Для формирования сигналов управления исполнительной системой дискретного типа на базе шагового электродвигателя предложено устройство, выполненное на основе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС). Показана реализация полношаговых и полушагового режимов работы электродвигателя при управлении его фазовыми обмотками схемой на ПЛИС фирмы Altera. Приведены результаты исследований, подтверждающие работоспособность устройства и обеспечение заданных параметров формируемых сигналов.

For formation of signals of management of the executive device of a discrete type on the basis of the step-by-step electric motor the device executed on the basis of the programmed logic integrated circuit is offered. The realization of various modes of operations of the electric motor is shown at management of its phase windings by the circuit on the programmed logic integrated circuit of firm Altera. The results of the researches confirming serviceability of the device and maintenance of given parameters, formed signals are given.

Рассмотрены вопросы обеспечения теплового комфорта (ТФ) в обитаемых помещениях судов и энергосбережения при кондиционировании воздуха. Освещены результаты исследований по поддержанию ТФ в жилых и общественных помещениях, организации режимов работы систем комфортного кондиционирования воздуха. Приведены физические характеристики обитаемых помещений судов как объектов кондиционирования по интегральному показателю комфортности при периодических нагрузках. Описана эксергетическая модель, определены энергоэффективные режимы функционирования судовой центральной системы комфортного кондиционирования воздуха. Предложено использовать созданную и исследованную управляемую систему автоматического управления установленными режимами работы системы воздухообработки для обеспечения комфортного микроклимата в обитаемых помещениях судов.

Приведены результаты исследований разработанной информационной когнитивной модели технологической взаимозависимости и взаимосвязи сложных технических систем для оценки их уязвимости. Построена общая структурная схема взаимосвязанности судовых сложных технических систем. Исследовано взаимодействие агрегатов судовой энергетической установки, системы энергоснабжения судна и судовых вспомогательных систем в аварийных экстремальных ситуациях. На основании полученных результатов исследований разработана информационная когнитивная модель технологической взаимозависимости функционирования судовых сложных технических систем. В соответствии с созданным алгоритмом оценки уязвимости элементов информационной когнитивной модели произведен расчет коэффициентов структурной уязвимости ее элементов. Результаты расчета позволили определить наиболее критичные по надежности элементы модели. Полученные результаты исследований и разработок позволяют повысить эффективность эксплуатации сложных технических систем, обеспечить качественное прогнозирование надежности их функционирования в аварийных экстремальных ситуациях.

Приведены результаты анализа методов оценок рисков при эксплуатации сложных технических систем (СТС). Когнитивно имитационным моделированием получены оценки рисков СТС. Показано, что на оценки рисков СТС в аварийных сценариях принципиальное значение оказывает учет структурных и функциональных особенностей систем, взаимосвязанность и взаимодействие их элементов и межэлементных связей.

Приведены результаты исследований разработанной нечетко-вероятностной модели оценок рисков сложных технических систем. Разработаны алгоритм нечеткого логического вывода и схематическая структура нечетко-вероятностной модели оценок рисков сложных технических систем. Сформирована база правил нечетких продукций для предложенных лингвистических переменных нечетко-вероятностной модели оценок рисков. На основании полученных результатов исследований построена трехмерная визуализация поверхности нечетко-вероятностной модели оценки структурного и функционального риска элементов и межэлементных связей судовой энергетической установки. Результаты исследования разработанной нечетко-вероятностной модели оценки риска судовой энергетической установки позволили оценить влияние ущерба и вероятности выхода из строя элементов и межэлементных связей на общий уровень риска судовой энергетической установки. Полученные результаты исследований и разработок позволяют повысить эффективность эксплуатации сложных технических систем, обеспечить качественное прогнозирование надежности их функционирования в аварийных экстремальных ситуациях.

Приведены результаты разработки метода оценки, прогнозирования технического состояния функционально-взаимосвязанных и взаимодействующих подсистем (ФВВП) судовых сложных технических систем (СТС) при экстремальных условиях. Решение поставленной задачи потребовало: разработать когнитивные имитационные, нечеткие модели оценки и прогнозирования технического состояния ФВВП СТС; развить метод информационного обеспечения поддержки принятия решений при поиске причин отказов элементов судовых СТС.

Приведены результаты разработки и информатизации метода дистанционного мониторинга, диагностики сложных технических систем, установленных на судах. Проведен анализ используемых методов мониторинга, диагностики технических систем. Описан метод дистанционного мониторинга, диагностики, основывающийся на экспертном анализе состояния сложных технических систем. Приведены результаты разработки нечеткой модели для диагностирования сложной технической системы, а также результаты ее исследования. Применение разработанного метода и его информатизация позволяет оценить работоспособность сложной технической системы в различных условиях и режимах ее эксплуатации, а также прогнозировать состояние системы в аварийных экстремальных ситуациях.

Рассмотрена дистанционная диагностика технического состояния сложных технических систем, их взаимосвязанных, взаимодействующих подсистем и элементов по оценкам рисков. Проведен анализ используемых методов дистанционного мониторинга, диагностики сложных технических систем. Описан метод дистанционного мониторинга, диагностики, основывающийся на учете взаимосвязанности и взаимодействия подсистем сложных технических систем и их элементов, а также количественного и качественного информационно- энергетического взаимообмена. Применение разработанного метода и его информатизация позволяет оценить работоспособность сложной технической системы в различных условиях и режимах ее эксплуатации, а также прогнозировать состояние системы в аварийных экстремальных ситуациях и осуществлять последующую автоматизацию принятия решений.

Предложена методика оценки риска структурно сложных технических систем, основывающаяся на математическом аппарате динамических байесовских сетей доверия. Проведено исследование разработанных моделей оценки риска функционально-взаимосвязанных и взаимодействующих подсистем и их элементов, входящих в сложные технические системы по текущей информации об их вероятностях отказа. Полученные результаты оценок риска позволяют прогнозировать значения вероятности отказа, риск и поддерживать принятие решений при поиске дефектов в отказавших элементах системы.

Приведены результаты разработки и исследования искусственной нейронной сети для решения задач прогнозирования состояния элементов и межэлементных связей сложных технических систем. Разработан алгоритм построения нейросети, приведены результаты обучения и тестирования ее работы на базе системы Matlab. Проведенные исследования подтверждают адекватность разработанной модели, что обусловлено достижением точности распознавания тестовой выборки более 80 %.

Приведены результаты применения кластерного анализа данных для выделения меры схожести факторов влияния на работоспособность сложных технических систем. В качестве примера системы рассмотрена судовая энергетическая установка. Предложена концептуальная модель взаимодействия модулей системы поддержки принятия решений по управлению работоспособностью сложных технических систем с модулем кластеризации. Созданы карты домена понятий и ER-модель базы данных модуля кластерного анализа данных, построены дендрограммы выделения иерархической взаимосвязанности кластеров на базе применения методов Nearest neighbor и Furthest neighbor.

Предложена информатизация задач метода противоаварийного управления сложными техническими системами на основе гибридной экспертной системы. Исследованы условия и критерии работоспособности элементов сложных технических систем. Разработанный метод противоаварийного управления основывается на использовании результатов диагностики и прогнозирования технического состояния систем. В качестве объекта исследования рассмотрена судовая система кондиционирования воздуха.

Предложена методология обработки большого объема информации, целью которой является уменьшение времени на прогнозирование состояния сложных технических систем, уменьшение затрат на передачу данных через спутниковые линии связи и возможность использования модульного программного продукта в качестве практического решения проблемы передачи большого объема информации через высоконагруженные спутниковые линии связи. Использование предложенной методологии позволит сократить затраты, возникающие при передаче данных через спутниковые линии связи, а также повысить эффективность обработки большого объема информации о состоянии оборудования сложных технических систем.

Предложен метод оптимизации обработки большого объема данных, предназначенный для диагностирования состояния оборудования сложных технических систем. Такое диагностирование позволяет повысить эффективность анализа неисправностей в технических системах с целью их скорейшего устранения. Это достигается за счет прогнозирования отказа критически уязвимых систем, способных вывести из эксплуатации транспортное средство, либо привести к последствиям, угрожающим жизни людей. Метод реализован в информационной системе, основанной на наборе алгоритмических согласованностей, направленных на идентификацию информации в высоконагруженных сетях и ее обработку в моменты передачи от сложных технических систем к центральному хранилищу данных. Функционирование информационной системы основывается на применении гибридных алгоритмов поиска и сортировки данных, концепции Data Mining, а также алгоритмов для работы с большими объемами данных. Методы отбора и распределения данных выполняются на уровне контроля показаний датчиков технической системы и распределяются до момента записи в хранилище данных. Это позволяет идентифицировать информацию, необходимую для построения прогноза отказа критически уязвимых технических систем. С целью увеличения скорости обработки данных, применяется язык разработки С/С++, который позволяет взаимодействовать информационной системе с датчиками контроля показаниями. В качестве хранилища данных используются реляционная и нереляционная базы данных, позволяющие сохранять большие массивы информации и обеспечивать постоянных доступ к данным. Разработанная информационная система может быть использована в транспортных средствах с используемой системой контроля показаний в реальном времени.

Проведен анализ систем, предназначенных для обработки данных, поступающих с информационно-измерительных систем сложных технических систем показал, что используемые в этих целях, например SCADA-системы, применены главным образом для обеспечения обзора контролируемых процессов в сложных технических системах с возможностью выполнять способы Process Analyzer для анализа состояния систем и в основном для статистической обработки данных. В этой связи новые технологии обработки и методы анализа Big Data для этой сферы становятся более востребованными. Для решения поставленной задачи, связанной с обработкой данных, поступающих с информационно-измерительных систем сложных технических систем, в статье проведен анализ характеристик фреймворков Hadoop MapReduce и Apache Spark для обработки Big Data и их аналитики, обладающих внутри-гетерогенной памятью. Рассмотрено влияние на производительность и отказоустойчивость приложений Hadoop MapReduce и Apache Spark. Рассмотрены способы создания Resilient Distributed Data: распараллеливания переданной коллекции в программе; использование ссылок на внешнюю файловую систему в Hadoop. Описан распределенный программный комплекс на базе массово-параллельной технологии для обработки потокових Big Data, поступающих с информационно-измерительных систем сложных технических систем. Отличительными особенностями системы являются ее способность работы в режиме реального времени с потоковыми Big Data, а также применение существующих алгоритмов, не предназначенных для распределенной обработки, на множестве узлов без изменения реализации последних. Предложено обработку потоковых Big Data в Apache Spark, поступающих синформационно-измерительных систем сложных технических систем, осуществлять на языке Scala с использованием библиотек SparkContext и RDD. Предлагаемый распределенный программный комплекс на базе массово-параллельной технологии с облачными вычислениями для обработки потоковых Big Data, поступающих с информационно-измерительных систем сложных технических систем, обладает способностью работы в режиме реального времени с большими объемами потоковых данных для управления технологическими процессами в сложных технических системах.

На основании метода оценок риска отказов при эксплуатации взаимосвязанных и взаимозависимых компонентов сложных технических систем на примере двигателей транспортных средств разработан алгоритм определения риска отказов в зависимости от степени влияния компонентов систем, а также когнитивно-имитационная модель для их исследования. Исследование сложной технической системы произведено в разработанном программном комплексе на основе использования кроссплатформенного языка Python. Для представления исходных данных при моделировании в когнитивно-имитационной модели сложной технической системы применен формат JSON. Для автоматизации построения когнитивной модели оценок риска отказов двигателей транспортных средств разработано кроссплатформенное программное приложение на языке программирования Java, графического фреймворка JavaFX и языке разметки XML. В целях поддержки принятия решений по оценкам риска отказов двигателей транспортных средств по априорным и апостериорным данным предлагается использовать метод, основанный на динамических байесовских сетях доверия. Процесс моделирования для оценок степени влияния компонентов сложной технической системы на риск отказов осуществляется в соответствии с алгоритмом процесса моделирования условий эксплуатации двигателей транспортных средств. При построении когнитивной модели системы осуществляется логирование выполнения операций с фиксацией даты и времени начала и завершения каждого процесса, а также формируется отчет, содержащий комплексное значение износа двигателя, интегральное значение риска потери работоспособности. Для автоматизации построения модели оценок риска отказов сложных техническихсистем разработано программное приложение. Созданный программный продукт позволяет обеспечить гибкость взаимодействия пользователя с модулем системы поддержки принятия решений, имплементирующей разработанные методы и модели оценки и прогнозировании технического состояния двигателей транспортных средств. Запуск разработанного приложения позволяет пользователю осуществить выбор режима работы (ручной - позволяет осуществить оценку параметров пошаговым образом, вводя для выбранной системы требуемые данные вручную, автоматический - активирует автоматическую обработку данных).

Проведенный анализ технических решений, позволяющих повысить надежность функционирования сложных технических систем, показал, что своевременная и качественная диагностика, в том числе дистанционная, компонентов сложных технических систем при их эксплуатации позволяет повысить надежность систем и эффективность их эксплуатации. Одним из важнейших показателей надежности является оценка риска отказов компонентов сложных технических систем. Программная и аппаратная беспроводная передача данных в информационных системах со смартфонами позволяет осуществлять дистанционное управление и контроль расходов ресурсов, синхронизацию работы компонентов сложных технических систем, координацию распределенных вычислительных процессов. Рассмотрены аспекты разработки мобильных приложений для дистанционного мониторинга, диагностики и прогнозирования риска отказов компонентов сложной технической системы. Описаны характеристики дизайна пользовательского интерфейса и порядок взаимодействия с разработанным приложением для дистанционного мониторинга, диагностики и прогнозирования риска отказов компонентов сложной технической системы. Для реализации приложения разработана логическая модель базы данных, основанная на выборе системы управления базой данных. Приведены результаты использования диаграммы классов, а также проект мобильного приложения с обобщенным алгоритмом. Приведена модульная структура реализации программного обеспечения мобильного приложения для мониторинга, диагностики и прогнозирования риска отказов компонентов сложной технической системы. Разработанный проект мобильного приложения для мониторинга, диагностики и прогнозирования риска отказовкомпонентов сложной технической системы является полным и логическим завершением. В процессе написания кода программного обеспечения рекомендуется использовать настройки Gradle, что позволит ускорить процесс рефакторинга, профилирования и интеграции с системой контроля версий GIT. Разработанное мобильное приложение позволяет упростить процесс оценок риска компонентов сложных технических систем. Дополнительный контент и функциональные дополнения проекта могут быть возможны благодаря интерфейсам Android-Core. В качестве альтернативы серверной стороне рекомендуется использовать современные облачные сервисы и технологии, основанные на моделях IaaS и PaaS.

Обоснована необходимость информационной поддержки процессов управления данными морским агентом в сервисной эргатической системе и разработан проект автоматизированной информационной системы, учитывающей специфику деятельности агентской компании. В процессе проектирования формализованы ключевые бизнес-процессы функционирования морского агента, разработаны структурно-организационная схема отделов агентской компании как эргатической системы и концептуальная контекстная диаграмма деятельности морского агента как элемента такой системы. Разработана и описана структура логической модели базы данных (БД), проведено профилирование созданной БД для оценки эффективности ее использования при выполнении типовых CRUID операций. Численно оценены процессы отправки данных и обновления статуса записи, выявлены особенности сбалансированности потребляемых аппаратных ресурсов сервера системой управления БД, которая использовалась при проектировании. Предложены возможности дальнейшего развития рассмотренной тематики.

Запропоновано математичне забезпечення для автоматизованого проєктування раціональних схем розкрою матеріалів прямокутної форми на комбінацію двох різних за формою плоских геометричних об'єктів зі складною конфігурацією зовнішнього контуру. Виділено, для успішного вирішення питання, структурні компоненти задачі та представлено їх аналітичний опис. Завдяки запропонованим математичним моделям і алгоритмам розроблено програмне забезпечення для вищезазначенного автоматизованого проєктування. Рекомендовано використовувати це програмне забезпечення в різних галузях, де необхідно раціонально розкрїти матеріали прямокутної форми на плоскі геометричні об'єкти зі складною конфігурацією зовнішнього контуру. Матеріали монографії будуть корисними для аспірантів, магістрантів, викладачів вищих учбових закладів, що спеціалізуються в області інформаційних технологій.

Складна технічна система є інформаційно-технічної системою. Незважаючи на широкі можливості сучасних методів, і моделей оцінки ризику відмов складних технічних систем в них не повною мірою використовуються результати розробок в області інформаційних технологій для діагностики та прогнозування працездатності таких систем. Проведений аналіз методів моделювання для оцінки ризику відмов складних технічних систем показав перспективність і необхідність розвитку методів когнітивного імітаційного моделювання для оцінки структурного ризику відмов елементів і межелементних зв'язків систем. Застосовувана концепція оцінки ризику відмов складної технічної системи (на прикладі автомобільного двигуна внутрішнього згоряння з підсистемами) в аварійних сценаріях грунтується на об'єднанні різнорідних елементів системи в єдину модель. Модель покликана забезпечити оцінку ризику відмов елементів складної технічної системи з урахуванням взаємозв'язку і взаємодії їх елементів з точки зору значущості та критичності для функціонування всієї системи в цілому, а також забезпечити виявлення структурних загроз, уразливих місць в системі. Проведення процесу моделювання реалізовано засобами розробленого прикладного програмного забезпечення, що базується на клієнт-серверній архітектурі. Моделювання проводилося на базі дистрибутива операційної системи Debian GNU / Linux 8.0 (stable). В якості мови програмування використовувався Python 3.7, середовище розробки PyCharm 2018, бібліотека створення інтерфейсу користувача PyQt. Дані про елементи і МС даної складної технічної системи розміщені в NoSQL СУБД MongoDB. Обмін даними між клієнтської і серверної стороною здійснюється використанням Restful API. Вихідні дані моделей представлені в форматі JSON. Автоматизація роботи системи здійснювалася на базі інструментів GNU мake. Аналіз отриманих результатів проводився засобами Calc Libre Office. Розроблена когнітивна імітаційна модель оцінки ризику відмов складної технічної системи дозволяє досліджувати ступінь впливу структурних властивостей системи на оцінку ризику відмов, виявити найменш працездатні елементи і межелементни зв'язи, функціонування яких істотно відбивається на працездатності і надійності всієї складної технічної системи. Розвиток методологічної основи інформаційного забезпечення виявлення ризику відмов елементів діагностується складної технічної системи дозволяє контролювати значення ймовірності втрати працездатності та ризику відмов елементів системи при надходженні інформації про відмови в підсистемах.