Статьи журнала - Онтология проектирования
Все статьи: 495
Статья научная
Целью работы является создание интегрированной технологии проектирования силовых конструкций с использованием топологической оптимизации и аддитивного производства, а также её апробация на примере конкретной задачи проектирования и изготовления конструкции аэрокосмического назначения. Предлагаемая технология включает основные этапы проектирования, учитывающие особенности аддитивного производства. В системе ANSYS спроектирована силовая схема конструкции на основе топологической оптимизации. Для уточнения размеров и формы силовых элементов конструкции использован модуль, позволяющий оптимизировать геометрическую модель конструкции путём смещения узлов расчётной сетки модели. Результаты поверочного расчёта показали, что спроектированная конструкция имеет значительно меньшую массу по сравнению с прототипом и не уступает ему по жёсткости, прочности и минимальным значениям частот собственных колебаний. Показана реализация производственного процесса для создания заготовки образца конструкции с использованием технологии селективного лазерного сплавления. Разработка 3D-модели заготовки образца конструкции выполнена в программном продукте Siemens NX . Для рассматриваемой конструкции применён метод компенсации остаточных напряжений на основе оптимизации теплоотводов на технологической платформе построения и метод предварительной коррекции геометрии заготовки детали в программном комплексе SimufactAdditive . Полученные результаты показывают возможности внедрения аддитивного производства совместно с топологической оптимизацией в конструкции космических аппаратов, в том числе в силовые конструкции их двигательных установок.
Бесплатно
Проектирование систем программного обеспечения под управлением онтологий: модели, методы, реализации
Статья научная
В представленном обзоре обсуждаются вопросы проектирования систем программного обеспечения под управлением онтологий. На основе краткого анализа «классических» технологий, подходов и методов показано, что в настоящее время акценты исследований и разработок всё больше смещаются из области технологий программирования в сторону моделирования процессов проектирования программного обеспечения, а также спецификации разрабатываемых систем и тестирования результатов разработок. Общим трендом является использование методов и средств онтологического моделирования процессов проектирования и спецификаций разрабатываемых систем. Обсуждаются парадигмы моделирования процессов разработки и инжиниринг программного обеспечения на основе повторного использования компонент. При этом общим подходом, поддерживающим рассмотренные парадигмы, является программирование через генерацию. Показано, что исследования и разработки в области создания семантических моделей проектирования программного обеспечения развиваются в настоящее время в рамках нового направления - Ontology-Based (-Driven) Software Engineering . При этом наряду с разработками по онтологическому моделированию процессов проектирования программного обеспечения активно ведутся работы по созданию инструментов онтологического инжиниринга в данной предметной области. Теоретические основы онтологического моделирования процессов проектирования программного обеспечения позволяют сместить центр тяжести от моделей сборки программного обеспечения прикладных систем из крупных функциональных блоков к моделям генерации блоков из согласованной системы онтологических паттернов их внутренних спецификаций. Перспективы в рассматриваемой области связаны с использованием методов и средств машинного обучения для генерации онтологических моделей проектирования программного обеспечения.
Бесплатно
Проектирование системы сбора полётной информации для расчёта аэродинамических характеристик БПЛА
Статья научная
В статье описана разработка бортовой системы сбора информации для расчёта аэродинамическиххарактеристик беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), которые возможно получить только в условиях свободного полёта. Представлена функциональная схема, описан алгоритм работы системы регистрации параметров полёта. Предложенные решения позволяют собрать большой объём информации и повысить эффективность системы за счёт отбора и сжатия информации. Собранная информация используется для определения аэродинамических характеристик, обеспечивая отказ от испытаний моделей БПЛА в аэродинамических трубах, за счёт чего может быть достигнута экономия средств и времени на разработку новых БПЛА. Рассмотрены особенности информационного обмена между элементами системы, позволяющие ускорить передачу данных и повысить точность измерений за счёт увеличения частоты опроса измерительных устройств. Полученные результаты могут представлять интерес для разработчиков автономных измерительных систем. Особое значение для расчёта аэродинамических характеристик БПЛА по предлагаемому методу имеет высокая точность измерения параметров траектории летательного аппарата, включая возникающие в процессе движения линейные ускорения и угловые скорости. В статье рассматривается вариант аппаратной реализации предложенной системы для БПЛА.
Бесплатно
Проектирование сложных изделий с малой вероятностью отказов в условиях Индустрии 4.0
Статья научная
Успешность перехода на цифровые технологии проектирования и инжиниринга в условиях Индустрии 4.0 определяется не только совершенствованием технических и программно-вычислительных средств проектирования, но и эффективностью человеческой деятельности при их использовании. Одним из вызовов новой промышленной революции является необходимость повышения профессионального уровня проектанта и конструктора в области подготовки и верификации исходных данных на входе в компьютерную модель и валидации результатов его работы на выходе. Главным образом это касается наиболее трудоёмких и ответственных работ по проектированию сложных изделий с малой вероятностью отказов. Результат может быть достигнут за счёт применения новых методов конструкторско-технологического анализа для смягчения или исключения человеческих ошибок при принятии технических решений. Использование методов конструкторско-технологического анализа надёжности не нарушает естественный ход процессов проектирования и конструирования, при этом обеспечивает обоснование параметров функционирования, которое необходимо для принятия конструкторских решений. Для этого используются методы анализа, позволяющие представить конструкторскую документацию в виде параметрической модели функционирования. Данная модель позволяет эмулировать аварийные ситуации при худших сочетаниях режимов и условий эксплуатации, что невозможно достичь при экспериментальной отработке. На основании такого моделирования принимаются обоснованные конструкторские решения, исключающие потенциальные отказы. Для исключения маловероятных отказов предусмотрена оригинальная опция, позволяющая устанавливать необходимые и достаточные требования в конструкторской документации для достижения бездефектного производства.
Бесплатно
Статья научная
Языки проектирования, основанные на графах, представлены как способ преобразования информации, автома-тизации процессов проектирования и оптимизации продукта или сложной системы. Унифицированный язык моделирования (UML) используется для создания языка, моделирующего процесс проектирования. Язык проектирования состоит из терминологии («цифровых строительных блоков») и набора правил («знаний цифровой композиции») выполнения последовательности действий (т.е. последовательного преобразования в цифровой вид процесса проектирования). С использованием основанного на правилах метода создаётся обобщённая центральная согласованная схема данных об объекте проектирования (так называемый граф проектирования). После генерации абстрактной центральной модели автоматически генерируются инженерные модели, отражающие специфику конкретной предметной области, и после удалённого выполнения их результаты вносятся в центральную модель проектирования для принятия последующих проектных решений или оптимизаций. Языки проектирования моделируются вручную и автоматически выполняются в так называемом компиляторе проектирования. Языки проектирования, основанные на графах, успешно применяются при создании разнообразных изделий аэрокосмической (космические аппараты, самолеты), автомобильной (пространственные конструкции, кабины автомобилей), машиностроительной (роботы, цифровые производства) отраслей и потребительских товаров (кофе-машины, вытяжные системы) для повышения эффективности процесса проектирования и степени его автоматизации. Рассмотрены различные стратегии и механизмы проектирования с целью применения их к автоматизации процесса проектирования. Используются подходы, начиная с автоматизированной и декларативной обработки ограничений, фрактальных вложенных шаблонов проектирования до математического определения последовательности действий проектирования. Имеющиеся знания определяют общую стратегию проектированию (т.е. нисходящее или восходящее проектирование). С целью снижения размерности и общей сложности задачи используется построение безразмерных инвариантов на основе теории подобия. Шаблоны проектирования, парадигмы проектирования (т. е. форма следует за функцией или функция следует за формой) и стратегии проектирования (разделяй и властвуй) из информатики широко используются для структурирования и управления сложностью проекта.
Бесплатно
Статья научная
Цель работы - проектирование схемы системы поддержки принятия решений перекомпонуемого производства с применением онтологического подхода и математического моделирования. Проведена декомпозиция процесса производства продукции в перекомпонуемом производстве, выделены основные влияющие факторы. Приведена концептуальная схема и иерархия классов построенной онтологии предметной области. Для учёта приоритетности влияющих факторов и выявления управляющих воздействий, влияющих на скорость перекомпомпоновки производства, разработана причинно-следственная схема Исикавы. Предложено формализованное описание процесса выбора оптимального пути перекомпонования производственной системы. Разработана схема системы поддержки принятия решений для перекомпонуемого производства, основанная на учёте временных и пространственных факторов перекомпоновки. Предложена структура времени перекомпоновки, позволяющая оптимизировать несколько факторов одновременно. Приведён пример оптимизации времени перекомпоновки участка перекомпонуемого производства с применением метода динамического программирования Беллмана и теории графов.
Бесплатно
Проектирование цивилизации: конструктивистская и этическая версии, перспективы для России
Статья научная
Прежде чем приступать к цивилизационному строительству, философия должна определить способы его создания и показать ограничения, которые необходимо учитывать на этом пути. При этом необходимо ответить на вопрос, как нужно мыслить, чтобы получить логически непротиворечивое описание цивилизационного проекта. Предметом анализа может быть процесс преобразования в языке возможных миров в реальный мир, логические процессы и способы описания, на которые опираются повседневное мышление и научные исследования. Если есть логически непротиворечивое описание цивилизации, то можно говорить о её проекте, претендующем на универсальную значимость для определённого сообщества людей. Другой подход основан на признании приоритета и ценности жизни. Такая «цивилизация жизни» подготовлена всем ходом человеческой истории и может базироваться на этике благоговения перед жизнью. Её цель - бережное и творческое отношение к жизни во всех её проявлениях. Она предполагает поворот в сознании людей и реализуется посредством таких этических практик, как самоограничение, самоотречение и самосовершенствование. Автор пытается ответить на вопрос: можно ли использовать указанные проектные версии для цивилизационного строительства России? Поскольку они вытекают из культурных истоков западной цивилизации, ни одна из них не может служить непосредственной предпосылкой для разработки цивилизационной модели другой страны или общества. Предлагается учитывать существенные различия культурных устоев тех или иных цивилизаций и рассматривать российскую цивилизацию как транскультурный феномен, являющийся полем взаимодействия разных культур и субкультур, как систему, элементы которой связаны между собой отношениями транзитивности.
Бесплатно
Простой и универсальный метод принятия решений в пространстве критериев "стоимость-эффективность"
Статья научная
В онтологию принятия многокритериальных решений вводится новое понятие шансов оптимальности решения. Его плодотворность иллюстрируется на практически значимой задаче сравнения альтернатив в пространстве критериев «стоимость-эффективность», в которой это понятие позволяет получить комплексную количественную оценку качества решений без обязательного ввода какой-либо дополнительной информации от ЛПР, кроме, при его желании, «расплывчатых» суждений типа «лучше» или «важнее». При этом показано, что единственной непрерывной оценочной функцией, позволяющей выявить в любом наборе многокритериальных альтернатив все Парето-оптимальные решения, является минимаксная свёртка Ю.Б. Гермейера. Мера множества значений неопределённых коэффициентов этой свертки, при которых оценочная функция принимает на некотором решении лучшее значение, чем на прочих решениях из исходного набора альтернатив, определяет шанс оптимальности этого решения. Разработаны простой расчётный алгоритм и наглядный геометрический метод вычисления шансов оптимальности.
Бесплатно
Процессы управления интеллектуальными системами
Статья научная
В данной работе рассматриваются новые идеи, связанные с управлением интеллектуальными системами. Обсуждаются предпосылки этого направления исследований. Определена структура системы управления интеллектуальными системами, дана классификация задач управления. Вводятся общие проблемно-независимые механизмы ручного (интерактивного), автоматического и автоматизированного управления информационными ресурсами различных уровней общности (онтологиями, базами знаний и базами данных), решателями задач и пользовательскими интерфейсами интеллектуальных систем. Для каждого класса задач выделены проблемы, а также возможные методы их решения. Приведены результаты, полученные к настоящему времени по управлению интеллектуальными системами.
Бесплатно
Разработка диагностических интеллектуальных систем на основе онтологий
Статья научная
Создание интеллектуальных проблемно-ориентированных систем различного назначения, направленных на решение слабоструктурированных задач, остаётся актуальной проблемой, эффективность решения которой может быть повышена путём совершенствования подходов (методологий) или создания специализированного программного обеспечения. В работе описывается подход к разработке интеллектуальных диагностических систем, включая базы знаний, на основе онтологических моделей. В качестве методологической основы используется модельно-управляемый подход, в рамках которого произведено переопределение основных этапов, уточнены модели, определены правила трансформации и средства реализации. Реализация предлагаемого подхода осуществлена на примере создания диагностических систем. Под диагностированием понимается определение состояния объекта, в том числе: контроль состояния, поиск места и определение причин нарушения функционирования (отказ, неисправность), прогнозирование состояния. Объекты, подвергаемые диагностированию, описываются в виде последовательности состояний, где состояние - это множество параметров объекта и их значений в заданный момент времени. Особенностью реализации подхода является использование: онтологии в качестве вычислительно-независимой модели, описывающей особенности решаемой задачи; оригинального визуального языка моделирования правил (Rule Visual Modeling Language) для описания платформо-независимых и платформо-зависимых моделей и языка программирования C Language Integrated Production System. Описан пример применения подхода с использованием прототипов программных средств: Knowledge Base Development System и Personal Knowledge Base Designer.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются вопросы применения моделей и методов интеллектуальной поддержки принятия решений в организационном управлении программными проектами. Предлагается концепция интеллектуальной поддержки принятия управленческих решений, основанная на принципах управления знаниями, включающая проведение онтологического анализа процесса управления программными проектами и разработки базы знаний. Формулируются требования к базе знаний интеллектуальной системы поддержки принятия решений, и проводится проверка соответствия базы знаний предъявляемым требованиям.
Бесплатно
Разработка онтологии для интернет-ресурса поддержки принятия решений в слабоформализованных областях
Статья научная
В статье представлена онтология области знаний «Поддержка принятия решений в слабоформализованных областях». Рассматриваются вопросы, связанные с контекстом предполагаемого использования онтологии. Данная онтология разрабатывается в качестве концептуальной основы интеллектуального научного Интернет-ресурса, который содержит систематизированную информацию об этой области знаний, предоставляет содержательный доступ к информации, методам её обработки, а также к методам решения типичных задач. В статье показано, что область знаний, описываемая онтологией, является расширением классической теории принятия решений, в фокусе исследований которой находятся вопросы, связанные с формированием, оцениванием и выбором вариантов решения проблемных ситуаций, т.е. заключительными этапами принятия решений. Представленная онтология, наряду с понятиями классической теории принятия решений, описывает средства и методы, которые были получены в смежных научных дисциплинах и которые могут успешно применяться в процессе принятия решений, в том числе и на его начальных этапах. Данная онтология, содержит также понятия, позволяющие описывать программные разработки и Интернет-ресурсы, созданные в рассматриваемой области знаний, что значительно повышает ценность создаваемого ресурса.
Бесплатно
Разработка онтологии интегрированного пространства знаний
Статья научная
В статье описывается продолжение исследований, направленных на формирование интегрированного пространства знаний для информационно-аналитической поддержки научных исследований и разработок по различным направлениям деятельности научного центра. Данная работа посвящена рассмотрению принципов построения и использования онтологической модели интегрированного пространства знаний (онтологии ИПЗ) различных научных областей. Данная онтология используется в качестве базиса для создания конкретных онтологий, создающихся и/или поддерживающихся отдельными исследовательскими учреждениями или научными коллективами. В статье представлена её реализация в виде системы онтологических паттернов содержания (Ontology Content Design Patterns), которые представляют собой небольшие целостные фрагменты онтологии, формализующие обобщённые ситуации предметной области (например, участие в событии, исполнении роли, наличие частей у объекта и др.). Паттерны содержания используются в качестве строительных блоков при разработке онтологий. Рассматривается общая система паттернов онтологии, а также описан общий принцип их применения для представления знаний. Приведены основные преимущества предлагаемого подхода к разработке онтологии ИПЗ, которые заключаются в упрощении её использования и обеспечении качества онтологического описания предметных знаний в разрабатываемых на её основе онтологиях за счёт повторного использования проверенных решений, представленных содержащимися в ней паттернами.
Бесплатно
Статья научная
Проектирование трубопроводных систем энергетики (тепло-, водо-, нефте-, газоснабжения и др.) представляет сложную задачу, требующую при её решении применения специализированного программного обеспечения. Предлагается использовать онтологии для структуризации знаний, которые применяются в процессах автоматизации разработки программного обеспечения, организации вычислительного процесса и информационного наполнения пользовательского интерфейса. Предложенный методологический подход включает следующие составляющие: состав онтологий, инструментальные средства реализации онтологий, методики построения онтологий (метаонтологии, онтологии конкретных классов, онтологии проектных задач, онтологии программного обеспечения). Показано, что применение онтологий позволяет получить следующие результаты: единую платформу для исследования и разработки новых методов, алгоритмов, математических моделей трубопроводных систем и их элементов; возможность автоматизации доступа к данным для разных типов систем и решаемых задач; автоматизированное построение программной системы. Представлен пример применения онтологий при разработке программного обеспечения. Приведена архитектура программной системы для решения задач проектирования трубопроводных систем различных типов и назначений.
Бесплатно
Разработка онтологий для цифрового двойника зданий
Статья научная
Рассматривается разработка онтологических моделей для цифрового двойника зданий. Предлагаемая в статье архитектура цифрового двойника здания включает целый комплекс моделей, среди которых одну из главных ролей играют онтологии. Комплекс онтологий цифрового двойника включает: онтологию информационной модели здания, онтологию энергомодели, онтологию инженерных систем здания, онтологию компьютерных моделей здания, онтологию автоматизированной системы управления зданием и другие. В результате работы был создан набор независимых базовых онтологий, пригодных для повторного использования. Приведены примеры описания классов базовых онтологий и отношений между ними. Модульный принцип построения значительно облегчает создание онтологий цифрового двойника, имеющих пересекающиеся множества понятий и отношений из их предметной области. Используя набор базовых онтологий, можно создать онтологии, необходимые для функционирования цифрового двойника здания. Приводится пример построения онтологии автоматизированной системы управления зданием. Новым является детальная проработка онтологий по сравнению с известными онтологиями, заключающаяся в добавлении новых необходимых классов, подклассов и отношений. Это значительно расширяет возможности описания предметной области. Применение онтологий значительно облегчает обмен данными между встроенными моделями и служебными программами цифрового двойника, а также между цифровым двойником и людьми или внешними программами.
Бесплатно
Разработка онтологической модели информационной потребности пользователя при семантическом поиске
Статья научная
В статье рассматриваются разработка онтологической модели информационной потребности пользователя, для удовлетворения которой производится семантический поиск. Предложена ее структура (основные компоненты - пользователи и их персональные программные агенты, информационные ресурсы, онтологии предметных областей, информационные объекты и т.д., а также связи между этими компонентами), средства пополнения и усовершенствования этой модели, включая метод ее использования при семантическом поиске. Обосновывается целесообразность онтологического подхода к построению такой модели, отображающей как персональную (об отдельных пользователях), так и коллаборативную (о группах пользователей) информацию. Для прогнозирования поведения поисковой системы предлагается использовать парадигму интеллектуальных программных агентов.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается необходимость автоматизированного получения знаний интеллектуальными информационными системами из распределённой среды Web. Оценивается целесообразность использования онтологического анализа для представления таких знаний. Обосновывается необходимость пополнения этих знаний из более динамичных источников информации, предусматривающих автоматизированную обработку информации, к которым относятся семантические Wiki-ресурсы. Такая обработка информации требует разработки модели и методов сопоставления элементов Wiki с элементами онтологии. Проанализированы выразительные возможности технологической среды Semantic MediaWiki, которые могут использоваться для семантической разметки естественно-языковой и мультимедийной информации. Предложен метод семантической разметки Wiki-ресурсов с помощью элементов онтологическей модели предметной области, которая базируется на установлении соответствий между элементами формальной модели такой онтологии и элементами Semantic MediaWiki (категориями, семантическими свойствами, ссылками и т.п.). Разработан метод усовершенствования онтологии предметной области на основе Wiki-ресурса, семантически размеченного элементами этой онтологии. Приведена апробация разработанных моделей и методов на примере разработки электронной версии Большой украинской энциклопедии на платформе Semantic MediaWiki. Новизна работы заключается в способе сопоставления элементов онтологической модели предметной области с элементами семантического Wiki-ресурса, а также в методе усовершенствования онтологии предметной области, применяемой для семантической разметки Wiki-ресурса, на основе изменений и дополнений, которые вносятся в этот ресурс.
Бесплатно
Статья научная
Реформа образования, происходящая в России, затронула не только его ступени и набор изучаемых предметов, но и потребовала от преподавателей большей актуализации и интенсификации собственной деятельности. Оценка деятельности сотрудников помогает определить эффективность выполнения той или иной работы, позволяет установить соответствие показателей необходимым требованиям. В статье предлагается совместное применение квалиметрического подхода и онтологии для определения рейтинга преподавателей. С этой целью было разработано клиентское приложение с базой данных на сервере MSSQL, предназначенное для накопления информации, необходимой для расчёта рейтинга, и расчёта интегральной оценки качества работы преподавателя на основе значений показателей и весов. База данных преобразуется в онтологию в редакторе FLUENT с помощью программного средства ANTLR. Онтология, содержащая классы (институты, кафедры, преподаватели, группы показателей, интегральные характеристики преподавателей и др.), их атрибуты и отношения, позволяет выполнять различные запросы к базе данных. Предлагаемый подход, впервые сочетающий использование упомянутых программных продуктов, позволит более объективно оценивать деятельность преподавателя, стимулировать его к повышению эффективность работы.
Бесплатно
Статья научная
Процесс диагностирования электротехнического оборудования на этапе эксплуатации является многофакторным, сложным для математического описания и моделирования, поскольку факторы, влияющие на работу и техническое состояние оборудования, могут быть представлены не только количественными, но и лингвистическими переменными. Для повышения производительности функционирования и уровня отказоустойчивости оборудования необходимо разрабатывать методы и модели диагностирования, позволяющие учесть основные факторы, которые влияют на техническое состояние оборудования. В работе решается задача разработки системы иерархических продукционных правил для диагностирования электротехнического оборудования с учётом измерительной и экспертной информации. Новизной является то, что правила привязаны к разработанным неоднородным когнитивным моделям, которые охватывают закономерности получения, передачи, обработки разнотипных данных и в ранжировании правил с учётом длины пути в моделях между вершинами «условие» и «заключение», отражающих обобщённые знания дежурного персонала. Это позволяет уменьшить объём базы знаний, содержащей продукционные правила, сделать процесс поиска более эффективным и принять обоснованные диагностические решения относительно исправности оборудования.
Бесплатно
Статья научная
Онтология в информатике как эксплицитная спецификация концептуализации, где в качестве концептуализации выступает описание множества объектов и связей между ними, по своей сути является методологической основой в используемых и разрабатываемых методах распознавания образов. Онтологию проектирования, ставящую своей целью дальнейшую формализацию проектной деятельности, можно рассматривать с позиций инструментария, позволяющего распознать образ будущего изделия или системы в той проектной среде и той проектной ситуации, которые складываются в конкретный момент времени. В статье исследуются возможности использования аналогий в применении процессного подхода в таких видах деятельности, как проектирование и распознавание. Предлагается метод построения образа будущего артефакта на основе матрицы проекта этого объекта с применением мультиагентной технологии при её формировании и заполнении. Метод ориентирован на традиционные схемы и типы артефактов, которые могут быть конфигурированы в виде первоначально пустой матрицы, заполнение или распознавание которой осуществляется по мере накопления данных в процессе проектирования.
Бесплатно
