal of Operational

Research, 2009. 199(3): p. 857-866.


54

Корюкин Н. С.

ОТРАСЛЕВЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И ОЦЕНКИ ИННОВАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА ПРЕДПРИЯТИЯ

Аспирант, Государственный университет морского и речного флота имени адмирала

С.О. Макарова, г. Санкт-Петербург

BRANCH FEATURES OF FORMATION AND ESTIMATION OF COMPANIES INNOVATIVE POTENTIAL

Koryukin Nikolay Sergeevich, graduate, Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping,

Saint-Petersburg

АННОТАЦИЯ

Рассматриваются состав и классификация отраслевых особенностей формирования инновационного

потенциала морского портового терминала по источникам получения инновационных продуктов, условиям их

внедрения и использования, формированию эффекта; предлагаются основные показатели оценки инновацион-

ного потенциала терминала

ABSTRACT

It’s considered the composition and classification of industry characteristics formation of innovative potential of the

sea port terminal for receiving sources innovative products, the terms of their implementation and use, the formation of the

effect; discount key indicators for assessing the innovative capacity of the terminal

Ключевые слова: морской портовый терминал, транспортные работы и услуги, отраслевые особенно-

сти, инфраструктура, инновация, инновационный потенциал

Keywords: sea port terminal, transportation works and services, specific features, infrastructure, innovation,

innovation potential

Отраслевые особенности производства, каче-

ственные характеристики продукции, используемые

ресурсы и технологии, состав потребностей и условий

деятельности потребителей и других участников

внешнего окружения влияют на формирование и мето-

дику оценки инновационного потенциала предприя-

тия.

Инновационный потенциал – это способность и

готовность предприятия (хозяйственного комплекса) к

инновационным изменениям, то есть готовность и

способность бизнеса к переходу в новое состояние.

Выдвижение новых идей – это результат твор-

ческих усилий человека или коллектива. Их практиче-

ское внедрение и использование требует не только ин-

теллектуальных усилий, но и проведения комплексной

работы по изменению технологии, организации труда,

закупок, работы с контрагентами, состава и качества

работ и услуг, информационного обслуживания, доку-

ментооборота, мотивации персонала, иных организа-

ционно-технических мероприятий. К инновационным

изменениям должна быть восприимчива вся внутрен-

няя среда предприятия, его персонал, менеджмент,

бизнес-процессы, корпоративная культура.

Инновационное обновление должно быть ком-

плексным и системным, оно требует ресурсов и сопря-

жено с риском.

Центральное место в инновационном обновле-

нии предприятия занимают работники предприятия,

их инновационный потенциал. Инновационный потен-

циал персонала определяется не только квалифика-

цией, интеллектуальными способностями, но и моти-

ваций поведения, желанием генерировать новые идеи

и трудиться над их продвижением. Для внедрения но-

вых идей необходима благоприятная корпоративная

среда, восприимчивость всех бизнес-процессов к по-

тенциально возможному изменению, то есть к отказу

от существующего положения, возможность ресурс-

ного обеспечения нововведений.

Система показателей оценки инновационного

потенциала, как инструмент управления инновацион-

ными процессами на предприятии будет успешно ра-

ботать только при наличии «восприимчивости управ-

ленческой команды к инновациям» [13, с.145].

Все участники инновационного процесса (ра-

ботники, собственники капитала, клиенты) должны

видеть получаемую ими выгоду (ценность). Эффект

может быть экономическим, эмоциональным, соци-

альным, психологическим.

Задачей менеджмента является создание на

предприятии системы и отношений восприятия новых

идей и содействия их практической реализации.

Создание инновационного потенциала имеет не

только творческий, материальный, но и психологиче-

ский аспекты. Работа по формированию, сохранению,

развитию и оценке инновационного потенциала явля-

ется системной и должна охватывать все предприятие

в целом, все процессы и все группы персонала.

Например, инновационное обновление внут-

ренней среды, инфраструктуры организации способно

не только сэкономить расходы, улучшить условия

труда, но и повысить качество обслуживания клиен-

тов, то есть создать «новую ценность, воспринимае-

мую потребителем» [10, с.20].

Потребитель должен видеть получаемую им вы-

году от использования тех инноваций, которые пред-

лагает ему предприятие. Если выгоды нет, то иннова-

ция воспринимается как бесполезная, которую не сле-

дует покупать и оплачивать. В результате у предприя-


55

тия, внедрившего инновацию, не появляется конку-

рентное преимущество, а усилия и израсходованные

средства не приносят отдачи, несмотря на то, что сама

идея была очень интересной и перспективной.

Причин неудачи может быть две: или потреби-

телю это не нужно, или новый продукт (услуга) недо-

работан, и его использование не позволяет потреби-

телю получить дополнительную выгоду.

Отраслевая принадлежность и условия, в кото-

рых работает предприятие, предопределяют характер

формирования и состав показателей оценки его инно-

вационного потенциала.

Каждый вид транспорта и предприятие, работа-

ющее внутри отрасли, имеют свои особенные условия

хозяйственной деятельности и своих клиентов. Отрас-

левые особенности влияют не только на характери-

стики оказываемых услуг и состав выполняемых ра-

бот, но и на состав и приоритеты требований со сто-

роны потребителей. Они влияют на динамику и объ-

емы получаемого эффекта, а также на потребность в

ресурсах при внедрении инновационных решений.

В табл. 1 приведена классификация отраслевых

особенностей формирования инновационного потен-

циала морского портового терминала. Признаками

классификации являются: источник получения инно-

вационного продукта, особенности состава и условий

выполнения работ и услуг, формирование эффекта от

инноваций.

Таблица 1

Отраслевые особенности формирования инновационного потенциала портового терминала

Источник получения инно-

вационного продукта

Особенности состава и условий

выполнения работ и услуг

Формирование эффекта от инно-

ваций

1. Приобретение иннова-

ционных продуктов, со-

зданных в других отраслях

2. Создание собственных

инновационных продуктов

3. Внутрифирменный об-

мен

4. Расширение масштабов

использования инноваций

после их первоначального

внедрения (диффузия

инноваций)

Комплексный характер услуг, отраслевая

специфика их качественных характеристик

1. Прямой эффект подразделения,

где внедрена инновация

2. Эффект, получаемый за счет

формирования конкурентных

преимуществ портового терми-

нала

3.Постепенное увеличение эф-

фекта за счет расширения мас-

штабов использования иннова-

ций

4. Сочетание радикальных и по-

степенных обновлений, внедряе-

мых на предприятии

5. Синергетический эффект от

инновационных процессов у

партнеров и контрагентов терми-

нала

6. Эффект от совершенствования

законодательства и

государственного управления

экономикой

Информационно-логистическое

взаимодействие партнеров,

обеспечивающих успешное прохождение

груза через портовый терминал

Необходимость инновационного

обновления не только профильной

операции – перегрузки груза, но и других

сопутствующих работ и услуг

Зависимость результатов обновления от

уровня инновационности партнеров по

доставке груза

Заинтересованность партнеров и

участников процесса доставки груза в

инновационном развитии терминала

Активное участие инфраструктуры

портового терминала в формировании

инновационного потенциала

Влияние места расположения терминала,

условий внешней среды на развитие

Транспорт - это отрасль инфраструктуры и

крупный покупатель инновационной продукции пред-

приятий и организаций других отраслей.

Транспортные предприятия внедряют и исполь-

зуют результаты научно-технического прогресса в об-

ласти судостроения, машиностроения, логистики, ин-

формационных технологий, маркетинга, менедж-

мента. У них имеется не только значительный объем

спроса на инновации, но и готовность, способность и

ресурсные возможности их внедрения и использова-

ния.

Предприятия транспорта являются потенциаль-

ными потребителями результатов прикладных

НИОКР. Кроме того, они самостоятельно работают

над получением патентов, различных ноу-хау и иных

научно-технических результатов. В портах работают

высококвалифицированные специалисты. Наличие

развитой материально-технической базы, интеллекту-

альных, материальных и финансовых ресурсов позво-

ляет создавать собственные инновационные про-

дукты, расширять масштабы их внедрения и формиро-

вать конкурентные преимущества.

Большое число участников процесса доставки

груза повышает уровень требований и заинтересован-

ность в развитии инновационного потенциала порто-

вых терминалов.

Зависимость развития портового терминала от

уровня инновационности предприятий-поставщиков

подвижного состава, оборудования, средств автомати-

зации и контроля, оснастки, средств пакетирования,

информационных систем существенна. Указанные

предприятия способны удовлетворить запросы транс-

порта, как крупного и состоятельного заказчика.

Работа в составе международных транспортных

компаний повышает уровень требований к инноваци-

онному потенциалу портового терминала и обеспечи-

вает возможность доступа к информации и опыту ино-

странных контрагентов и партнеров. Возможность

широкого внутрифирменного обмена инновациями и

инвестирование в реализацию инновационных проек-

тов на основе результатов, полученных в базовых от-

раслях экономики, создает благоприятные условия для

успешного формирования инновационного потенци-

ала порта.


56

Основными качественными характеристиками

работ и услуг терминала, формирующими «восприни-

маемую ценность» для клиентов и партнеров, явля-

ются: время выполнения операций, сохранность груза,

информационное обеспечение всех технологических

процессов, обеспечение простых и надежных условий

доступа к услугам, возможность получения на терми-

нале комплексной услуги, электронный документо-

оборот. Важнейшей предпосылкой оказания термина-

лом качественных услуг является успешное функцио-

нирование и современный уровень его инфраструк-

туры, а также преимущества, обеспечиваемые местом

расположения.

Комплексный характер процесса доставки груза

требует совершенствования не только основных про-

фильных операций (перевозка и перегрузка груза), но

и многочисленных сопутствующих работ и услуг (хра-

нение, экспедирование, информационный обмен и др).

Широкий круг лиц заинтересован в успешном

инновационном развитии портового терминала и спо-

собен оценить выгоду от инновационных изменений.

Конкурентные преимущества получает портовый тер-

минал, обеспечивающий быстрое и сохранное про-

хождение груза через порт, доступность к услугам,

оперативность обмена информацией, надежность и

низкие затраты на обслуживание контрактов.

Инновационный процесс является непрерыв-

ным, поэтому инновационный портфель портового

терминала должен содержать как новации (идеи, зна-

ния, патенты, ноу-хау, еще не внедренные в производ-

ство), так и инновации, впервые внедренные на пред-

приятии, а также инновации, которые используются в

новых местах и в новых условиях. Необходимо соче-

тание радикальных и постепенных изменений с целью

получения кумулятивного эффекта. Важна роль и

необходимо использование преимуществ «диффузии

инноваций» при формировании инновационного по-

тенциала и устойчивых конкурентных преимуществ

терминала.

Необходимость инновационного обновления не

только профильной операции – перегрузки груза, но и

всех других сопутствующих работ и услуг, без чего

нельзя обеспечить качественную доставку груза, фор-

мирует повышенный уровень требований портового

терминала к уровню инновационности партнеров.

Опасение потерять конкурентоспособность оказыва-

ется мощной движущей силой. В результате развития

партнеров формируется синергетический эффект.

Отраслевые условия хозяйственной деятельно-

сти существенно влияют на содержание инновацион-

ных процессов, условия их протекания и формы полу-

чаемых результатов. Транспортные предприятия явля-

ются активными участниками процесса диффузии ин-

новаций, которые протекают между подразделениями

одного предприятия и в рамках внутрифирменного об-

мена.

Морские портовые терминалы и обслуживае-

мые клиенты охвачены системой международной кон-

куренции, что повышает и актуальность, и уровень

требований к содержанию программ инновационного

обновления предприятия [5].

Рисунок 1. Основные показатели оценки инновационного потенциала

Инновационный процесс является длительным,

непрерывным, ресурсоемким и сопровождается рис-

ками, поэтому для получения ожидаемого эффекта,

этим процессом надо управлять (планировать, контро-

лировать, учитывать, анализировать и стимулиро-

вать). Для этого необходимо использование показате-

лей количественной оценки инновационного потенци-

ала предприятия. Это даст возможность управлять

процессом инновационного обновления и оценивать

его эффективность.


57

Вопросы оценки инновационного потенциала

предприятия в настоящее время активно изучаются, но

единой методики пока нет. На рисунке 1 приведены

основные показатели оценки инновационного потен-

циала для морского портового терминала. Они осно-

ваны на учете отраслевых условий деятельности пред-

приятия, характеристике выполняемых работ и услуг,

приоритетных потребностях клиентов.

Состав показателей может быть уточнен при из-

менении стратегии развития предприятия или условий

конкурентной среды. Показатели рентабельности ин-

новаций и опережающего прироста рыночной стоимо-

сти компании являются обобщающими при оценке ин-

новационного потенциала портового терминала.

Остальные показатели, приведенные на рис.1, харак-

теризуют частные (рабочие) результаты инновацион-

ного развития портового терминала и могут быть ис-

пользованы для оценки эффективности отдельных

направлений формирования инновационного потенци-

ала. Расчет и анализ динамики этих показателей поз-

воляет видеть, насколько успешно протекают про-

цессы инновационного развития предприятия, име-

ются ли диспропорции и проблемы («узкие места»).


1. Давила Тони, Эпштейн Марк Дж., Шелтон Ро-

берт. Работающая инновация: Как управлять

ею, измерять ее и извлекать из нее выгоду/Пер.

с англ. под ред. Т.Ф.Козицкой. – Днепропет-

ровск: Баланс Бизнес Букс, 2007. – 320 с.

2. Замышляев О. Матрица перемен: Как повысить

эффективность изменений в компании/ Олег За-

мышляев.- М.: АЛЬПИНА ПАБЛИШЕР, 2014. –

126 с.

3. Детмер У. Теория ограничений Голдаратта: Си-

стемный подход к непрерывному совершен-

ствованию/ Уильям Детмер; пер. с англ. – 6-е

изд. – М.: Альпина Паблишер, 2015. – 443 с.

4. Кокс Д. Новая цель. Как объединить бережли-

вое производство, шесть сигм и теорию ограни-

чений/ Джефф Кокс, Ди Джейкоб, Сьюзан Берг-

ланд; пер. с англ. П.Миронова. – 2-е изд. – М.:

Манн, Иванов, Фербер, 2012. – 400 с.

5. Корюкин Н.С. Организация предприниматель-

ской деятельности: учеб. пособие/ Е.В.Черня-

ева, М.Э.Федоров, Н.С.Корюкин.- СПб.: Изд-во

ГУМРФ имени адмирала С.О.Макарова, 2014. –

с.72-83.

6. Ламбен Ж.-Ж., Чумпитас Р., Шулинг И. Ме-

неджмент, ориентированный на рынок. 2-е

изд./Пер. с англ. под ред. В.Б.Колчанова. –

СПб.: Питер, 2010. – 720 с.

7. Магретта Дж. Ключевые идеи. Майкл Портер.

Руководство по разработке стратегии/ Джоан

Магретта; пер. с англ. – М.: Манн, Иванов и

Фербер, 2013. – 272 с.

8. Механизмы государственной поддержки инно-

вационного предпринимательства: Анализ за-

рубежного опыта/ Под ред. О.П.Молчановой:

Монография. – М.: Издат. Московского универ-

ситета, 2010. – 196 с.

9. Портер М.Е. Конкурентное преимущество: Как

достичь высокого результата и обеспечить его

устойчивость. – М.: Издательский дом «Аль-

пина Бизнес Букс», 2005. – 715 с.

10. Сурин А.В., Молчанова О.П. Инновационный

менеджмент: Учебник. - М.: ИНФРА-М, 2009. –

368 с.

11. Такер Роберт Б. Инновации как формула роста.

Новое будущее ведущих компаний/ Пер. с англ.

– М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2006. – 240 с.

12. Туккель И.Л. Методы и инструменты управле-

ния инновационным развитием промышленных

предприятий/ И.Л.Туккель, С.А.Голубев,

А.В.Сурина, Н.А.Цветкова/Под ред. И.Л.Тук-

келя. – СПб.: БХВ-Петербург, 2013. – 208 с.

13. Харари Орен. Эффект Мадонны: Стратегии

опережения в подражательной экономике/Пер.

с англ. под ред. Т.Бурмыкиной. – СПб.: «Бест

Бизнес Букс», 2011. – 360 с.

14. Хомутский Д.Ю. Управление инновациями в

компании. – М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2012. – 160 с.

Лахов Ю. А.

РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ОЦЕНКИ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Соискатель, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического

приборостроения

ASSESSMENT MODEL ENERGY EFFICIENCY REFINERIES

Lahov Yuriy Aleksandrovich, Applicant at the Department of St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation

АННОТАЦИЯ

В данной статье предлагается к рассмотрению методика поддержки принятия решений в управлении

энергоэффективностью в каждом кластере определенного иерархического уровня нефтеперерабатываю-

щего предприятия. Методика основана на моделировании состояния оборудования и технических средств


58

энергоснабжения в технологических процессах на нефтеперерабатывающем предприятии. Модель, предна-

значенная для оценки энергоэффективности предприятия. Выбор решения управления энергоэффективно-

стью осуществляется в многокритериальной постановке задачи.

ABSTRACT

In this paper we propose to consider the method of decision-making support in the management of energy efficiency

in each cluster a certain hierarchical level of the refinery. The technique is based on the modeling of the equipment and

facilities in the energy processes in the refinery. Model designed to evaluate the efficiency of the enterprise. The choice of

energy efficiency management solutions implemented in multiobjective formulation of the problem.

Ключевые слова: многокритериальная оптимизация, энергоэффективность, коэффициент энергоэф-

фективности.

Keywords: multi - objective optimization, energy efficiency, energy efficiency ratio.

Определим понятия энергоэффективности и

критерия энергоэффективности.

Энергоэффективность - степень соответствия

эффекта (конечного результата) конкретного вида де-

ятельности примененным или потребленным энерго-

ресурсам с учетом их энергосбережения на момент

времени или за определенный период.

Понятие эффективности по Парето - уровень

организации, при котором:

уже невозможно осуществить какие - либо из-

менения в пользу одного лица либо группы лиц,

не ухудшив положение другого лица либо

группы лиц;

входные ресурсы используются наиболее эф-

фективно (эффективность производства), а ре-

зультат обеспечивает максимально возможную

полезность для потребителей (эффективность

распределения ресурсов).

Оптимальность по Парето - такое состояние си-

стемы, при котором значение каждого частного крите-

рия, описывающего состояние системы, не может

быть улучшено без ухудшения положения других эле-

ментов.

Эффективность по Парето предполагает выпол-

нение трех условий:

эффективность распределения;

эффективность производства;

эффективность выпуска [1].

Критерий энергоэффективности может быть

сформулирован как достижение либо определенного

результата деятельности при наименьших затратах

энергоресурсов, либо наибольшего результата дея-

тельности при определенных затратах энергоресурсов

без их перерасхода.

При повышении энергоэффективности произ-

водственных систем, на НПП это технологические

процессы, возникает вопрос о принятии решений в

планировании финансовых ресурсов, направленных

на замену технического оборудования. Особенностью

данной работы является использование моделирова-

ния для оценки энергоэффективности предприятия

при определенных показателях для каждого кластера

определенного уровня.

Решение проблемы рационального построения

исследуемой системы является

сложной, многоэтапной и многокритериальной

задачей. При этом можно решать двуединую задачу

оптимизации: – либо максимизировать значения вы-

ходных характеристик, либо, сохраняя выходные зна-

чения на заданном уровне, минимизировать ресурсы

[2].

Для установления связи между энергоэффек-

тивностью и параметрами технического и управленче-

ского уровней предприятия можно предложить линей-

ную модель.

В иерархических структурах управления ис-

пользуется многоуровневое построение систем сбора

обработки, передачи и отображения информации с це-

лью контроля и выработки управляющих решений.

Для нефтеперерабатывающем предприятии НПП

свойственна иерархическая структура технологиче-

ской цепочки переработки сырья. В системе энерго-

снабжения предприятия тоже определена иерархиче-

ская система трансформации и распределения энергии

(по классам напряжений 110кВ, 6кВ, 0.4кВ). В струк-

туре автоматизированной системы управления энерго-

хозяйством, осуществляющей непосредственный учет

потребляемой энергии, также определена иерархиче-

ская структура.

Таким образом, получаем методом декомпози-

ции, разложение сложной системы на множество про-

стых, с выявлением и определением шаблонных, иден-

тичных малых элементов с установленными одинако-

выми границами систем.

Для нефтеперерабатывающего предприятия

(НПП) определим это в приведенной градации:

нулевой уровень - уровень технологического

элемента энергосистемы (насос, электропривод,

электродегидратор, теплообменник, электро-

двигатель и. т. д.);

первый уровень - уровень промышленного

блока технологического процесса (объект),

включающий в себя элементы нулевого уровня,

обеспечивает функциональность заданных тех-

нологических режимов для передачи перерабо-

танного (подготовленного для последующей

переработки) на следующий уровень перера-

ботки сырья; (насосная, ректификационная ко-

лонна, печь для нагрева сырья).

второй уровень - уровень управления энергоэф-

фективностью - цех (установка по производству

конечного или промежуточного продукта). Поз-

воляет контролировать весь технологический

процесс в реальном времени, состояние всех

элементов, объектов и их показателей;

третий уровень - уровень нефтеперерабатываю-

щего предприятия, система управления энер-

гоэффективностью производства. Позволяет


59

производить дальнейший анализ, обработку ин-

формации и поддержку принятия по улучше-

нию параметров работы всей технологической

цепочки производства (оптимизации загрузки

оборудования, учета и планирования).

Оценка энергоэффективности предприятия

устанавливается путем определения коэффициента

энергоэффективности. Коэффициент энергоэффектив-

ности в данной методике отражает оценку функцио-

нальности технических средств. В основу расчета был

заложен иерархический принцип определения коэф-

фициента энергоэффективности, а именно: как по

уровням иерархии предприятия, структуры энерго-

снабжения так и структуры учета потребления энер-

гии. Расчет производится для нефтеперерабатываю-

щего предприятия, где были определены для систем

(субсистем) входящих в состав в зависимости от сте-

пени соответствия их функциональных и других воз-

можностей, нормативным требованиям и современ-

ным достижениям для трех классов энергоэффектив-

ности: минимальный, базовый и перспективный. Каж-

дому классу энергоэффективности соответствуют

свои требования (критерии энергоэффективности) как

к объему потребления энергии, так и к уровню обеспе-

чения технических средств оборудования.

На каждом уровне нефтеперерабатывающего

предприятия рассчитывается коэффициент энергоэф-

фективности для соответствующей технологической /

административной единице в структуре. Рассчитан-

ные показатели участвуют в определении коэффици-

ента энергоэффективности по каждому уровню пред-

приятия: коэффициент предыдущего уровня вносит

вклад в коэффициент последующего уровня.

Такое представление можно назвать «Модель

показателей энергоэффективности».

В общем представлении коэффициент энер-

гоэффективности состоит из двух слагаемых: первое

определяет вклад предыдущего уровня, как средне-

взвешенное по объекту, второе - вклад данного уровня

в коэффициент этого уровня. Показатель нулевого

уровня устанавливался на первом уровне (системы)

предприятия (кластер) - самый малый элемент, другим

слагаемым определялся вклад кластера (малого эле-

мента) уровня предприятия. Показатель первого

уровня устанавливался на втором уровне (системы)

предприятия, другим слагаемым определялся вклад

кластера и так до последнего уровня.

Для 0-го уровня коэффициент энергоэффектив-

ности элемента состоит из двух слагаемых со своим

показателем, где определяющим, является вклад рас-

четного коэффициента энергоэффективности.

Для 1-го уровня (объект), 2-го уровня (цех, уста-

новка), определяющие вклады вносят коэффициенты,

характеризующие функциональность соответствую-

щих технических систем коэффициент энергоэффек-

тивности блока.

На 2-ом уровне так же учитывается коэффици-

ент энергоэффективности установки (цеха). И для 3-го

уровня (предприятия) коэффициент энергоэффектив-

ности получается путем учета функций и систем ха-

рактеризующие данный уровень для нефтеперераба-

тывающего предприятия. Определим для расчета па-

раметры на всех четырех уровнях нефтеперерабатыва-

ющего предприятия, которые составят оценку энер-

гоэффективности предприятия:

энергоэкономический уровень производства;

удельная энергоемкость продукции;

интегральный коэффициент полезного исполь-

зования энергии / энергоносителей (КПИ);

показатель эффективности передачи энергии;

потеря энергии;

рентабельность основных фондов;

энерговооруженность производства;

коэффициент полезного действия (КПД);

коэффициент экстенсивного использования

оборудования;

интегральный коэффициент (коэффициент ис-

пользования мощности);

коэффициент износа;

коэффициент эффективного использования

установленной мощности;

коэффициент резерва.

Далее приведены показатели, характеризующие

эффективность использования трудовых ресурсов.

показатель производительности труда;

энергооснащенность труда;

электрооснащенность труда [3].

Следующим шагом в учете всех полученных ре-

зультатов для расчета коэффициента энергоэффектив-

ности введена модель определения оценки энергоэф-

фективности предприятия.

Для расчета оценки энергоэффективности пред-

приятия необходимо учитывать расчетные коэффици-

енты энергоэффективности по каждому уровню пред-

приятия.

На каждом уровне предприятия соответствую-

щие коэффициенты входят в показатель энергоэффек-

тивности. Для этого возможно предложить простую

модель определения приоритетов на каждом уровне

предприятия с нулевого по третий.

Построение модели состоит в следующем пред-

ставлении. На каждом уровне предприятия путем

сравнения по относительной важности в общий вклад

энергоэффективности экспертно устанавливаются

веса для коэффициентов данного уровня предприятия

и вклада коэффициентов энергоэффективности с

предыдущего уровня.

Вес нулевого уровня устанавливался на первом

уровне предприятия «Объект», другим слагаемым

определялся вклад уровня предприятия «Технологиче-

ский элемент». Вес первого уровня устанавливался на

втором уровне предприятия «Цех», другим слагаемым

определялся вклад уровня предприятия «Объект» и

так до последнего уровня. Таким образом, устанавли-

вая веса возможно рассчитать коэффициент энергоэф-

фективности, для которого каждая сумма с предыду-

щего уровня входила составной частью в последую-

щий уровень предприятия уже с другим весом, уста-

новленным на этом уровне.


60

Таким способом можно получить относитель-

ную степень энергоэффективности на каждом уровне

начиная с нижних, не затрагивая вышележащие

уровни предприятия. Многокритериальный метод оп-

тимизации по Парето в определении оценки энергоэф-

фективности нефтеперерабатывающего предприятия

является одним из инструментов в решении данной за-

дачи. Для дальнейшего исследования будет рассмот-

рен метод квалиметрических оценок в определении

вектора весов или приоритетов и определение непро-

тиворечивости оценок.


1. Парето - оптимальные решения многокритери-

альных задач. Подиновский В.В., Ногин В.Д. –

М.:Наука, 1982. – 256 с.

2. Квалиметрия: Учеб. пособие. Варжапетян А. Г.

/ Спб ГУАП. СПб., 2005. 176 с.: ил. ISBN

580801389

3. Система показателей энергоэффективности

энергоинфраструктуры предприятия. М. К. Су-

нонос, канд. техн. наук, доцент,

4. Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит.

No7 (89) 2011, стр. 25-34.


61

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, МЕТРОЛОГИЯ, РАДИОТЕХНИКА

Борисов П. А.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА СИЛОВОГО ФИЛЬТРА ЗАМКНУТОЙ СИ-СТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА С ШИП ДЛЯ РЕЖИМА ПЕРИОДИ-

ЧЕСКОГО РЕВЕРСА СКОРОСТИ С ТОКООГРАНИЧЕНИЕМ

кандидат технических наук, доцент, Университет ИТМО, г. Санкт-Петербург

EVALUATION OF POWER FILTER CAPACITANCE OF CLOSED LOOP DC DRIVE SYSTEM WITH PWM INVERTER IN

THE PERIODIC SPEED REVERSE MODE WITH CURRENT LIMITATION

Borisov Pavel, Candidate of Science, assistant professor of ITMO University, St.Petersburg

АННОТАЦИЯ

В работе приводятся расчетные соотношения, позволяющие выбрать емкость конденсатора силового

фильтра замкнутой системы электропривода на базе ШИП-ДПТ для режима работы с периодическим ревер-

сом скорости и токоограничением. Достоверность соотношений подтверждается моделированием в пакете

MATLAB/Simulink. Использование полученных результатов позволяет при проектировании энергоподсистем

замкнутых систем электропривода постоянного тока с ШИП определить требования и снизить габариты и

массу конденсатора силового фильтра и соответственно всей энергоподсистемы.

ABSTRACT

In this article equations are obtained which allows to select of power filter capacitance of closed loop DC drive

system with PWM inverter in condition of operating in the periodic speed reverse mode with current limitation. Reliability

of provided equations is proved by modeling in the MATLAB/Simulink software package. Implementation of derived

evaluation equations allows to define requirements and to reduce size and mass of power filter capacitor and overall power

subsystem during the developing of closed loop DC drive system with PWM inverter.

Ключевые слова: замкнутая система; конденсатор силового фильтра; токоограничение; широтно-им-

пульсный преобразователь; электропривод постоянного тока; энергетическая подсистема; энергия рекупе-

рации.

Keywords: closed loop; power filter capacitor; current limitation; PWM inverter; DC drive system; power subsystem;

recuperation energy.

В настоящее время наиболее массовое практи-

ческое применение в регулируемых электроприводах

получили двухзвенные преобразователи с промежу-

точным звеном постоянного тока (ЗПТ). Энергетиче-

ская подсистема (ЭП) современных систем электро-

привода включает в себя [1, с.8]: силовые цепи сети

переменного тока, выпрямитель (диодный или на

управляемых ключах), ЗПТ с силовым фильтром (СФ),

тормозную цепь, силовой каскад широтно-импульс-

ного преобразователя (ШИП), исполнительный двига-

тель (ИД). Среди ИД электроприводов наилучшими

регулировочными свойствами обладают двигатели по-

стоянного тока (ДПТ). Наряду с коллекторными ДПТ

широко применяются бесконтактные ДПТ на базе син-

хронных двигателей.

Основой построения замкнутых систем (ЗС)

электропривода в отечественной и зарубежной прак-

тике служит структура подчиненного регулирования,

содержащая ряд замкнутых контуров последовательно

охватывающих друг друга. Поэтому будем рассматри-

вать только ЗС электропривода, построенные по

структуре подчиненного регулирования, в которой

электрическая цепь машины является объектом для

подчиненного контура регулирования тока, а механи-

ческая часть - объектом для контуров регулирования

скорости вращения и положения.

При построении энергетических подсистем со-

временных систем электропривода, с двухсторонним

обменом энергией между питающей сетью и электри-

ческой машиной, наиболее важными являются во-

просы определения структуры и параметров ЭП, обес-

печивающих эффективный способ использования

энергии рекуперации. Реализация в замкнутых систе-

мах электропривода эффективных тормозных режи-

мов накладывает жесткие требования к выбору со-

става оборудования ЭП и определению электромаг-

нитных нагрузок на ее элементах.

При торможении электропривода кинетическая

энергия, которой обладают вращающиеся массы при-

вода в начальный момент торможения, превращается

в электрическую энергию и возвращается в ЗПТ по-

средством ШИП. Избыточную энергию необходимо

аккумулировать или преобразовывать в другую

форму. Принципиально существует четыре возможно-

сти:

1. аккумулирование (запас) энергии в конденса-

торе СФ ЗПТ;


62

2. использование тормозной цепи, состоящей из

прерывателя и тормозного сопротивления (пре-

образование энергии в тепло);

3. рекуперация (возврат) энергии в сеть посред-

ством инвертора рекуперации (использование

электрической энергии другим пользователем);

4. обмен энергией при многоосевом исполнении

(использование энергии другими подключен-

ными двигателями).

При использовании любого из перечисленных

способов должны удовлетворяться все требования к

конденсатору СФ, что обуславливается как наличием

постоянной составляющей напряжения питания тран-

зисторного ШИП, так и переменной составляющей:

высокочастотной, с частотой тока питания

ШИП, обусловленной коммутационными про-

цессами;

низкочастотной, обусловленной электромеха-

ническими процессами в системе.

В силу указанных причин крайне важной стано-

вится задача определения величины возможных пуль-

саций напряжения на конденсаторе СФ в типовых ре-

жимах работы электропривода и зависимости их от

различных параметров, как исполнительной машины,

так и всей системы электропривода в целом.

Режим периодического реверса скорости в ко-

тором скорость ДПТ периодически изменяется по ли-

нейному закону от значения У до У и обратно,

последовательно проходя участки торможения и раз-

гона, с выходом в зону ограничения тока якоря на за-

данном уровне 0I, является характерным и наиболее

тяжелым режимом работы замкнутой системы элек-

тропривода постоянного тока (ЗС ЭППТ) с ШИП, при

котором электромагнитные нагрузки максимальны [1,

с.9]. При реверсировании скорости величина тока

якоря ДПТ может изменяться в широких пределах от

тока СТI, обусловленного статическим моментом

нагрузки на валу СТM, до тока 0I

, определяемого

заданной величиной токоограничения.

В работах [1, с.9; 2, c.51] приведена методика,

использующая диаграмму нагрузки электропривода в

области располагаемых моментов и скоростей, и вы-

полнен анализ процессов в ЗС ЭППТ в режиме перио-

дического реверса скорости с токоограничением. За-

ряд конденсатора СФ в ЗС ЭППТ происходит за счет

энергии рекуперации, которая может быть определена,

с учетом вычета потерь в якорной цепи ДПТ, согласно

[2, c.54]:

2

20 0

max max0

( )

( )

УC РЕК РЕК CrI

CT

I IW W W W W W

I I

(1)

где параметры режима работы 0I, СТI

, У отне-

сены к базовым величинам [2, c.51]:

'Б Б E XXE U c

, /Б КЗ Б ЯI I U r

,

'Б M КЗM c I

,

2max / 2Б БW W J

,

Б XX - скорость холостого хода ДПТ,

/M Б БT J M - электромеханическая посто-

янная времени ДПТ, J - приведенный момент инер-

ции ДПТ с нагрузкой, Яr - сопротивление обмотки

якоря, ЯL - индуктивность обмотки якоря,

/Э Я ЯT L r - электромагнитная постоянная вре-

мени ДПТ,

'Mc

и

'Ec

- конструктивные коэффици-

енты ДПТ.

Энергия, запасаемая в поле конденсатора СФ на

интервале рекуперации:

2 2 22 2max 0

max 0( )2 2 2

Ф C Ф Ф БC CC

C U C U C UW U U

(2)

где 0 0 /C C БU U U

, max max /C C БU U U

, 0CU - напряжение на конденсаторе СФ в начале ин-

тервала рекуперации (т.е. на интервале движения с

установившейся скоростью У ), maxСU - напря-

жение на конденсаторе СФ в конце интервала рекупе-

рации, ФC - емкость конденсатора СФ.

С учетом (1) и (2) получим выражение для мак-

симального относительного напряжения на конденса-

торе СФ в конце интервала рекуперации:


63

2maxmax 02

21M

C CC CCRФ Б

W TU W U W

C U

(3)

где постоянная времени CR Ф ЯC r и для упро-

щения расчетов полагается, что 0CU = 1.

Рассмотрим в качестве примера ЗС ЭППТ на

базе ДПТ серии ДПУ240-1100-3 со следующими ос-

новными техническими данными: номинальный элек-

тромагнитный момент НM = 4,34 Н·м, номинальная

частота вращения 3000 об/мин, номинальное напряже-

ние НU = 120 В, номинальный ток НI

= 12 А, со-

противление обмотки якоря Яr = 0,53 Ом, индуктив-

ность обмотки якоря ЯL = 0,53 мГн, электромехани-

ческая постоянная времени MT = 0,25 с, относитель-

ные параметры режима работы У = 0,85 и 0I =

0,15.

Используя выражения (1) и (3) отобразим для

рассматриваемой ЗС ЭППТ с ШИП зависимость мак-

симального относительного напряжения maxCU на

конденсаторе СФ в конце интервала рекуперации от

емкости ФC конденсатора СФ для значений СТI

: а)

СТI = 0; b) СТI

= НI (рис. 1).

Рисунок 1. Зависимость максимального относительного напряжения maxCU на конденсаторе СФ от его

емкости ФC: а) СТI

= 0; b) СТI = НI

.

Если СФ собирать из параллельно включенных

алюминиевых электролитических конденсаторов с ра-

бочим номинальным напряжением U = 450 В и типо-

вой номинальной емкостью 470 мкФ, то суммарная

емкость батареи конденсаторов СФ должна быть та-

кова, чтобы ограничить относительное напряжение

maxCU на них на уровне 3,75. Собирая батарею тре-

буемой емкости С 0,0177 Ф, с учетом реально до-

пустимого отклонения емкости -20%, получим 47 па-

раллельно включенных конденсаторов. Зададимся раз-

мерами типового единичного конденсатора с рабочим

номинальным напряжением 450 В и номинальной ем-

костью 470 мкФ - диаметр 35 мм и высота 50 мм. Тогда

объем батареи конденсаторов СФ составит V = 0,00288

3м , удельная емкость VС = C/V = 6,14 Ф/

3м ,

удельный заряд Vq = CU/V = 2760 Кл/

3м .

Если же СФ собирать из параллельно включен-

ных алюминиевых электролитических конденсаторов

с рабочим номинальным напряжением U = 250 В и той

же номинальной емкостью 470 мкФ, то суммарная ем-

кость батареи конденсаторов СФ должна быть С

0,0692 Ф, чтобы ограничить относительное напряже-

ние maxCU на них на уровне 2,083. Собирая бата-

рею требуемой емкости, с учетом реально допусти-

мого отклонения емкости -20%, получим 184 парал-

лельно включенных конденсаторов. Зададимся разме-

рами типового единичного конденсатора с рабочим

номинальным напряжением 250 В и номинальной ем-

костью 470 мкФ - диаметр 22 мм и высота 50 мм. Тогда

объем такой батареи конденсаторов СФ окажется

больше и составит V = 0,00445 3м , но улучшаться


64

удельная емкость VС = 15,54 Ф/

3м и удельный за-

ряд Vq = 3880 Кл/

3м .

Моделирование рассматриваемой ЗС ЭППТ с

ШИП производилось на cтруктурно-имитационной

модели, реализованной в пакете MATLAB/Simulink с

применением приложения SymPowerSystems [2, c.55;

3, с.159]. Моделирование дало результаты с хорошей

точностью сходящиеся с расчетными данными со-

гласно (1) и (3). При параметрах режима работы У

= 0,85 , 0I = 0,15, СТI = 0 и емкости конденсатора

СФ ФC = 0,0177 Ф - maxCU составляет по данным

моделирования 3,763 при расчетных 3,75 , при емкости

конденсатора ФC = 0,0692 Ф - maxCU составляет

по данным моделирования 2,089 при расчетных 2,083.

Осциллограммы напряжения на конденсаторе СФ ЗС

ЭППТ, полученные в результате моделирования, изоб-

ражены на рис. 2.

Рисунок 2. Осциллограммы Cu (о.е.): а) при емкости конденсатора ФC =

0,0177 Ф b) при емкости конденсатора ФC = 0,0692 Ф.

Моделирование в пакете MATLAB/Simulink ЗС

ЭППТ с ШИП на базе модели [2, c.55; 3, с.159], в том

числе с ДПТ других серий, подтверждает достовер-

ность приведенных расчетных соотношений с точно-

стью не хуже 5 %.

Таким образом, используя полученные выраже-

ния (1) и (3) при заданных требованиях к энергетиче-

ским, массогабаритным и эксплуатационным характе-

ристикам системы электропривода представляется

возможным выбрать оптимальную емкость и тип кон-

денсаторов СФ, снизить габариты и массу СФ и соот-

ветственно всей энергоподсистемы ЗС ЭППТ с ШИП.


1. Борисов П.А., Томасов В.С.. Методики анализа

и синтеза энергоподсистем электротехнических

комплексов с высокими энергетическими пока-

зателями // Научно-технический вестник

СПбГУ ИТМО. 2009 г., № 1(59), c. 5-13.

2. Borisov P., Poliakov N. Evaluation method and

modelling of electromagnethic processes in the

power stage of closed loop DC drive system in

condition of periodic speed reverse with current

limitation // World Scientific and Engineering

Academy and Society (WSEAS). 2014. Iss.

Advances in Automatic Control. P. 51-59.

3. Борисов П.А. Расчет и моделирование режима

периодического реверса скорости с токоограни-

чением в электроприводе постоянного тока с

ШИП // Труды VIII Международной (XIX Все-

российской) конференции по автоматизирован-

ному электроприводу АЭП-2014. Саранск: Из-

дательство Мордовского Университета, 2014. Т.

1, c. 155-160.

Нургалин Р. А.

ИНФОРМАЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Аспирант, Санкт-Петербургский государственный университет, аэрокосмического приборо-

строения, г. Санкт-Петербург

INFORMATION SUPPORT OF TECHNOLOGY PREPARATION PRODUCTION OF CIRCUIT BOARDS

Nurgalin Rustam, Post graduate, Saint-Petersburg State University of Aerospace Instrumentation, Saint-Petersburg


65

АННОТАЦИЯ

В статье приведена модель построения информационной поддержки технологической подготовки про-

изводства печатных плат.

ABSTRACT

The article presents a model for building information support of technological preparation of production of printed

circuit boards.

Ключевые слова: модель; ИПИ; производство; печатные платы.

Keywords: model; CALS; production; PCB.

В результате стремительного развития инфор-

мационных технологий и взрывного рост производи-

тельности вычислительных средств, неотъемлемой ча-

стью любого производства становится его информаци-

онное сопровождение. Уже в начале 80х годов про-

шлого века стало очевидно, что необходимо держать

курс на увеличение доли инженерных разработок про-

водимых с использованием систем автоматизирован-

ного проектирования (САПР). На сегодняшний день

привлекательность идеи перевода приборостроения на

информационные рельсы становится все больше оче-

видной для предприятий электронной промышленно-

сти. Увеличение автоматизации технологической под-

готовки производства позволяет значительно ускорить

процесс разработки новой аппаратуры, облегчить со-

провождение производимых изделий, упростить про-

цесс внесения корректировок в уже разработанные и

изготовленные образцы, снизить стоимость разра-

ботки, и как следствие всех выше перечисленных фак-

тов - повысить конкурентную способность предприя-

тия в целом.

Очевидно, что на сегодняшний день различные

предприятия используют различные подходы к орга-

низации производства электронной аппаратуры (ЭА) –

начиная с отличий в организации взаимодействия

между различными структурами предприятия и закан-

чивая различным программным обеспечением, ис-

пользуемым при разработке и подготовке производ-

ства. В настоящее время рынок программного обеспе-

чения позволяет подобрать решение актуальное для

конкретного предприятия, учитывающее все нюансы и

особенности конкретной организации, методика

оценки технологических возможностей САПР ЭА яв-

ляется отдельной и объемной тематикой, и сегодня не

теряющей своей актуальности. [1, 2]

Кроме того, до сих пор остается актуальным во-

прос обеспечения достоверности и оптимизации пред-

ставления данных в информационной модели, а также

создание алгоритмов автоматизации формирования

данных об изделии, позволяющих исключить избы-

точность информации, сократить время проектирова-

ния и уменьшить вероятность возникновения ошибок.

[4]

В данной статье рассматривается мало осве-

щенный, но не теряющий от этого своей актуальности,

вопрос по оптимальной организации производства пе-

чатных плат (ПП) для электронной аппаратуры с мак-

симальным использованием возможностей современ-

ных САПР. [3]

В качестве отправной точки рассмотрим типо-

вой маршрут проектирования и производства ПП на

предприятии электронной промышленности без осу-

ществления полной информационной поддержки про-

изводства, представленный на рис. 1. Следует отме-

тить, что на некоторых предприятиях страны можно

до сих пор можно встретить данный подход к органи-

зации производства.

Принято считать, что процесс разработки тех-

нического задания (ТЗ) не входит в маршрут проекти-

рования ПП, а само ТЗ служит инициатором проекти-

рования. [5] Согласно рис. 1 в первую очередь разра-

батывается электрическая принципиальная схема (Э3)

с перечнем элементов к ней, который иногда может

быть оформлен отдельным документом (ПЭ3). Для

разработки схемы используется специализированное

программное обеспечение, позволяющее автоматизи-

ровать процесс разработки (Компас 3D, NanoCAD, P-

CAD, Altium Designer), в результате появляется элек-

тронный файл с расширением конкретной среды раз-

работки. Полностью разработанная Э3 распечатыва-

ется и проходит проверку на наличие ошибок в нормо-

контроле предприятия. Следующий шаг – проектиро-

вание печатной платы, которое происходит так же с

использованием специализированной САПР

(NanoCAD, P-CAD, Altium Designer), иногда для раз-

работки чертежей привлекаются дополнительные

САПР (Компас 3D, AutoCAD, SolidWorks,

Pro/Engineer). При необходимости разработанная ПП

согласовывается с разработчиком корпуса ЭА для

того, чтобы убедиться в соблюдении размеров, габари-

тов, расположении крепежных отверстий и запретных

зон. Разработанные чертежи печатаются и поступают

на проверку в нормоконтроль, а затем на проверку в

службу главного технолога на технологический кон-

троль. После прохождения всех этапов согласованная

документация в полном объеме в бумажном виде по-

ступает в архив, где ставится на учет, сканируется и

сохраняется в электронном виде. В данном подходе

бросается в глаза нерациональное использование тру-

довых и материальных ресурсов, слабое использова-

ние возможностей, которые предоставляют САПР, вы-

сокая длительность разработки.

В целях ускорения и удешевления разработки

многие предприятия стали переходить на следующий

этап интеграции информационных средств разра-

ботки. Он заключается в том, что обмен данными про-

исходит на уровне тех программных средств, в кото-

рых происходит разработка ПП. Маршрут проектиро-

вания в таком случае несколько видоизменяется, в об-

щем виде он представлен в [5], рассмотрим его более

подробно, используя рис. 2.


66

Рисунок 1. Типовой маршрут разработки и производства печатной платы

Рисунок 2. Маршрут разработки и производства печатной платы с использованием информационного

сопровождения

ТЗ Э3 Проектирование

электрической

схемы принципи-

альной

Техническое

задание на

разработку

Проектирова-

ние печатной

платы – трас-

сировка, сбо-

рочный чер-

теж

Технологическая

документация

Конструкторская


Архив

Нормоконтроль Технологический

контроль

Производство печатной

платы

Монтаж электронных

компонентов

КД КД

КД

Разработчик

корпуса ЭА

КД

Gerber,

NC

Drill

Схемы и пе-

речни, чер-

тежи деталей,

сборочные

чертежи

STEP

ТЗ Э3 Проектирование

электрической

схемы принципи-

альной


задание на

разработку

Проектирова-

ние печатной

платы – трас-

сировка, сбо-

рочный чер-

теж

Технологическая


Конструкторская


Архив

Нормоконтроль Технологический

контроль

Производство печатной

платы



ЭД ЭД

ЭД

Разработчик

корпуса ЭА

Gerber,

NC

Drill

Схемы и

перечни,

чертежи де-

талей, сбо-

рочные чер-

тежи


67

Казалось бы, незначительные изменения в не-

скольких процедурах в значительной степени уско-

ряют и упрощают процедуру разработки ПП. Согласо-

вание документации с контролирующими органами

происходит без перехода на бумажный носитель, что

позволяет ускорить процесс устранения ошибок и зна-

чительно снизить расходы на бумагу и печать. Согла-

сование разработанной печатной платы с разработчи-

ком корпуса ЭА, так же происходит в электронном

виде, но в отличие от предыдущего случая, согласовы-

вается трехмерная модель. В заключении согласован-

ная электронная документация распечатывается, под-

писывается согласовывающими лицами и передается в

архив, для последующего использования. Разумеется,

данный подход требует оснащения каждого рабочего

места компьютерами, но в наши дни компьютеризация

предприятия не требует значительных финансовых ре-

сурсов.

Следующим логическим шагом является отказ

от бумажного носителя в еще большей степени, а

также в объединении различных сред разработки в

единую систему посредствам использования общей

базы данных (в данном случае имеется в виду база ме-

таданных (metadata base), а не хранилище файлов (file

vault) [6]), этот этап отображен на рис. 3. Данный под-

ход позволяет увеличить производительность цикла

проектирование-подготовка производства в целом за

счет того, что происходит объединение индивидуаль-

ных средств разработки в единую базу данных. Рас-

смотрим подробнее с самого начала проектирования и

до производства готовой печатной платы.

Рисунок 3. Разработка и производство печатной платы с использованием единой базы данных предприятия

Разработчик электрической принципиальной

схемы получает ТЗ и начинает работу с использова-

нием библиотеки УГО, которая уже прошла согласо-

вание с нормоконтролем, соответствует ГОСТу и

имеет привязку к конкретным электрорадиоизделиям

(ЭРИ), которые разрешены к использованию на пред-

приятии. Таким образом, одновременно решается

сразу несколько задач: а) все разработчики пользуются

единой библиотекой УГО, что позволяет ускорить

процесс разработки и согласования схемы, происхо-

дит унификация выпускаемой документации; б) все

разработчики имеют информацию о тех элементах, ко-

торые используются в различных изделиях, изготавли-

ваемых на предприятии, такой подход позволяет

уменьшить номенклатуру ЭРИ. Сразу после разра-

ботки электрическая схема попадает и в нормокон-

троль и разработчику печатных плат, появляется воз-

можность выполнять работу параллельно, поскольку

изменения, проводимые в Э3 разработчиком, отобра-

зятся в базе и будут доступны всем, у кого есть право

доступа к схеме.

Библиотека

УГО

Библио-тека ЭРИ

Электронная

сборка ЭА

Электронная документация

на ЭА: схемы, чертежи, gerber, nc

drill, специальное

программное обеспечение,

текстовая документация


задание на

ПП

Моделирование схемных

решений

Нормоконтроль

Технологический

контроль

Проектирование элек-

ой принципиальной

схемы

Библиотека функ-циональных моде-

лей ЭРИ

Проектирование

печатной платы

Производство

ПП

Проектирование корпуса ЭА



Бумажный

архив

База данных

Архив


68

Все разработчики ПП на предприятии исполь-

зуют общую библиотеку трехмерных моделей компо-

нентов с посадочными местами, проверенными и со-

гласованными с технологическим контролем. В ре-

зультате при трассировке ПП получаются следующие

преимущества: а) все разработчики ПП используют

единую библиотеку компонентов, что позволяет уско-

рить процесс разработки и согласования чертежей,

происходит унификация выпускаемой документации;

б) разработчик ПП получает принципиальную схему

максимально готовую к использованию при трасси-

ровке платы. Спроектированная ПП поступает на про-

верку в технологический контроль и на согласование

разработчику корпуса РЭА. Пройдя согласование с не-

обходимыми инстанциями, электронная документа-

ция на ПП готова к использованию. Производство по-

лучает заказ на изготовление и благодаря общей базе

данных имеет все информацию о новом изделии: но-

менклатура компонентов, документация на деталь

платы, объем работ по монтажу ЭРИ на плату. Бумаж-

ный архив в рассматриваемой модели необходим для

резервного хранения согласованной документации, а

также, в случае необходимости, для распространения

на бумажных носителях учтенных экземпляров.

В статье были рассмотрены различные подходы

к разработке и производству печатных плат. Очевид-

ные недостатки классического подхода сегодня могут

быть легко устранены при помощи информационного

сопровождения производства изделия, что позволит

ускорить и удешевить разработку. Но внедрение ин-

формационных технологий может происходить по-

разному и даже использование САПР и электронной

документации не может гарантировать оптимальной

организации производства. Предлагаемая в статье мо-

дель является оптимальной по следующим парамет-

рам: уменьшение количества ошибок при разработке

схем и трассировке плат, увеличение скорости про-

верки в согласующих органах, высокая скорость об-

новления информации, возможность контроля исто-

рии разработки, высокая степень визуализации инфор-

мации, упрощение согласования и внесения корректи-

ровок в документацию, возможность регулировать до-

ступ к информации согласно правам доступа. Кроме

того, такая схема разработки и производства ПП поз-

волит реализовать следующим шагом интеграцию

данной части производства в общую систему произ-

водства РЭА. По сути, данная схема является иллю-

страцией лишь части от общего перехода предприятия

на полное информационное сопровождение всего жиз-

ненного цикла изделия (PLM - product lifecycle

management).


1. Интегрированные технологии подготовки про-

изводства электронной аппаратуры: Авторефе-

рат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук/Ю. В. Федосов,

Санкт-Петербург, 2012.

2. Методы и средства выбора системы управления

проектными данными конструкций летатель-

ный аппаратов: X конференция молодых уче-

ных "Навигация и управление движением"/Д. К.

Щеглов, Санкт-Петербург, 2008.

3. Модель технологического процесса проектиро-

вания электронных устройств на базе Altium

Designer/Крель С.А., журнал «САПР и гра-

фика», май 2014, стр. 73-75.

4. Разработка и исследование методов управеле-

ния данными в САПР изделий приборострое-

ния: Автореферат диссертации на соискание

ученой степени кандидата технических наук/Ю.

В. Донецкая, Санкт-Петербург, 2011.

5. Типовой маршрут проектирования печатной

платы, и структура проекта в САПР электро-

ники Altium Design: Надежность и качество -

2011: труды Международного симпозиума: в 2

т./Н. В. Горячев, Пенза, изд-во ПГУ, 2011, стр.

120-122.

6. Product Lifecycle Management Third Edition/A.

Saaksvuori, A. Immonen, Springer-Verlag Berlin

Heidelberg, 2008, p. 253.


69

ЭНЕРГЕТИКА И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

Харитонов П. Т.1, Умаров А. А.2, Альчинбаева О. З.3, Тулеп А. С.4, Шукенова Г. А.5

ГЕЛИОТЕПЛОВАЯ ОБРАТИМАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА В ТЕПЛИЦЕ

1Заслуженный изобретатель России, кандидат технических наук, профессор Пензенского

государственного университета г. Пенза 2Старший преподаватель, Международого Казахско-турецкого университета им. А.Яссауи

г.Туркестан 3кандидат технических наук, доцент, Международного Казахско-турецкого

университета им. А.Яссауи г.Туркестан 4кандидат технических наук, профессор, Международного Казахско-турецкого университета

им. А.Яссауи г.Туркестан 5Старший преподаватель, Международого Казахско-турецкого университета им. А.Яссауи

г.Туркестан

GELIO THERMAL REVERSIBLE SYSTEMS FOR TEMPERATURE MAINTENANCE IN THE GREENHOUSE

Peter Tihonovich Kharitonov, Honored inventor of Russia,Ph.D., professor of Penza State University Penza

Amantur Amangeldievich Umarov, Senior Lecturer

International Kazakh-Turkish, University. A.Yassaui Turkestan, Oichagul Zaynillovna Alchinbaeva, Ph.D., Associate

Professor, International Kazakh-Turkish, University. A.Yassaui Turkestan

Abdimuhan Seylhanovich Tulep, Ph.D., Associate Professor, International Kazakh-Turkish, University. A.Yassaui

Turkestan

Galia Abetovna Shukenova, Senior Lecturer, International Kazakh-Turkish, University. A.Yassaui Turkestan

АННОТАЦИЯ

Представлен вариант гелиотепловой системы на основе многофункциональных солнечных панелей

(МСП) с использованием фазового перехода жидкого теплоносителя для эффективного круглосуточного ре-

гулирования температурного режима в теплицах. В жаркое время дня МСП выполняют функцию охлаждающих

буферных поверхностей для потока солнечной радиации за счет перехода жидкого теплоносителя в парооб-

разное состояние. С понижением температуры через МСП прокачивается нагретый в жаркое время дня теп-

лоноситель, отбирая энергию из теплового аккумулятора. Энергия в тепловом аккумуляторе накоплена при

переходе теплоносителя в жидкое состояние после прогона через компрессор.

ABSTRACT

A version of helio thermal systems based on multi-functional solar panels (SMEs) using the phase transition of

liquid coolant for effective day and night temperature regulation in greenhouses. In the heat of the day SMEs act as buffer

cooling surfaces for solar flux due to the transition of the liquid coolant in the vapor state. The temperature is lowered

through the SME is pumped into the heated coolant heat of the day, taking energy from the heat accumulator. The energy

accumulated in the heat accumulator when passing of coolant in the liquid state after running through the compressor.

Ключевые слова: гелиотепловая система, жидкий теплоноситель, фазовый переход, многофункцио-

нальная солнечная панель, тепловой аккумулятор, энергия солнечной радиации, температурный режим

Keywords: helio thermal system, heat transfer fluid phase transition, multipurpose solar panel, heat accumulator,

the energy of solar radiation, temperature.

В местностях Казахстана с континентальным

климатом наблюдаются резкие колебания дневной и

ночной температуры, существенно усложняющие про-

цесс круглосуточного поддержания благоприятной

температуры в теплицах. При жаркой погоде теплицу

приходится интенсивно проветривать и укрывать от

попадания в них избыточного тепла, а в ночное время

необходим подогрев воздуха и /или грунта для нор-

мального роста биомассы. При интенсивном провет-

ривании теплицы в жаркую погоду из внутреннего

объема уходит углекислый газ, необходимый для оп-

тимального протекания фотосинтеза. Процессы укры-

вания теплицы в жаркое время и подогрева воздуха и

грунта в холодное время требуют затрат труда и энер-

гии, что удорожает конечный продукт.

Авторами проведены исследования и выпол-

нена разработка варианта обратимой гелиотепловой

системы на основе многофункциональных солнечных

панелей МСП [1], позволяющий обеспечить автомати-

ческое поддержание необходимого температурного


70

режима в теплицах, расположенных в местностях с

резко континентальным климатом.

Упрощенная конструкция МСП изображена на

рис. 1. Пластина 1 из сотового поликарбоната снаб-

жена коллекторами 2 и 3 с патрубками 4 и 5, с помо-

щью которых МСП включена в контур циркуляции

жидкого теплоносителя. Максимальные размеры

МСП могут быть 12 х 2,1 метра, что позволяет эти па-

нели использовать в качестве защитного покрытия

теплиц любой площади с возможностью изгиба по

профилю теплицы. Внутренние каналы в сотовых па-

нелях выдерживают избыточное давление до 0,25

МПа, что служит гарантией надежной работы МСП в

любом положении при небольшом избыточном давле-

нии. Светопропускание бесцветных сотовых панелей

не менее 90% при гарантированном сроке службы не

менее 10 лет. Низкая стоимость сотового поликарбо-

ната позволяет отнести этот материал к наиболее пер-

спективным для изготовления МСП.

На рис. 2 приведена структура обратимой ге-

лиотепловой системы на основе МСП для поддержа-

ния температурного режима в теплицах.

Рисунок 1. Вариант конструкции МСП.

Рисунок 2. Структура обратимой гелиотепловой системы на основе МСП

По структуре эта система аналогична гелио-

тепловой энерго-аккумулирующей системе ГТЭС [2],

в которой энергия солнечной радиации преобразуется

с помощью МСП в тепловую и накапливается в тепло-

вом аккумуляторе ТА.

Ключевым функциональным элементом извест-

ной и предложенной авторами гелиотепловых систем

является МСП, включенная в контур циркуляции жид-

кого теплоносителя в составе насоса и теплового акку-

мулятора. В новую гелиотепловую систему введен до-

полнительный насос-компрессор Н1 повышенной про-

изводительности и сужающее устройство СУ, за счет

которых в МСП обеспечен фазовый переход жидкого

теплоносителя в парообразное состояние. Достоин-

ством МСП по сравнению с традиционными гелио-

тепловыми панелями является возможность двухсто-

роннего поглощения или отдачи тепловой энергии при

их использовании в качестве теплообменников ГТЭС.

Гелиотепловая система рис. 2 является обрати-

мой, поскольку может функционировать в трех режи-

мах: а) пассивное ожидание выхода температуры Т

воздуха в теплице за пределы Тв≥ Т ≥Тн, где Тви Тн–

соответственноверхнее и нижнее значения благопри-

ятной температуры воздуха в теплице; б) отбор энер-

гии солнечной радиации и окружающего воздуха с по-


71

верхностей МСП и ее накопление в тепловом аккуму-

ляторе ТА при Тв< Т; в) подогрев воздуха в теплице

тепловой энергией, накопленной в ТА приТ <Тн.

Автоматическое управление режимами работы

системы обеспечено с помощью формирователя F с

тремя мощными выходами U1, U2 и U3. Ко входу фор-

мирователя Fподключены датчик ВК температуры Т

воздуха в теплице и задатчик Е нижнего Тн и верхнего

Тв значений благоприятной температуры в теп-

лице.управляющих воздействий U1, U2иU3 в устрой-

стве F осуществляется по таблице 1.

Таблица 1

Темп. Т

Сост У.В.

Режим а

Тв≥ Т ≥Тн

Режим б

Тв< Т

Режим в

Т <Тн

U1 0 1 0

U2 0 1 1

U3 0 0 1

В режиме, а все элементы управления (кроме

датчика ВК и формирователя F) обесточены, жидкий

теплоноситель в контуре теплообмена практически не

циркулирует и энергопотребление системы от источ-

ника электрического питания незначительно. Темпе-

ратура воздуха в теплице находится в благоприятной

зоне.

В режиме б при повышении температуры Т воз-

духа в теплице выше Тв включаются насосы Н1 и Н2,

давление в МСП резко падает из-за протекания жид-

кого теплоносителя через сужающее устройство СУ.

Теплоноситель после СУ переходит в парообразное

состояние, и его температура резко снижается. Для

нормальной работы гелиотепловой системы в режиме

б обязательно выполение условия: Т0<Тн где Т0 – тем-

пература фазового перехода теплоносителя из жид-

кого состояния в парообразное.

Охлажденные теплоносителем наружные по-

верхности МСП интенсивно поглощают тепловую

энергию из воздуха снаружи и внутри теплицы, пони-

жая тем самым температуру Т. За счет работы насоса-

компрессора Н1 давление на его выходе значительно

превышает атмосферное, в результате чего пар в теп-

лообоменнике ТО конденсируется, а температура

резко повышается. При переходе теплоносителя из па-

рообразного состояния в жидкое теплообменник ТО

отдает тепловую энергию в заполненный водой резер-

вуар теплового аккумулятора ТА. За счет наличия

крана К2 горячая вода из ТА может использоваться

для технических нужд, а через кран К1 производится

пополнение запаса воды в резервуаре.

Общие удельные затраты на оснащение теплиц

с поликарбонатным покрытием предложенной гелио-

тепловой системой составят около 10 000 тенге на 1 м2

полезной площади теплицы при сроке окупаемости

этих затрат в течение 2 лет.

ВЫВОДЫ

1. Вариант гелиотепловой обратимой системы для

теплиц с использованием МСП может быть ре-

ализован из доступных материалов с суще-

ственно более низкой стоимостью.

2. В качестве жидкого теплоносителя в ГТЭС для

теплиц возможно использование водопровод-

ной или ручьевой воды с добавлением неболь-

шого количества этиленгликоля.

3. Предложенный вариант отличается высокой

энергоэфффектив-ностью вследствие двухсто-

роннего теплообмена между поверхностями

МСП и окружающим воздухом.

4. Для теплиц с большой полезной площадью

предпочтителен модульный принцип наращи-

вания гелиотепловой системы.

5. При использовании для электрического пита-

ния ГТЭС серийных солнечных панелей МОНО

– 200 – 24 V, например, обеспечивается полная

инвариантность к месту размещения теплиц,

оборудованных системами.


1. Ахметов Б.С., Харитонов П.Т., Бейсембекова

Р.Н., Тохторбаева Н.А. Гелиотепловая энерго-

система. Инновационный патент KZ №27346,

опубл. 16.09.2013, бюлл. №9.

2. Базаров, И. П. Термодинамика / И. П. Базаров.

— М.: Высшая школа, 1983.

3. Самарина И.Э., Харитонов П.Т. Многофункци-

ональная солнечная панель. Патент RU

№108574 от 20.09.2011 г. на полезную модель.

4. Гелясин А.Е. Тепловой насос — холодильник

наоборот // Фiзiка: праблемывыкладання. –

2009. – № 2. – С. 44-50.

5. Сайт: www.invertor.ru


72

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ

Дедов Н. А.1, Веригин А. Н.2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ХАРАКТЕРА КОЛЕБАНИЙ ВИБРАЦИОННОГО СМЕСИТЕЛЯ НА КАЧЕСТВО СМЕШИВАНИЯ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1Аспирант, Санкт-Петербургский Государственный технологический институт (технический

университет) г. Санкт-Петербург 2доктор технических наук, профессор, Санкт-Петербургский Государственный технологиче-

ский институт (технический университет) г. Санкт-Петербург

RESEARCH OF INFLUENCE OF CHARACTER OF THE VIBRATING MIXER ON THE QUALITY OF MIXING

PARTICULATE MATERIALS

Dedov Nikolai Alekseevich, graduate, St. Petersburg State Technological Institute (Technical University), St. Petersburg

Verigin Aleksandr Nikolaevich, Doctor of Technical Sciences, Professor, St. Petersburg State Technological Institute

(Technical University), St. Petersburg

АННОТАЦИЯ

В данной работе исследовано влияние наложения нелинейных колебания на на качество смешивания дис-

персных материалов.

ABSTRACT

It is investigated the effect of the blending of nonlinear oscillations upon on the quality of mixing particulate materials.

Ключевые слова: нелинейные колебания, смешивание.

Keywords: nonlinear oscillations, mixing.

Вибрационная обработка дисперсных материа-

лов давно стала типичным явлением в химической и

не только химической технологии. Большое количе-

ство продуктов и сырья для производства этих продук-

тов получают, поставляют или используют в виде по-

рошков или гранул. Естественно, что были разрабо-

таны процессы, ориентированные именно на получе-

ние и обработку дисперсных материалов. Одним из та-

ких процессов является смешивание - процесс направ-

ленный на гомогенизацию системы состоящей из ми-

нимум двух дисперсных компонентов. В подобных

процессах ключевое значение имеет характеристика

движения дисперсного материала. Так как описание

движения каждой частицы невозможно, описывается

движение слоёв материала.

Вибрация - один из приёмов, используемых для

придания движения слоям сыпучего материала. Она

может создаваться в смесителе за счет применения ис-

точника вибрации − генератора колебаний и переда-

ваться к обрабатываемому материалу. Регулируя пара-

метры источника колебаний или параметры других

элементов колебательной системы, можно получить

различные режимы движения материала, и таким об-

разом регулировать параметры смешивания. Режимы

движения дисперсного материала зависят от характера

колебаний, создаваемых смесителем.

Существующие на данный момент вибрацион-

ные смесители в подавляющем большинстве являются

машинами гармонического типа – т.е. вибрационными

механизмами первого поколения. Повышение требо-

ваний к качеству готовой продукции и стремление по-

высить энергоэффективность процесса требует поиска

новых технических решений, разработки новых про-

грессивных методик и способов организации процесса

смешивания.

В последние два десятилетия, все большее вни-

мание, как отечественных, так и зарубежных исследо-

вателей, сосредоточено на поиске решений, позволяю-

щих создавать системы, реализующие в своей кон-

струкции возможность использования результатов

возникновения хаоса, свойственного кусочно ли-

нейно-нелинейным системам, нагруженным вешним

возбуждающим динамическим усилием [2,4]. Тем не

менее, идея использования кусочно линейно-нелиней-

ных систем пока что не получила широкого распро-

странения, не смотря даже на то, что многие физиче-

ские системы, например, из области авиационно-кос-

мической техники, электрических цепей, и так далее,

являют собой кусочно линейно-нелинейные системы

[3,5].

Попытка использовать эффект нелинейного по-

ведения динамической системы применительно к про-

цессу смешивания была предпринята на кафедре «Ма-

шины и аппараты химических производств» механи-

ческого факультете Санкт-Петербургского государ-

ственного технологического института [1]. Схема

предложенной конструкции смесителя, в котором реа-

лизуется кусочно линейно-нелинейным система, пред-

ставлена на рисунке 1.

Смеситель состоит из рамы 1, которая соединя-

ется с вибрационным столом 2 через посредство упру-

гих элементов 3. К вибрационному столу 2 крепятся

стойки 4 с узлом инерционного элемента 5, на котором


73

закреплен электродвигатель 8. Вал электродвигателя

соединяется с втулкой инерционного элемента 6.

На раме 1 также установлены стойки дополни-

тельных ограничителей 7. Ограничитель представляет

собой подвижную конструкцию из штока 9, пружины

основной 10, пружины компенсационной 11, фланца

пружины 12, направляющей втулки с резьбой 13,

чашки 14, сухарей 15 и пружины поджимающей 16.

После сборки, конструкция ограничителя позволяет

устанавливать его с необходимым зазором Δ по отно-

шению к вибрационному столу.

Рисунок 1 – Вибрационный смеситель

Обработка смеси осуществляется в смеситель-

ной емкости 17, закрепляемой на вибрационном столе.

Сверху емкость закрывается крышкой 18, конструкция

которой позволяет выполнять отбор проб в процессе

работы.

Для исключения случайного доступа в зону вра-

щения инерционного элемента в конструкции преду-

смотрен защитный кожух 19.

Регулировка частоты вращения инерционного

элемента осуществляется с помощью преобразователя

частоты вращения 20.

масса осциллятора с закрепленной на нем

смесительной емкостью, заполненной

композицией, m =10,6 кг;

статический момент массы инерционного

элемента mдr=0,02·0,06=1,2·10-3 кг·м;

суммарный коэффициент жесткости основных

упругих связей k1 = 340700 Н/м;

частота внешнего воздействия 34 Гц.

При создании режима наложения нелинейных

колебаний дополнительно учитывались и под-

лежали варьированию следующие параметры:

суммарный коэффициент жесткости упругих

ограничителей изменяется в пределах k2 = (1÷5)

k1;

зазор между вибрационным столом и упругими

ограничителями Δ изменяется в пределах (0,1÷

0,9)А, мм.

Оценку качества смешивания проводят по зна-

чению коэффициента неоднородности KJ смеси, кото-

рый вычисляется по следующей формуле:

i

i

oc

oc

ic

JK

2

1

(1)

где сi – текущие значение концентрации одного из

компонентов в пробах;

со – концентрация тоже компонента при идеальном

распределении;

i – общее число взятых проб.

Смешивание характеризуется изменением со-

стояния однородности массы во времени. Об интен-

сивности смешивания можно судить по конкретному

виду функциональной зависимости

KJ=f (τ) (2)

где τ – продолжительность смешивание.

Результаты анализа экспериментальных дан-

ных для смеси с 20 % содержанием ключевого компо-

нента при Δ=0,5·10-3м представлены ниже на рис. 2.

По представленным зависимостям можно сде-

лать вывод, что реализация нелинейного режима ра-

боты благотворно сказывается на качестве смеси. При

общей интенсивности смешивание протекает эффек-

тивней при использовании нелинейных колебаний, ко-

гда коэффициент неоднородности смеси имеет более

низкие значения. При этом смешивание является более

стабильным (наблюдается воспроизведение достигну-

того композицией равновесного состояния).

Из всего вышесказанного можно сделать вывод

о целесообразности использования режима нелиней-

ных колебаний при смешивании дисперсных материа-

лов. Представленная конструкция смесителя отлича-

ется относительной простотой и надёжностью. Так же

она предполагает возможность замены смесительной

ёмкости на ёмкость другого объёма или формы.


74

а

б

а–при гармонических колебаниях; б - при нелинейных колебаниях;

Рисунок 2 – Изменение коэффициента неоднородности смеси во время смешивания


1. М.В. Коробчук, Вибрационое смешивание дис-

персных материалов при наложении нелиней-

ных колебаний: дис....канд. тех. наук: 05.17.08.:

защищена 15.05.12: утверждена 15.12.12 /Ко-

робчук Максим Васильевич. – Санкт-Петербург

2012. – 168 с.

2. Hu H.Y. Design of elastic constraints from view

point of nonlinear dynamics //Chinese Journal of

Mechanical Engineering. 1996. vol. 9. P. 135-142.

3. Jin J., Guan L. Fourier series solution of forced

vibration of a multi-degree-of-freedom system with

piecewise-linear elastic elements. //Journal of

Vibration Engineering. 2003 vol. 16, P. 373-378.

4. Luo C. J. The mapping dynamics of periodic

motions for a three-piecewise linear system under a

periodic excitation //Journal of Sound and

Vibration. 2005. vol. 283(3-5). P. 723-748.

5. .Ma Q., Kahraman A. Period-one motions of a

mechanical oscillator with periodically time-

varying, piecewise-nonlinear stiffness. /Journal of

Sound and Vibration. 2005. vol. 284(3-5). P. 893-

914.


75

ТРАНСПОРТ И СВЯЗЬ, КОРАБЛЕСТРОЕНИЕ

До Куанг Хай, Чан Нгок Ту

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ СИЛ ВТОРОГО ПОРЯДКА НА ЗНАЧЕНИЙ АМПЛИТУД ПОПЕРЕЧНОЙ КАЧКИ

кандидат технических наук, Кораблестроительный факультет, Вьетнамский Морской

университет, Вьетнам

STUDY EFFECTS OF NON-LINEAR FORCES OF THE SECOND ORDER UPON THE VALUES OF SHIP’S TRANSVERSE MOTION AMPLITUDE Do Quang Khai, PhD, Shipbuilding faculty, Vietnam Maritime university, Vietnam. Tran Ngoc Tu, PhD, Shipbuilding faculty, Vietnam Maritime university, Vietnam.

АННОТАЦИЯ эта статья описывает численное решение системы дифференциальных уравнений качки судна на ре-

гулярном волнение с учетом нелинейных сил второго порядка. ABSTRACT This paper describes a numerical solution of the system of differential equations for the general case of transversal

ship motion in regular waves accounting for the non-linear forces of the second order. Ключевые слова: нелинейная поперечная качки судна, гидродинамические силы, регулярное волнение. Keywords: non-linear transversal ship motion, hydrodynamic forces, regular waves.

1. Введение

Определение характеристик движения судна на

волнения является основным и важнейним этапом при

оценке его мореходности. Возрасшие с развитием тео-

рии корабля требования к точности расчетов характе-

ристик мореходности кораблей и судов и надежной

оценке безопасности судна в штормовых условиях

приводят к необходимости уточнения дифференци-

альных уравнений, описывающих поведение судна на

взволнованной поверхности, и переходу от линейных

подходов и методов исследования к более точным ме-

тодом не линейной теории качки. Построение методов и алгоритмов расчета не-

линейной качки судов на волнении требует, в свою очеред, уточнения структуры гидродинамических сил (ГДС) за счет таких типов нелинейностей, как налич-ние компонентов высшего порядка малости в потенци-але скорости движения жидкости и в интеграле Ла-гранже – Коши для давления. В общем случае данная задача вляется трехмерной. Но поскольку решение пространственной нелинейной потенциальной гидро-динамической задачи теории качки связано со значи-тельными вычислительными трудностями, обычно ис-пользуется метод плоских сечений, который своди ре-шение трехмерной задачи к плоской гидродинамиче-ской задаче о поперечной качке контура на регуляр-ном волнении с учетом нелинейных граничных усло-вий на поверхности контура и на свободной поверхно-сти жидкости, отражающих гидродинамическую взаи-мосвязь между набегающим, диффрагированным и

вызванным отдельными видами колебаний волне-нием.

Нелинейные задачи о колебаниях плоских кон-туров были рассмотрены в ряде работ [1,2,3]. В боль-шинстве из них решение строилость методом интгральным уравлений, применение которого зача-стую приводит к нерегулярным, скачкообразным, ре-зультатам при вычислении нелинейных горизонталь-ных сил и моментов.

В настоящей работе рассмотривается метод рас-чета нелинейной поперечной качки судна, основанный на применении методов малого параметра, теории функций комплесного переменного, метода плоских сечений и свободный от перечисленных недостатков.

2. Метод расчета нелинейной поперечной качки судна

Определение нелениейных ГДС основано на решении плоской нелинейной задачи о колебаниях контура на регуляном волнении, для реализации кото-рого вводится четыры малых параметра, характеризу-ющих относительные амплитуды волнового движения жидкости, поперечно-гозизонтальных (ПГК), верти-кальных (ВК) и бортовых колебаний (БК) контура:

(1) (1) (1)

7 2 3 4; ; ;1

Wa

b b b rad

Тогда потелциал скорости движения жидко-сти с точностью до второго порядка малости можно представить в виде следующей суперпозиции:

(1) (2) (1) (1) (1) (1)

7 0 7 2 2 3 3 4 4

2 (2) (2) 2 (2) 2 (2) 2 (2) (2) (2) (2)

7 7 0 7 2 22 3 33 4 44 2 7 2,0 7 3 7 3,0 7 4 7 4,0 7

(2) (2)

2 3 23 2 4 24 3 4 34

( , , , ) { [ ( , ) ( , )] }

{ [ ]

j t

ix y t x y x y e

(2) 2} .j te

(1)


76

Суммарные нелинейные силы и момент вто-

рого порядка, действующие со стороны жикодсти на

колеблющийся контур, с учетом введенных малых па-

раметров и выражения (1), будут иметь вид:

(2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2)

22 44 23 34 77 2,0 7 3,0 7 4,0 7 ;H H H H H H H H HF F F F F F F F F

(2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2)

22 44 23 34 77 2,0 7 3,0 7 4,0 7 ;V V V V V V V V VF F F F F F F F F

(2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2)

22 44 23 34 77 2,0 7 3,0 7 4,0 7 ,X X X X X X X X XM M M M M M M M M

(2)

где индексы 0, 2, 3, 4, 7 обозначены набегающее вол-

нение, поперечно-горизонтальные, вертикальные,

бортовые колебания и диффрагированное волнение.

Первые четыре составляющие в выражениях

(2) представляют нелинейные инерционно-демпфиру-

ющие силы и моменты, обусловленные изолирован-

ными ПГК и БК на тихой воде, а также взаимодей-

ствием ПГК и ВК и ВК и БК. Последние четыре со-

ставляющие отностятся к возмущающим силам и мо-

ментам, обусловленным взаймодействием набегаю-

щего, диффрагированного и вызванного поперечно-

горизонтальными, диффрагированного и вызванного

поперечно-горизонтальными, вертикальными и борто-

выми колебаниями волнения. Для определения всех

перечисленных составляющих нелинейных ГДС необ-

ходимо решить 10 нелинейных граничных задач реа-

лизуется с учетом нелинейных граничных условий на

свободной поверхности жидкости на контуре [5,6,7] и

основано на представлении соответствующего потен-

циала второго порядка в виде суперпозиции двух

функций (2) ,G W

(3)

первая из которых удовлетворяет граничному условия

на свободной поверхности, а вторая – граничому усло-

вию на контуре.

Задача определения функций W основана на ис-

пользовании решения Вехаузена-Лайтона [4], а функ-

ций G на методе гидродинамических особенностей

[5,6,7].

В соответствии с разложением (1), гидродина-

мическое давление на поверхности контура будет

определяться следующим образом:

2 2

(1) (2) (1) 2 2

3 4 4

(1) (1) (2) (1) (1)

2 4 3 4

( , , ) { ( ) ( ) ( , , ) 0.5 ( )

[ ( ) ( )] [ ( ) ( )] 0,5[ ]}.

t

tx ty t x y

p x y t p p g t gx t x y t gy t

t y t t x t

(4)

Каждая из составляющих нелинейных сил и мо-

мента, входящих в (2) определяется постредством ин-

тегрирования выражения (4) и последующего группи-

рования составляющих, пропоциональных одиноко-

вым степеням малых параметров.

Система дифференциальных уравнений попе-

речной качки судна с учетом нелинейных сил второго

порядка будет имет вид:

(1) (2) 2

22 22 24 24

(1) (2) 2

33 33

(1) (2) 2

44 44 42 42 0

( ) ;

( ) ;

( ) .

j t j t

H H

j t j t

V V

j t j t

xx X X

M F e F e

M gS F e F e

J Mgh M e M e

(5)

Ее решение в соответствии с правой частью имет бигамоническую форму

(1) (1) (2) (2)

2

(1) (1) (2) (2)

2

(1) (1) (2) (2)

4

( ) sin( ) sin(2 );

( ) sin( ) sin(2 );

( ) sin( ) sin(2 ).

t t t

t t t

t t t

(6)

Дважды дифференцируя выражения (6), под-

ставляя найденные производные в ситему (5) и при-

равнивая коэффициенты при соответствующих функ-

циях времени, получаем две системы уравнений отно-

сительно неизвестных амплитуд первых (1) (1) (1), ,

и вторых гармоник (2) (2) (2), ,

, со-

ответственно. Следует отметить, что вторая из полу-

ченных систем вследствие зависимости суммарных

нелинейным систем и момента от амлитуд (1) (1) (1), ,

может быть решена только после ре-

шения первой системы.

3. Пример расчета

На основании вышеизложенного материала

автором были проведены расчеты поперечной качки

судов различного типов. На рис.1 и 2 представлены ре-


77

зультаты расчетов амплитудно-частотных характери-

стик (АЧХ) первых (1) (1) (1), ,

и вторых (2) (2) (2), ,

гармоник и суммарные АЧХ бортовой,

вертикальной и поперечно-горизонтальной качки

навалочного судна «Капитан Гусев» и теплоход «Лю-

бовь Орлова», основаные характеристики которых

приведены в табл.1.

Таблица 1

Основные характеристики судов

Судно L, m B, m T, m СВ CWP Zg, m h0, m

««Капитан Гусев» 111,45 16,4 4,8 0,798 0,896 4,19 3,09

«Любовь Орлова» 90,00 16,2 4,65 0,598 0,732 5,76 1,143

Анализ полученных результатов позволил сде-

лать следующие основаные выводы:

1. Для АЧХ бортовой и вертикальной качки, вы-

численных с учетом нелинейных сил в отличие

от АЧХ, полученнх по линейной теории, харак-

терно наличие ультагармонических резонансов.

Даные резонансы имеет место в области частот

волнения, в два раз меньших собственных ча-

стот вертикальной и бортовой качки соответ-

ственно (рис.1, а, б; рис.2, а, б) и обусловлены

наличием бигармонических сил и моментов

второго порядка в правой части системы (5).

Влияние нелинейных факторов в зоне ультра-

гармонического резонансного режима может

достигать более 50% в случае бортовой качки и

40% в случае вертикальной.

2. В случае бортовой качки влияние нелинейности

существенно увеличивается при уменьшении

метацентрической высоты. Это связано с

уменьшением доли линейных составляющих в

суммарном силовом воздействии на судно.

3. АЧХ поперечно-горизонтальной качки не

имеют не каких резонанансных режимов (рис.1,

в; рис.2, в), что объясняется отсутствием вос-

становливающих сил. Влияние не линейных

факторов для данного вида качки проявляется в

низкочастотной области и может достигать 10 –

15%.

4. Влияние нелинейных ГДС второго порядка на

кинематические характеристики поперечной

качки увеличивается отношения В/Т судна. Так,

для теплохода «Любовь Орлова» (В/Т=3,5)

наблюдается наибольшее проявление нелиней-

ности в области ультрагармонических резонан-

сов бортовой и вертикальной качки.

5. Увеличение скорости хода приводит к умень-

шению влияния нелинейных факторов в случае

бортовой качки из-за увеличения демпфирова-

ния, а также к уменьшению АЧХ вторых гармо-

ник вертикальной качки.

Рис.1. Амплитудно-частотные характеристики поперечной качки теплохода «Любовь Орлова»

(Т=4,65 м, h0=1,143 м): а – бортовая качка; б – вертикальная; в – поперечно-горизотальная.

Отделено было проведено исследование влия-

ния потенциалов второго порядка на значения кинема-

тических характеристик качки. Для этого все состав-

ляющие нелинейных гидродинамических сил и мо-

ментов рассчитывались без учета соответствующих

потенциалов второго порядка. Рассчитанные при ука-

занном допущении АЧХ для навалочного судна «Ка-

питан Гусев» представлены на рис.2. Из представлен-

ных результатов видно, что отсутствие решени нели-

нейных задач второго порядка приводит к резкому

уменьшению беразмерных амплитуд вертикальной и

бортовой качки / Wa и

/ в области ультра-

гармонических резонансных режимов и некоторому

незначительному увеличению в области основного. В

случае поперечно-горизонтальной качки влияние не-

линейных факторов вообще стремится к нулю

(рис.2, в).


78

Рис.2. Амплитудно-частотные характеристики поперечной качки наволочного судна «Капитан Гусев» (Т = 4,8

м, h0 = 3,09 м): а – бортовая качка; б – вертикальная; в – поперечно-горизотальная.

Таким образом, расчет нелинейных гидродина-

мических сил и моментов невозможен без решения

нелинейных задач второго порядка и учета соответ-

ствующих потенциалов.

Исследование роли отдельных видов качки в

образовании нелинейным факторов показано на при-

мере расчетов амплитудно-частотных характеристик,

проведенных для теплохода «Любовь Орлова». Для

этого аплитудно-частотные характеристики бортовой (2) 2( ) / ( ), /wb a и поперечно-горизонтальной

качки (2) 2 2( ) / , /W Wb a a расчитывались без учета

составляющих нелинейных горизонтальной силы и

момента, обусловленых вертикальной качкой. Из пра-

вой части системы (5) были исключены (2) (2) (2) (2) (2) (2)

37 23 34 37 23 34, , , , , .H H H X X XF F F M M M АЧХ верти-

кальной качки (2) 2( ) / , /W Wb a a были рассчитаны

без учета составляющих, обусловленных бортовой

качкой -

(2) (2) (2)

44 24 4,0 7, ,V V VF F F . Результаты расчетов

АЧХ, полученных при указанных допущениях, приве-

дены на рис.3, из которых видно, что отсутствие учета

составляющих нелинейных сил, обусловленных вер-

тикальной качкой приводит к некоторому увеличению

амплитуд бортовой и поперечно-горизонтальной

качки (рис.1, а и в). Отсутствие учета составляющих

суммарной вертикальной силы, обусловленных борто-

вой качкой

(2) (2) (2)

44 24 4,0 7, ,V V VF F F приводит к резкому

уменьшению значений безразмерных амплитуд вто-

рой гармоники (2)

в 4 раз и к уменьшению суммар-

ной безразмерно амплитуды / Wa в 1,3 раза в зоне

ультрагармонического резонансного режима (рис.1,

б). Из вышесказанного ясно, что при взаимодействии

бортовой и вертикальной качки наблюдается их обрат-

ное влияние друг друга: бортовая качка приводит к

увеличению амплитуд вертикальной, в вертикальная,

наоборот, уменьшает амплитуды бортовой.

6. Заключение

Проведенное исследование показано, что учет

нелинейных сил при расчете поперечной качки позво-

ляет выявить допольнительный резонансный режим и

уточнить расчеты, получаемые по линейной теории.

Литературы

1. Kyozuka Y. Experimental Study on Second-Order

Forces acting on cylindrical body in waves. – Proc.

Of the 14th Symp. On Naval Hydrodymanics, Ann

Arbor, 1992, p.313-382.

2. Papanikolaou A. On Calculation of Nonlinear

Hydrodynamic Effects in Ship Motion //

Schiffstechnik, 1984-Bd31. – p.91-129.

3. Potash R.L. Second theory on oscillating cylinders

// J.S.R. – 1971. Vol.15. – N.4.

4. Wehausen J. V., Laitone E.V. Surface waves //

Encyclopedia of physics. Berlin, 1960. – vol.9. –

p.482-490.

5. Семенова В.Ю. Исследование и разработка про-

грамм расчета нелинейных гидродинамических

сил, возникающих при колебаниях контуров ко-

рабельной формы на свободной поверхности

жидкости. Дисс. на соискание уч. степени канд.

техн. наук. СПбГМТУ, 1999.

6. Семенова В.Ю. Расчет нелинейных возмущаю-

щих сил второго порядка, возникающих при

воздействии контуры произвольной формы. –

Сб. докл. МОРИНТЕХ. СПб., 2001.

7. Семенова В.Ю. Определение амлитудно-ча-

стотных характеристик различных видов коле-

баний плоских контуров на регилярном волне-

нии с учтом нелинейных сил. – Сб. докл. МО-

РИНТЕХ. СПб. 2003.


79

СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА

Шакиров И. Ф.1, Гарифуллин Д. Р.2

ИССЛЕДОВАНИЕ МАССИВА ГРУНТА, УКРЕПЛЕННОГО НАПОРНОЙ ЦЕМЕНТАЦИЕЙ 1кандидат технических наук, доцент, Казанский государственный архитектурно-строитель-

ный университет, г. Казань 2Студент, Казанский государственный архитектурно-строительный университет, г. Казань

RESEARCHES OF GROUND ARRAY STRENGTHENED BY PRESSURE CEMENTATION

Shakirov Ildus Fatihovich, Candidate of Technical Sciences, assistant professor, The Kazan State University of

Architecture and Engineering, Kazan

Garifullin Dinar Rafikovich, student, The Kazan State University of Architecture and Engineering, Kazan

АННОТАЦИЯ

В статье приводятся результаты лабораторных исследований напряженного состояния и характери-

стик массива песчаного грунта после укрепления методом напорной инъекции цементного раствора.

ABSTRAKT

The article presents the results of laboratory researches of stress condition and the characteristics of sandy ground

array after strengthening by injection of cement mortar under the pressure.

Ключевые слова: грунт, напорная цементация.

Keywords: soil, pressure cementation.

Одним из способов улучшения строительных

свойств грунтов является инъекция цементного рас-

твора в массив грунта. В малопроницаемых грунтах

этот метод получил название высоконапорной цемен-

тации. В результате нагнетания цементного раствора

под давлением в малопроницаемые грунты происхо-

дит улучшение физико-механических характеристик

грунтов за счет их уплотнения и образования в мас-

сиве жесткого армирующего каркаса из затвердевшего

раствора [1, с.57].

В настоящее время в строительстве метод

напорной цементации получил широкое распростра-

нение, особенно при укреплении грунтов основания

существующих зданий и сооружений. Несмотря на

это, в литературе мало данных о методике определе-

ния характеристик грунтового основания после укреп-

ления вышеуказанным способом.

Для исследования изменения напряженно-де-

формированного состояния грунтового массива после

его укрепления напорной цементацией были прове-

дены лотковые испытания в лаборатории кафедры

«Основания, фундаменты, динамика сооружений и ин-

женерная геология» Казанского государственного ар-

хитектурно-строительного университета.

Эксперименты проводились в лотке с разме-

рами 100 х 100 х 100 см, массив грунта создавался из

маловлажного мелкозернистого песка. После послой-

ной отсыпки с уплотнением грунт имел следующие

физико-механические характеристики: плотность

ρ=1,48г/см3, влажность W=3%, коэффициент пористо-

сти е=0,843 д.е., угол внутреннего трения φ =26º, мо-

дуль деформации E=11,0 МПа. При отсыпке грунта на

глубине 20 см был установлен плоский штамп с разме-

рами в плане 30 х 30 см, а также установлены инъек-

торы из пластиковых трубок, которые в зоне инъекции

(на участке длиной 500 мм) имели отверстия диамет-

ром 3 мм, шагом 50 мм.

В качестве раствора для инъекции был исполь-

зован цементный раствор с водоцементным отноше-

нием 0,7 с добавкой суперпластификатора С-3 в коли-

честве 0,3% от общего объема цемента. Для приготов-

ления раствора применялся портландцемент марки

400. Нагнетание цементного раствора в грунт произво-

дилась постепенно отдельными порциями, всего по 4

литра на инъектор.

Общий вид испытательной установки показан

на рисунке 1, схема размещения инъекторов, штампа и

контрольно-измерительных приборов приведена на

рисунке 2.

В результате инъекции цементного раствора и

его последующего твердения в массиве грунта образо-

вываются грунтоцементные столбы, которые имеют

переменное по высоте сечение (рисунок 3). Вокруг

грунтоцементных элементов происходит значитель-

ное уплотнение грунта, это уплотнение отчетливо вы-

деляется при откопке в виде цилиндрических столбов.

Размеры поперечного сечения грунтоцементного

столба при инъекции раствора в количестве 4 литров

на участке высотой 50 см составляет 15 – 23 см, диа-

метр уплотненной зоны – 20-26 см. Распространение

раствора за пределы грунтоцементных столбов в виде

язычков было незначительным.

График изменения плотности грунта после инъ-

екции цементного раствора приведен на рисунке 4.

Увеличение плотности грунта в среднем составила

4%, в зоне интенсивного уплотнения - до 11%.


80

После твердения инъекционного раствора про-

водились испытания массива грунта вертикальной ста-

тической нагрузкой. Нагрузка на штамп при испыта-

ниях укрепленного массива прикладывалась ступе-

нями по 90 кг, что соответствует давлению под штам-

пом 10 кПа.

Напряжения, возникающие в грунтовом мас-

сиве при инъекции раствора и при нагружении штампа

определялись объемными датчиками давления, осадки

штампа – прогибомерами, деформации поверхности

грунта – индикаторами часового типа.

Рисунок 1. Общий вид испытательной установки.

Рисунок 2. Схема установки инъекторов, штампа и грунтовых датчиков в массиве грунта

Рисунок 3. Форма грунтоцементного элемента и уплотненная зона грунта


81

Рисунок 4. График изменения плотности грунта

0

50

100

150

200

250

300

-500 -250 0 250 500

кПапосле инъекции Р=120кПа Р=240кПа Р=290кПа

0

50

100

150

200

-500 -250 0 250 500

кПа

0

50

100

150

-500 -250 0 250 500

кПа

Рисунок 5. Вертикальные напряжения в грунте после инъекции раствора и при нагружении штампа

(на отметках -0,20; -0,45; -0,70 м)


82

Характер изменения вертикальных напряжений

в разных точках массива при цементации и нагруже-

нии штампа представлены на рисунке 5. Из графиков

видно, что в результате инъекции раствора во всех точ-

ках массива происходит увеличение сжимающих

напряжений. Наибольшие напряжения возникают в зо-

нах, расположенных ближе к образовавшимся грунто-

цементным элементам. При нагружении штампа про-

исходит перераспределение напряжений, напряжения

в зоне приложения нагрузки возрастают, а в уплотнен-

ных при инъекции зонах уменьшаются.

Графики зависимости осадки штампа от давле-

ния представлены на рисунке 6.

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 240 260 280 300 320 340 360 390P,кПа

S, см

испытание неукрепленного массива испытание укрепленного массива

Рисунок 6. Графики зависимости осадки штампа от давления

В проведенных экспериментах зафиксировано

увеличение модуля деформации грунта в результате

инъекции цементного раствора до 64%, которое про-

изошло в основном за счет уплотнения грунта. Обра-

зовавшиеся при нагнетании раствора грунтоцемент-

ные элементы располагались за пределами штампа и

не оказывали существенного влияния на деформации

грунта под штампом. Поэтому можно предположить,

что общий модуль деформации всего массива с учетом

армирующих грунтоцементных элементов будет зна-

чительно выше.


1. Шакиров И.Ф., Махпиров Д.А. Эксперимен-

тальные исследования песчаных грунтов,

укрепленных напорной цементацией. // Геотех-

ника. Теория и практика. Общероссийская кон-

ференция молодых ученых, научных работни-

ков и специалистов // Межвузовский тематиче-

ский сборник трудов; СПбГАСУ. – СПб., 2013.

– с. 57-61.

2. Ланис А.Л. Использование метода напорной

инъекции при усилении земляного полотна же-

лезных дорог. Дис. канд. техн. наук. Москва,

2009. 156 с.


83

СЕЛЬСКОЕ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО,

АГРОИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

Любчич В. А.1, Журавлёва М. Н.2

ИТНЕГРАЦИЯ ГЕОИФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И БУХГАЛТЕРСКОГО УЧЁТА 1 кандидат тех. наук, доцент, Оренбургский государственный аграрный университет, Оренбург 2кандидат экономических наук, доцент, Оренбургский гос. аграрный университет, Оренбург

ITNEGRATSIYA GEOIFORMATSIONNYH TECHNOLOGY AND ACCOUNTING

Lyubchich Vladimir Aleksandrovich, Candidate of Technical Sciences, Orenburg State Agrarian University, Orenburg

Zhuravlova Marina Nikolaevna, Candidate of Economics, Orenburg State Agrarian University, Orenburg

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены актуальные вопросы внедрения ресурсосберегающих технологий точного зем-

леделия в агропромышленном комплексе России. Раскрыт полный цикл работ в системе точного земледелия.

Особое внимание уделено автоматизации бухгалтерского учёта.

ABSTRACT

In the article discussed the topical issues of introduction of resource-saving technologies of precision farming in

the agricultural complex of Russia. Revealed the full cycle of works in precision farming system. Special attention is paid

to the automation of accounting.

Ключевые слова: этапы точного земледелии; геоинформационные технологи; автоматизация бухгал-

терского учёта; управление предприятием.

Key words: stages of precision farming; geoinformation technologies; automation of accounting; business

management.

В настоящее время точное земледелие следует

воспринимать как стратегию менеджмента с использо-

ванием информационных технологий для оптималь-

ного (точного) управления сельскохозяйственным

предприятием на современном этапе.

Понятие точного земледелия, как оптималь-

ного (точного) управления сельскохозяйственным

предприятием, наиболее полно раскрывает его суть.

Многие специалисты сельскохозяйственного произ-

водства в настоящее время используя один из элемен-

тов комплекса для осуществления идеи точного земле-

делия уже воспринимают это как «точное земледелие»

в полном объеме. Что не соответствует действительно-

сти и является лишь одним из этапов реализации ТЗ

(точного земледелия).

Анализ научной литературы и опыта внедрения

ТЗ в нашей стране и за рубежом показывает, что ни на

одном предприятии (ни в одном агрохолдинге) ТЗ в

полном объеме еще не используется. Есть определен-

ный опыт внедрения отдельных этапов в Германии,

Америке, Канаде, Новой Зеландии и др. В нашей

стране – Агрофизический институт Россельхозакаде-

мии г. Санкт-Петербург, Самарская сельхозакадемия,

СНИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова, ЗАО «Ев-

ротехника» г. Самара, РГАУ-МСХА им. К.А. Тимиря-

зева, «Оренбург-Иволга» и др. И лишь Оренбургский

ГАУ наиболее приближен к использованию на прак-

тике и в учебном процессе всех этапов ТЗ, о чем гово-

рил в своем выступлении д-р. В.С. Буксман – регио-

нальный менеджер компании «AMAZONEN-

WERKE» (Германия), на презинтации Научно-образо-

вательного центра ресурсосберегающих технологий и

точного земледелия ОГАУ в 2010 г. – «Это первый в

России центр, оснащенный полным набором техники

и программного обеспечения, позволяющими осу-

ществлять весь комплекс работ в системе точного зем-

леделия».

С тем, чтобы освоить (внедрить на производ-

стве) весь комплекс работ в системе ТЗ необходимо

осуществить одиннадцать шагов (этапов): 1- точное

(параллельное) вождение по полю сельскохозяйствен-

ных агрегатов без маркеров при помощи навигацион-

ных систем на всех технологических операциях: обра-

ботка почвы, посев, внесение минеральных удобрений

и обработка посевов средствами защиты растений. К

преимуществам параллельного вождения относятся:

рост производительности агрегатов на 13…20%, уве-

личение наработки агрегатов в 1,5…1,8 раза за счет

выполнения работ в ночное время и в условиях плохой

видимости, сокращение расхода удобрений, химика-

тов и ГСМ до 20% из-за отсутствия перекрытий,

уменьшение металлоемкости и габаритов агрегатов,

повышение их маневренности и производительности,

снижение уплотняющего воздействия на почву из-за

отсутствия маркеров, снижение утомляемости меха-

низаторов; 2- картография и топография сельхозуго-

дий. Эффективность управления сельхозпредприя-

тием подразумевает точное знание площадей хозяй-

ства, что отражается на точном определении количе-

ства семян, удобрений, ядохимикатов, ГСМ, количе-

стве техники и механизаторов, заработной плате, нало-

гах и других показателях.


84

По электронным картам сельхозугодий пред-

приятия (хозяйства) ведется точный учет расходных

материалов, учитываются площади, занимаемые от-

дельными культурами по годам, создается история по-

лей и севооборотов, ведется отчетность и документи-

рование по всем технологическим операциям;

3-картирование урожайности культур. Такие

карты для агрономов и руководителей хозяйств бес-

ценны, т.к. позволяют контролировать не только коли-

чество собранного урожая, но и правильно планиро-

вать агротехнические мероприятия и принимать выве-

ренные решения, более дифференцированно осу-

ществлять технологии возделывания культур на кон-

кретном поле (участке).

Картирование урожайности позволяет значи-

тельно сократить количество почвенных проб при аг-

рохимическом обследовании полей. Делать забор этих

проб на поле с «хирургической точностью» по коорди-

натам точек в границах «проблемных» (интересующих

нас) участков поля, с сохранением в памяти полевого

компьютера мест забора образцов на многие годы. По-

лученные цифровые карты урожайности совместно с

картами агрохимического обследования лежат в ос-

нове создания технологических карт дифференциро-

ванного внесения удобрений (пестицидов); 4- отбор

почвенных проб для агрохимического картирования.

Для этих целей нами используется автоматический

пробоотборник немецкой фирмы Fritzmeier Profi90,

полевой компьютер с GPS приемником и программное

обеспечение SMS; 5-агрохимический анализ почвы; 6-

разработка карт плодородия; 7- разработка карт – за-

даний для дифференцированного внесения удобрений

(пестицидов) в режиме off-line. Для этого использу-

ются электронные карты урожайности, карты плодо-

родия, конкретные данные об удобрениях (вид, содер-

жание действующего вещества, потребность кг/га).

Уровень урожайности, действительное и заданное

(расчетное) значение питательного элемента, коорди-

наты участков заносятся в программу SMS Advanced,

которая создает карту-задание для дифференцирован-

ного внесения материала, в которой содержатся про-

странственно привязанные с помощью GPS дозы агро-

химикатов для каждого элементарного участка поля.;

8- дифференцированное внесение твердых удобрений

в режиме off-line. Одновременно решаются и экологи-

ческие проблемы: предотвращение перенасыщения

пестицидами продукции, ненанесение вреда почве,

растениям, рекам и грунтовым водам, а в конечном

итоге, человеку. [2]

9- дифференцированное внесение твердых

(жидких) удобрений в режиме on-line. Для этого пред-

варительно агрономом формулируются агротребова-

ния на выполнение операции по внесению удобрений

(мелиорантов), а соответствующая доза на каждом

участке поля определяется непосредственно во время

выполнения технологического процесса внесения. Аг-

ротребования в данном случае – это количественная

зависимость дозы агрохимикатов от показаний дат-

чика сельскохозяйственного агрегата, сканирующего

посев. 10 – мониторинг сельскохозяйственной техники

в режиме on-line. Система CLAAS TELEMATICS,

установленная на комбайне Lexion 540, при помощи

мобильной сети и Интернета передает данные о работе

конкретной машины на диспетчерский пункт предпри-

ятия. Система TELEMATICS позволяет контролиро-

вать место нахождения комбайна (осуществляет ли он

рабочий процесс или стоит), производительность,

намолот, влажность зерна, места выгрузки бункеров,

места остановок комбайна, время простоев, время ра-

бочего цикла, холостые переезды, расход топлива на

холостые переезды и выполнение обмолота, картиро-

вание урожайности. 11- оперативный контроль ресур-

сов и точное управление предприятием на основе ав-

томатизированных сбора и обработки агротехнологи-

ческих данных, учета и планирования. (Рис.1) [1]

Для этих целей в настоящее время сотрудни-

ками Центра ресурсосберегающего и точного земледе-

лия ведется интенсивная работа по созданию специ-

альной версии бухгалтерского учета: «1С в системе

точного земледелия» и программного обеспечения,

позволяющего в режиме on-line передавать необходи-

мые данные из программы AGRO-MAP в программу

1С.

Автоматизация обработки полученной инфор-

мации обеспечит не только оперативно контролиро-

вать финансовые потоки, производственные ресурсы и

факты хозяйственной деятельности, но и проанализи-

ровать их. Получаемые данные могут использоваться

в качестве инструмента имитационного моделирова-

ния, позволяющего прогнозировать вариантность по-

следствий управленческих решений. Значительным

плюсом платформы 1С является её широкое распро-

странение. Применение данного комплекса в Научно-

образовательном центре ресурсосберегающего и точ-

ного земледелия позволит:

Создать картографическую основу хозяйства;

Вести учет сельскохозяйственных угодий и ис-

торию полей;

Обеспечить контроль перемещений автотранс-

порта и сельхозтехники;

Планировать и учитывать механизированные

работы;

Производить обмен информацией с внешними

программами;

Публиковать данные в сети Internet;

Автоматизировать учет деятельности сель-

хозпредприятия. [3]

Импорт и экспорт данных в 1С позволит сфор-

мировать следующие виды экономической информа-

ции:

выполнение работ по технико-экономическому

планированию растениеводства, которое вклю-

чает составление структуры посевных площа-

дей, расчет выпуска продукции с учетом каче-

ства и сортности, целевое распределение про-

дукции, определение потребности почв в удоб-

рениях, составление технологических карт по-

левых работ и проч.;

составление бюджетов предприятия с использо-

ванием данных технико-экономического плани-

рования растениеводства, детальное планирова-

ние показателей и бюджетов всех подразделе-

ний, фиксирование их исполнения, выявление


85

причин отклонений факта от плана; формирова-

ние прогнозного аналитического баланса, бюд-

жета доходов и расходов, бюджета движения

денежных средств;

ведение бухгалтерского и налогового учета с

использованием путевых листов и учетных ли-

стов трактористов-машинистов в соответствии

с принятыми отраслевыми формами, агрегиро-

вание данных о выполненных работах, расходе

горючего и начисленной заработной плате.[4]

Для широкого внедрения ТЗ в производство

необходимо научить сельхозтоваропроизводителей

(студентов): разрабатывать электронные карты полей

своего хозяйства, картировать урожайность возделы-

ваемых культур, обоснованно проводить агрохимиче-

ское обследование полей, химический анализ почвы и

разрабатывать электронные карты плодородия, разра-

батывать электронные карты-задания для дифферен-

цированного посева, внесения удобрений и пестици-

дов, дифференцированно сеять, вносить удобрения и

пестициды, использовать навигационные системы для

мониторинга техники и параллельного вождения, ра-

ботать с бортовыми компьютерами различных агрега-

тов и машин, оперативно вести учет, планирование,

бюджетирование и финансовую отчетность хозяйства.

К нерешенным проблемам, сдерживающим

внедрение точного земледелия в производство можно

отнести:

1. дефицит информации о преимуществах точного

земледелия,

2. затраты времени и средств на освоение точного

земледелия, повышение квалификации специа-

листов,

3. отсутствие на отечественном рынке роботизи-

рованной сельскохозяйственной техники, в том

числе, российского производства,

4. нет системы подготовки высококвалифициро-

ванных кадров и консультационных служб по

использованию высоких технологий в сельском

хозяйстве,

5. отсутствие отечественного программного обес-

печения,


86

6. низкую доходность сельскохозяйственных

предприятий.

Таким образом, точное земледелие в современ-

ных условиях позволяет решать агротехнические, эко-

номические, эксплуатационные, экологические, соци-

альные и управленческие задачи с использованием

геоинформационных систем, современных средств

связи, новейшего электронного инструментария и про-

граммного обеспечения. И, несмотря на существую-

щие проблемы, точное земледелие – будущее аграр-

ного производства.


1. www.gisinfo.ru

2. Якушев В.П., Иванов А.И., Якушев В.В., Кона-

шенков А.А. Реализация системы удобрения в

точном земледелии // Земледелие, №5, 2008

3. Харитонов С.А. Бухгалтерский и налоговый

учёт в «1С: Бухгалтерии8»//4-е издание

М.:1С:Паблишинг,2012

4. Баев Н.Г. Учёт налога на прибыль в 1С//

М.:1С:Паблишинг,2012


87

НАНОТЕХНОЛОГИИ И НАНОМАТЕРИАЛЫ

Иванова И. Н.1, Головачева Е. В.2, Махно П. В.2

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НАНОСТРУКТУРИРО-ВАННЫХ ЧАСТОТНО-СЕЛЕКТИВНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ В ОПТИЧЕСКОМ ДИАПАЗОНЕ

1младший научный сотрудник Южного федерального университета, г. Ростов-на-Дону 2канд.ф.-м. наук, доцент Южного федерального университета, г. Ростов-на-Дону

INVESTIGATION OF ELECTORDYNAMIC CHARACTERISTICS OF NANOSTRUCTURED FREQUENCY-SELECTIVE

SURFACES IN OPTICAL RANGE

Ivanova Irina Nikolaevna, Junior research scientist of Southern Federal University, Rostov-on-Don

Golovacheva Elena Valeryevna, Candidate of Science, assistant professor of Southern Federal University, Rostov-on-Don

Makhno Pavel Viktorovich, Candidate of Science, assistant professor of Southern Federal University, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

Исследованы 1-d и 2-d дифракционные решётки, содержащие тонкие диэлектрические и металлические

слои, в которых возможно возникновение плазмонного резонанса. Предложены дифракционные решётки со

свойствами резонансного поглощения и отражения. Показана возможность применения этих дифракционных

решёток в качестве сенсоров и для измерения диэлектрической проницаемости.

ABSTRACT

One- and two-dimensional diffraction gratings, containing thin dielectric and metallic layers with possible

appearance of Plasmon resonance, were investigated. The resonant absorbing and reflecting diffraction gratings were

proposed. The possibility of application of proposed diffraction gratings as sensors and for dielectric permittivity

measurement was shown.

Ключевые слова: наноструктура, дифракционная решётка, частотно-селективная поверхность, инте-

гральное уравнение, сенсор, резонансное поглощение и отражение.

Keywords: nanostructure, diffraction grating, frequency selective surface, integral equation, sensor, resonant

absorption, resonant reflection.

Частотно-селективные поверхности (ЧСП) оп-

тического диапазона представляют собой одномерные

(1-d) и двумерные (2-d) дифракционные решётки (ДР).

Оптические ЧСП используются в разработке солнеч-

ных батарей, различных сенсоров, эффективных све-

тоизлучающих устройств, камер с высоким разреше-

нием и т.д.

В данной работе исследованы 1-d и 2-d ДР, со-

держащие тонкие диэлектрические и металлические

слои, в которых возможно возникновение плазмон-

ного резонанса. ДР образованны плоскопараллель-

ными диэлектрическими слоями с потерями (число

слоёв lN), в произвольных SN

слоях расположены

периодические диэлектрические неоднородности пря-

моугольной формы. Периоды решётки - yxd , . Числа

lN, SN

- произвольные.

Элементарная ячейка исследуемой решётки

(рисунок 1) может содержать несколько полосок.

Рисунок 1. Элементарная ячейка исследуемой решётки.

Решётки с металлическими слоями и металли-

ческими неоднородностями в оптическом диапазоне

можно рассчитать, если ввести потери в диэлектрик.

Металл в оптическом диапазоне не является идеаль-

ным проводником, а имеет свойства плазмы твердого

тела, обусловленные наличием газа из свободных


88

электронов. Поэтому при решении задачи дифракции

электромагнитной волны оптического диапазона на

металлическом объекте необходимо учитывать поле

внутри образца.

Избежать процесса вычисления полей внутри

диэлектрических и металлических пленок возможно

при использовании метода приближённых граничных

условий (ПГУ) для диэлектрического слоя [1].

Получены парные сумматорные уравнения от-

носительно неизвестной плотности тока. Первая пара:

0,,,,exp1

0

12

,

11

, yxEZ

kiyxjyxigJgJ

dd

вн

xx

p

pq

q

pqpqypqpqx

yx

.

SyxyxEZ

kiyxjyxigJgJ

dd

вн

yy

p

pq

q

pqpqypqpqx

yx

,;0,,,,exp1

0

22

,

21

,

В этом случае поле внутри плёнки не рассматривается, плёнки считаются бесконечно тонкими, на них

выполняются граничные условия импедансного типа

tgtgtgtgtgtgtgtg HHnikZEEEEnZ

kiHH ,2,,2 201

0

,

где kZ ,0 - волновое сопротивление и волновое число

в вакууме, tt ss 1211 ,

, s , s , t – диэлектрическая, магнитная проницаемости и тол-

щина плёнки, 1 , 1 - диэлектрическая, магнитная проницаемости диэлектрика, в которой располагается

полоска, n

нормаль к плёнке, компоненты поля обо-

значены символами « », соответственно, сверху и снизу плёнки.

Вторую пару получаем из условия равенства нулю тока вне полосок:

SyxyxiJdd p q

pqpqx

yx

,;0,exp1

,

. Решение ищем методом Галеркина, при этом

токи на полосках выражаются через базисные функ-ции - полинома Гегенбауэра и Лежандра. Для одной полоски

0 0

2

23 221

2,

m n y

n

xx

mmnxl

yP

l

x

l

xCXyxj

,

,2

122

,01 0

2

23

m n yy

n

x

mmnyl

y

l

yC

l

xPYyxj

где yx ,

- поперечные, координаты, связанные

с осями полоски, mnmn YX , - неизвестные коэффици-

енты, 23

nC- полиномы Гегенбауэра, размеры полоски

yx ll . Токи вне полосок равны нулю. Задача дифракции электромагнитных волн ре-

шена строгим методом, основанным на численно-ана-литическом методе решения объемного интегро-диф-ференциального уравнения (ОИДУ) и методом при-ближенных граничных условий (ПГУ) для тонкого ди-электрического слоя.

Строгий метод основан на численно-аналитиче-ском методе решения ОИДУ. Неизвестными в ОИДУ являются компоненты напряжённости электрического поля внутри диэлектрических и металлических поло-сок. Способ получения ОИДУ для многослойных структур и их решения методом Галеркина для ДР с неоднородностями с эллипсоидальной формой попе-речного сечения описаны в [2].

В методе ПГУ полоски считаются бесконечно тонкими, на них выполняются граничные условия им-педансного типа. Получены парные сумматорные

уравнения относительно двумерного преобразования Флоке плотности тока на полосках. Уравнения ре-шены методом Галеркина, в котором использованы ба-зисные функции в виде полиномов Лежандра. В ме-тоде ПГУ ИДУ двумерные, а в ОИДУ трехмерные. По-этому время счёта методом ПГУ на один два порядка меньше, чем в методе ОИДУ.

Диэлектрическая проницаемость металлов в оп-тическом диапазоне для золота и серебра отличаются, значит и резонансные кривые для серебряной и золо-той решетки различные (рисунок 2).

Резонансы можно трактовать как резонансы по-верхностной волны (поверхностного плазмон - поля-ритона), распространяющейся в отрезке волновода, образованного металлическим слоем на подложке. Ко-эффициент замедления такого волновода уменьшается с увеличением толщины металла t (рисунок 2). По-этому плазмонный резонанс наступает при меньших длинах волн.

Проведено теоретическое исследование следу-ющей многослойной структуры: на подложку из SiO2 нанесён тонкий слой золота толщиной 100 нм, на ко-тором размещена одномерная периодическая решётка диэлектрических неоднородностей (показатель пре-ломления 1,77) высотой 175 нм (рисунок 3).


89

400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

3

12

1

23

2

13

1 2

3

1

3

2

R, T

, nm

Рисунок 2. Графики зависимости коэффициентов TR,

от длины волны для различных материалов: 1 – медь,

2 – серебро, 3 – золото. 200 yx dd

нм. t =15 нм, xl = 150, yl =50 нм.

Y=270 нм

T

d=175нм

Dy=540 нм

воздух

(вода)

диэлектрик n=1.77

SiO2

Золото t=100нм

диэлектрик n=1.77

Рисунок 3. Диэлектрическая решётка на тонкой металлической плёнке.

Для данной структуры проведены расчёты ко-

эффициента отражения R и коэффициента поглощения

P для s- и p- поляризованной падающей волны в диа-

пазоне длин волн от 600 до 100 нм. На рисунке 4 при-

ведены результаты, когда структура помещена в воз-

дух. Следует обратить внимание на пик поглощения в

районе 700 нм для p-поляризованной волны.

600 700 800 900 1000

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

R, s-pol

P, s-pol

R, p-pol

P, p-pol

4

3

2

1

R,P

, nm Рисунок 4. Расчеты в воздухе: зависимости коэффициента отражения (R) и поглощения (P) от длины волны.

Кривые: 1– R, s-поляризация; 2 – P, s-поляризация, 3 – R, p-поляризация; 4 – P, p-поляризация.


90

На рисунке 5 приведены результаты для ДР, по-

мещённой в воду. В результате резонанс поглощения

p-поляризованной волны сместился по длине волны к

780 нм, и значительно увеличилось пиковое поглоще-

ние s-поляризованной волны в районе 640 нм (при

этом смещение по длине волны резонанса p-поляризо-

ванной волны значительно заметнее, чем для s-поля-

ризации)

600 700 800 900 1000

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

4

3

2

1

R,P

, nm

R, s-pol

P, s-pol

R, p-pol

P, p-pol

Рисунок 5. Расчеты в воде: зависимости коэффициента отражения (R) и поглощения (P) от длины волны.

Кривые: 1– R, s-поляризация; 2 – P, s-поляризация, 3 – R, p-поляризация; 4 – P, p-поляризация.

ВЫВОДЫ

Задача о дифракции электромагнитных волн оп-

тического диапазона на двумерной решетке из метал-

лических полосок прямоугольной формы решена

двумя методами. Первый метод основан на численно-

аналитическом методе решения объемного интегро-

дифференциального уравнения. Неизвестными в

ОИДУ являются компоненты напряженности электри-

ческого поля внутри металлических полосок. Во вто-

ром методе использованы приближенные граничные

условия для тонкого диэлектрического слоя. В этом

случае поле внутри полосок не рассматривается, по-

лоски считаются бесконечно тонкими, на них выпол-

няются граничные условия импедансного типа. В этом

приближении задача сводится к решению более про-

стых парных интегральных уравнений относительно

плотности тока на полоске. Сравнение результатов

расчетов этими методами позволило обосновать кор-

ректность применения метода ПГУ для получения ос-

новных физических закономерностей.

При резонансе коэффициент прохождения бли-

зок к нулю, коэффициент отражения более 0.9, потери

в металлических полосках менее 10% от падающей

мощности. C увеличением толщины металлических

полосок уменьшается резонансная длина волны.

Результаты численного расчета демонстрируют

резонансное поглощение для рассмотренных ДР с тон-

кими металлическими слоями. При этом металличе-

ская решётка демонстрирует относительно более ши-

рокий диапазон, в котором наблюдаются близкие

нулю значения коэффициента прохождения, в то

время как диэлектрическая решётка на тонком метал-

лическом слое демонстрирует более острые и узкие ре-

зонансы. Изменяя параметры решётки, в том числе,

добавляя тонкий слой диэлектрика между решёткой и

металлической плёнкой, можно добиться смещения

резонанса. Также отмечена сильная зависимость поло-

жения резонансов от диэлектрической проницаемости

окружающей среды. Данный эффект может быть ис-

пользован при создании плазмонных сенсоров.

Работа выполнена при финансовой поддержки

проектной части внутренних грантов ЮФУ 2014 –

2016 г.г., № 213.01.-07.2014/08ПЧВГ.


1. Вайнштейн Л.А. Теория дифракции и метод

факторизации. M.: Сов. Радио, 1966.

2. Лерер А.М. // РЭ. 2012. Т. 57. №11. C.1160-1169.


91

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

Дементьев В. Б.1, Макаров С. С.2, Чекмышев К. Э.3, Макарова Е. В.4

ОХЛАЖДЕНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СТАЛЬНЫХ ЗАГОТОВОК ПОТОКОМ ЖИДКОСТИ

1доктор технических наук, профессор, ФБГУН Институт прикладной механики Уральского

отделения РАН, г. Ижевск 2кандидат технических наук, доцент, ФБГУН Институт прикладной механики Уральского

отделения РАН, г. Ижевск 3 Аспирант, ФБГУН Институт прикладной механики Уральского отделения РАН,г. Ижевск

4кандидат технических наук, ФГБОУ ВПО Ижевский Государственный технический

университет имени М.Т. Калашникова, г. Ижевск

THE COOLING OF HIGH-TEMPERATURE STEEL BLANKS BY LIQUID FLOW

Dementev Viacheslav, Doctor of Technical Sciences, Professor Institute of Applied Mechanics, Ural Branch of the Russian

Academy of Sciences, Izhevsk

Makarov Sergey, Ph.D., Associate Professor Institute of Applied Mechanics, Ural Branch of the Russian Academy of

Sciences, Izhevsk

Chekmyshev Konstantin, Post-graduate, Institute of Applied Mechanics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences,

Izhevsk

Makarova Elena, Candidate of Technical Sciences, Izhevsk State Technical University named after M.T. Kalashnikov,

Izhevsk

АННОТАЦИЯ

В работе приводятся результаты математического моделирования охлаждения металлической заго-

товки из конструкционной стали потоком жидкости. Приведены экспериментальные результаты применения

воды (водовоздушной среды) при спрейерной закалке высокоуглеродистой стали 60С2. Предложена конструк-

ция спрейера с возможностью создания водовоздушной среды.

ABSTRACT

The paper presents the results of mathematical modeling of cooling metal blanks from structural steel by fluid flow.

The experimental results of water (water-air medium) applying at quenching high carbon steel 60S2 by sprayer device are

presented. The sprayer design with the ability to create water-air medium is proposed.

Ключевые слова: термообработка, охлаждение, поток воды, водовоздушная среда, спрейерное устрой-

ство.

Keywords: heat treatment, cooling, water flow, water-air medium, sprayer device.

В металлургической и машиностроительной

промышленности при производстве изделий из метал-

лов и сплавов с целью обеспечения их качества приме-

няют различные виды термической обработки в зави-

симости от технологического процесса изготовления и

химического состава материала. Термическая обра-

ботка включает в себя: нагрев с заданной скоростью

стальной заготовки до заданной температуры, охла-

ждение на воздухе, при нормализации, или в среде,

обеспечивающей превращение структуры материала

для придания наилучших технологических и эксплуа-

тационных свойств. При этом, технологические ре-

жимы термообработки (продолжительность нагрева,

выдержка и скорость охлаждения) определяют при-

ближенными расчетами, либо опытным путем. По-

следнему отдается предпочтение, так как изменение

температуры заготовки при термообработке зависит

от множества факторов [1], таких как: тип и мощность

устройства для термообработки, используемого для

подведения или отведения тепла, объем материала,

пространственное положение поверхностей заготовок,

формы и размеры; вид охлаждающей среды, наличие

движения и условия контакта охлаждающей среды и

высокотемпературной поверхности заготовки, тепло-

физические свойства контактируемых тел и окружаю-

щей среды.

Приведенный перечень факторов процесса до-

полняется необходимыми технологическими ограни-

чениями при нагреве и охлаждении, связанными с чув-

ствительностью материала заготовки к возникнове-

нию остаточных термических напряжений. Следует

отметить, что для нагрева в промышленности исполь-

зуются отработанные конструкции установок и нагре-

вающих устройств и определены условия нагрева. Об-

щая тенденция при нагреве металла сводится к исполь-

зованию электронагревающих устройств, обеспечива-

ющие компактность, уменьшенные потери металла в


92

окалину при общем малом времени нагрева и повыше-

нии культуры производства [2, 3]. При охлаждении ис-

пользуют устройства c широким спектром закалочных

сред, таких, как эмульсии, масла, растворы, соли, ке-

росин и др., необходимые для создания заданной ско-

рости охлаждения [4]. Применение таких закалочных

сред, несмотря на свою эффективность, требует учёта

вопросов безопасности (так как многие жидкости по-

жароопасны), санитарно-гигиенических условий

труда, защиты окружающей среды. Поэтому, при вы-

боре закалочных сред, предпочтение отводится воде и

водовоздушным средам, исследования которых пока-

зали, что при их применении скорость охлаждения мо-

жет изменяться в зависимости от температуры и фазо-

вого состава сред от 5 до 20 раз [4, 5]. При этом, охла-

ждение идет менее интенсивно при возрастании тем-

пературы воды. Приведённые данные справедливы

для охлаждения в спокойной воде, но если использо-

вать проточную воду, душевые или спрейрные устрой-

ства, то интенсивность охлаждения увеличивается в

разы даже при нагретой воде. Это обеспечивается за

счет интенсивного смыва с поверхности охлаждаемого

высокотемпературного металла, образовавшегося

пара [2].

В работах авторов [6,7] приводятся математиче-

ские модели, численные алгоритмы и результаты ре-

шений задач охлаждения высокотемпературных ме-

таллических тел прямоугольной и цилиндрической

формы. Приведены решения задач охлаждения высо-

котемпературных металлических тел цилиндрической

формы продольными стационарными и нестационар-

ными потоками жидкости. В частности, работе [8] при-

водится численный алгоритм решения задачи охла-

ждения сплошного цилиндрического металлического

тела нестационарным потоком воды. На рисунке 1

приведена расчетная схема сплошного металличе-

ского цилиндра внешним радиусом mr

и длиной l ,

охлаждаемого продольно движущимся в направлении

оси х потоком жидкости, находящимся между ради-

усами mr

и lr

.

Рисунок 1. Расчетная схема охлаждаемого цилиндра

Поток жидкости описывается системой уравне-

ний (1):

0

x

VF

t

F

;

Пx

pF

t

VF

;

TПp

Ex

VFt

EF

Здесь t - время; F - площадь поперечного се-

чения потока;

- плотность жидкости; V - скорость

потока; - напряжение трения; p

- давление;

dП - смоченный периметр поверхности тела;

d - внешний диаметр цилиндрического тела;

lT

lc

VE

2

2

- удельная энергия жидкости; -

коэффициент теплоотдачи; lc

- удельная теплоем-

кость воды;

l

Tm

TT - разность темпера-

туры поверхности и температуры потока жидкости.

При условии симметричного распределения

температур относительно оси х уравнение теплопро-

водности цилиндрического тела примет вид:

x

T

хr

Tr

rrt

Tc

1

(2)

Здесь r , x - пространственные координаты,

вдоль которых рассматривается процесс теплопровод-

ности.

В качестве примера рассмотрим металлический

цилиндр из стали 30ХГСА диаметром 20 мм, длиной

200 мм, с начальной температурой

950m

TºC,

охлаждается потоком воды температурой

20l

T

ºC, со скоростью 12 м/с. Площадь поперечного сече-

ния потока

241017,2 мF . Расчетное время

ct 10, шаг по времени

ct 410.

Значения температур для расчетных точек, обо-

значенных на рисунке 1, приведены на рисунке 2.


93

а) температура в расчетных точках металлического

тела б) температура воды при времени охлаждения

Рисунок 2. Температура металлического тела и воды

Видно, что значение температур в расчетных

точках изменяются по времени согласно интенсивно-

сти, создаваемой потоком воды. Более интенсивно

снижается температура верхних слоев 1 заготовки и на

левой границе оси 3. Менее интенсивно температура

снижается на поверхности тела правой границы 2 и во

внутренних слоях, граничная точка 4. Температура

воды в зависимости от увеличения конечного расчет-

ного времени имеет меньшую величину. Это вполне

объяснимо, так как температура поверхности тела так

же снижается. На рисунке 3 приведено распределение

текущих значений Vl скорости и pl давления потока от

их начальных значений V0 и p0 по длине охлаждае-

мого тела.

а) б)

Рисунок 3. Приведенная (а) скорость и (б) давление потока воды

Видно, что скорость и давление значительно

снижаются на начальном участке охлаждения. Это

объясняется соотношениями для касательного напря-

жения трения, принятыми для случая течения полуо-

граниченной струи, направленной вдоль тела. Если бу-

дет задан иной закон распределения напряжений тре-

ния, значения скорости и давления будут соответ-

ственно рассчитаны по предлагаемому алгоритму.

Результаты исследования показывают принци-

пиальную возможность изменять скорость охлажде-

ния заготовки потоком воды или водовоздушной

среды. Авторами сделано предположение о возможно-

сти охлаждения конструкционных марок сталей водо-

воздушной средой с регулируемыми теплофизиче-

скими свойствами, которые определяются относитель-

ной объемной концентрацией газовой фазы в воде и

температурой среды [9].

Проведенные эксперименты подтверждают воз-

можность применения воды (водовоздушной среды)

при спрейерном охлаждении стальных заготовок в

процессе закалки высокоуглеродистой стали 60С2.

При охлаждении (закалке) стали водовоздушной сме-

сью (~ 90 С ) получена твердость от 35 HRC до 50

HRC в зависимости от температуры нагрева данной

стали под закалку. Кроме того, структура полученных

образцов без дополнительного отпуска имела различ-

ные формы от бесструктурного мартенсита, до пла-

стинчатого перлита и бейнита. По предварительным

оценкам наиболее рациональный способ управления

интенсивностью спрейерного охлаждения является

использование сменных насадков, при помощи кото-

рых регулируется площадь проходного сечения

устройства, угол между потоком охлаждающей среды

и поверхностью заготовки [10]. Получаемая скорость

охлаждения заготовки водой (водовоздушной смесью)

на входе устройства изменяется в диапазоне (60 - 140

С/с

), в центральной части устройства скорость

охлаждения варьируется от 30 С/с

до 80 С/с

.


94

1 – внутренняя труба; 2 – наружная труба; 3 – насадок;

4 – основание; 5 – втулка; 6 – гайка;

7 – крепёжные элементы; 8 – уплотнения

а)

б)

в)

Рисунок 4. Спрейер (а, б) для закалки и осесимметричных заготовок (в)

Таким образом, приведенные в работе резуль-

таты исследований отдельных аспектов охлаждения

высокотемпературных стальных заготовок потоками

воды и водовоздушных сред могут быть использованы

для усовершенствования имеющихся и при разработке

новых технологий охлаждения в металлургической и

машиностроительной промышленности.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ

№ 15-08-04034 А


1. Технология термической обработки стали. –

Лейпциг, 1976: перераб. с изм. – М.: Металлур-

гия, 1981г. – 608 с.

2. Головин Г. Д., Зимин Н. В. Технология терми-

ческой обработки металлов с применением ин-

дукционного нагрева. – Л.: Машиностроение,

1979. – 120 с.

3. Четкарев В. А., Дементьев В. Б., Шаврин О. И.

Анализ и оптимизация технологий упрочнения

металлопродукции методом ВТМО. – Ижевск,

Институт прикладной механики УрОРАН,

1996. – 136 с.

4. Полевой С. Н., Евдокимов В. Д. Упрочнение ма-

шиностроительных материалов: справочник. –

М.: Машиностроение, 1994. – 496 с.

5. Гуляев А. П. Металловедение. – М.: Металлур-

гия, 1977. – 647 с.

6. Чекмышев К.Э., Дементьев В.Б., Макаров С.С.

Математическая модель процесса охлаждения

стальных заготовок VI Всероссийская научно-

практическая конференция «Современные

наукоёмкие инновационные технологии», г. Са-

мара, 2-5 декабря, 2014 г. – С. 659 – 663.

7. Липанов А.М., Макаров С.С. Численные реше-

ния задач охлаждения высокотемпературных

металлических тел потоками жидкости //Труды

Института механики УрО РАН «Проблемы ме-

ханики и материаловедения» - Ижевск, 2015 г. -

С. 180 - 192.

8. Макаров С.С., Чекмышев К.Э., Макарова Е.В.

Математическая модель охлаждения цилиндри-

ческой заготовки одномерным нестационарным

потоком воды //Научно-технические ведомости

СПбГПУ, 2014 - № 4 (207). – С. 196 – 202.

9. Пат. 2354712 Российская Федерация, МПК7 С

21 D 1/667, 1/56. Способ создания охлаждаю-

щей среды с регулируемыми теплофизиче-

скими свойствами /В.Б. Дементьев, А.М. Липа-

нов, С.С.Макаров, С.Н. Храмов; заявитель и па-

тентообладатель ИПМ УрО РАН. – №

2007125180/02; заявл. 03.07.2007; опубл.

10.05.2009. Бюл. № 13. – 5 с.

10. Макаров С.С., Храмов С.Н., Чекмышев К.Э.

Конструкция спрейерного устройства для за-

калки осесимметричных заготовок при

ВТМО // Новый университет. – Йошкар-Ола:

ООО "Коллоквиум", 2012. – №4(10). – С. 22-25.

11. Макаров С.С., Чекмышев К.Э. Спрейерное

охлаждение металлических заготовок при тер-

мообработке // IV Информационная школа мо-

лодого учёного: сб. научных трудов. – Екате-

ринбург: ООО "УИПЦ", 2014. – С. 262-268.


95

МЕЖДУНАРОДНЫЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ

«НАУКА. ТЕХНОЛОГИИ.

ПРОИЗВОДСТВО»

Ежемесячный научный журнал № 4 (8) / 2015






Бармин Андрей Владимирович – к.т.н. (Россия, Москва) Баширов Руслан Халилович – д.т.н. (Россия, Санкт-Петербург) Ботхолов Алдар Жингоевич – к.т.н. (Казахстан, Астана) Ворончанига Ольга Александровна – д.т.н. (Россия, Новосибирск) Глозштейн Георгий Владимирович – к.т.н. (Россия, Санкт-Петербург) Денисов Никита Александрович – к.т.н. (Украина, Донецк) Евдокимов Павел Николаевич – д.т.н. (Россия, Саратов) Забелин Михаил Сергеевич – к.т.н. (Россия, Санкт-Петербург) Иванов Владислав Сергеевич – д.т.н. (Казахстан, Астана) Ковалев Дмитрий Владимирович – к.т.н. (Россия, Москва) Колесников Сергей Владимирович – д.т.н. (Россия, Екатеринбург) Кречин Максим Евгеньевич – д.т.н. (Воронеж) Мифтахов Данииил Нуриянович – к.т.н. (Россия, Новосибирск)

Художник: Бранников Савелий Петрович

Верстка: Котенок Филипп Дмитриевич

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи,

информационных технологий и массовых коммуникаций.

Статьи, поступающие в редакцию, рецензируются. За достоверность сведений, изложенных в

статьях, ответственность несут авторы. Мнение редакции может не совпадать с мнением авторов

материалов. При перепечатке ссылка на журнал обязательна. Материалы публикуются в

авторской редакции.

Адрес: улица Академика Павлова, 7а, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация 197022

Адрес электронной почты: [email protected]

Адрес веб-сайта: http://stp-union.ru

Учредитель и издатель: Международный союз ученых

«Наука. Технологии.Производство»

Тираж 1000 экз.

Отпечатано в типографии улица Академика Павлова, 7а,

г. Санкт-Петербург, Российская Федерация 197022

МЕЖДУНАРОДНЫЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ «НАУКА....

Documents