В данной статье представлены методы решения задачи линейного раскроя (ЗЛР) с критерием минимизации числа отходов и перестановок ножей. Задача линейного раскроя в общем виде представляет собой оптимизационную задачу, которая заключается в размещении заданных видов материала (рулонов) так, чтобы минимизировать отходы и/или максимизировать использование исходных материалов с учетом ограничений по количеству ножей, ширины тамбура и требуемых заказов. Рассматривается частный случай задачи с дополнительным условием по минимизации перестановок ножей и следующие подходы для его решения: метод полного перебора, а также случайный поиск на основе генетических и эволюционных алгоритмов. Для различных методов решения ЗЛР представлен псевдокод. Проведено сравнение по алгоритмической сложности, контролируемости времени исполнения и точности.

Ключевые слова: планирование производства бумаги, линейный раскрой, полный перебор, генетический алгоритм, минимизация отходов, минимизация перестановок ножей

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Стальные грузоподъемные канаты играют важную роль в металлургическом оборудовании, обеспечивая надежность и эффективность подъемных операций. Одной из ключевых особенностей их эксплуатации является высокий уровень загрязнений, характерный для металлургических производств. Металлургические процессы часто сопровождаются образованием пыли, металлических стружек и прочих абразивных частиц, которые могут существенно ухудшать состояние канатов, вызывая износ и коррозию. Для поддержания эффективной работы оборудования необходимо осуществлять мониторинг состояния грузоподъемных канатов в режиме реального времени, что делает актуальной задачу совершенствования автоматических систем контроля состояния канатов. В работе проведен обзор методов оптического контроля дефектов грузоподъемных стальных канатов, рассматриваются преимущества и ограничения различных подходов. Целью работы является обоснование эффективности разработанной авторами методики анализа изображений дефектов канатов с применением нейронных сетей относительно методики, основанной на дискретном преобразовании Фурье. Выявлено, что одним из наиболее перспективных с точки зрения технико-экономической эффективности способов контроля является применение системы технического зрения с обработкой изображения на основе технологии сверточных нейронных сетей, позволяющих эффективно выявлять дефекты в условиях сложных и изменяющихся эксплуатационных условий, таких как металлургическое и горно-обогатительное производство, где фон изображения может быть неоднородным, а расстояние между камерой и канатом изменяется.

Ключевые слова: грузоподъемные канаты, системы технического зрения, оптические методы контроля, быстрое преобразование Фурье, скрытые марковские модели, сверточные нейронные сети

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Современные автоматизированные системы управления технологическими процессами программные комплексы мониторинга, диспетчеризации, обработки данных и управления промышленным оборудованием. Корректная работа этих систем зависит от предсказуемого и устойчивого развертывания программных компонентов, что требует детерминированного подхода к управлению конфигурацией. В данной работе предложена математическая модель управления конфигурацией программных средств, основанная на разностных уравнениях дискретных систем. Проведено численное моделирование в среде Octave, подтверждающее корректность предложенной модели и позволяющее анализировать влияние параметров управления на динамику процесса. Полученные результаты могут быть использованы для оптимизации стратегий автоматизированного развертывания программных комплексов в промышленных системах.

Ключевые слова: автоматизированное управление, программные комплексы, дискретные системы, разностные уравнения, устойчивость, диспетчеризация, мониторинг

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье рассматривается проблема обеспечения качества грузовых перевозок с использованием информационных технологий. В качестве основного метода улучшения эффективности и надежности управления грузоперевозкой предлагается использование цифрового двойника транспортных объектов – участников транспортно-логистических процессов. Цель исследования - разработка рекомендаций по созданию цифровых моделей на транспорте. Гипотезой является предположение о результативности применения процессного подхода при разработке моделей цифровых двойников для улучшения их адекватности и эффективности по управлению грузоперевозками. Рассмотрена задача контроля перевозки грузов в рефрижераторном контейнере с управляемым климатическим режимом на основе цифрового моделирования. Выработаны предложения по разработке цифровых моделей для информационного сопровождения транспортно-логистических процессов на основе процессного подхода.

Ключевые слова: Бизнес-процесс, моделирование, BPMN, IDEF1, DFD, сети Петри, математическая модель, интеллектуальная 3D модель

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В работе представлены результаты расчета показателей надежности и анализа отказоустойчивости подсистемы контроля и управления давлением пара в паровой завесе трубчатой печи технологической установки гидроочистки дизельного топлива. Обоснована эффективность резервирования критических элементов для повышения функциональной безопасности.

Ключевые слова: надежность, отказоустойчивость, паровая завеса, трубчатая печь, гидроочистка, дизельное топливо, резервирование, функциональная безопасность

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье рассматриваются варианты решения проблемы замедления цикла работы программируемых логических контроллеров, возникающей при реализации сложных алгоритмов. У большинства современных программируемых логических контроллеров цикл работы напрямую зависит от объёма пользовательской программы. Программа выполняется псевдопараллельно, поэтому сложность алгоритма влияет на замедление цикла косвенно, через увеличение объёма кода. Разрастание программы приводит к замедлению отклика контроллера на изменения состояния входов. В некоторых случаях разработчики контроллеров предоставляют программистам возможности, позволяющие нарушить естественный порядок выполнения рабочего цикла, тем самым сокращая время реакции. Достоинства и недостатки таких методов подробно разобраны в данной статье. В качестве альтернативного способа уменьшения времени реакции контроллера рассматривается возможность передачи исполнения части алгоритма сенсорной панели оператора. Современные сенсорные панели, помимо своей основной задачи – реализации человеко-машинного интерфейса, обладают множеством дополнительных функций, среди которых возможность применения макросов. Приведён основной функционал макросов и продемонстрирована возможность обмена данными между контроллером и панелью. Эта возможность является необходимым условием для делегирования части функций контролера панели. Подробно разобраны ограничения и риски, возникающие при применении данного подхода, а также обозначены ситуации, в которых предпочтительно применять этот метод.

Ключевые слова: программируемый логический контроллер, сенсорная панель оператора, цикл работы контроллера, распределение вычислительных ресурсов, макросы

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье представлен обзор существующих технических решений, рассмотренный с точки зрения двух подходов: полная замена электролизной установки на современный аналог; замена только измерительной части системы. По результатам обзора существующих технических решений сделан вывод о том, что покупка и замена целой электролизной установки или программно-измерительной части является экономически не выгодной и для Березовской ГРЭС можно реализовать собственную систему управления установками СЭУ-20 с использованием современных программно-технических средств автоматизации российского производства, но при этом собственная разработка принесет значительный экономический эффект из-за меньшей стоимости по сравнению с зарубежными аналогами. Для проектируемой системы управления технологическим процессом выбрано необходимое оборудование. Рассчитано время реакции системы при аварийной ситуации. Разработаны электрическая структурная и функциональная схемы автоматизации электролизной установки СЭУ-20. Разработан интерфейс АРМ оператора и произведено моделирование разработанной программы с отработкой различных ситуаций.

Ключевые слова: электролизная установка, импортозамещение, удаленный контроль, удаленное управление, программирование ПЛК, АРМ-оператора

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Переход от планового технического обслуживания и ремонта оборудования к обслуживанию по его фактическому техническому состоянию требует применения новых методов анализа данных на основе машинного обучения. Современные системы сбора данных такие как роботизированные беспилотные комплексы позволяют формировать большие объемы графических данных в различных спектрах. Увеличение объема данных приводит к задаче автоматизации их обработки и анализа для идентификации дефектов высоковольтного оборудования. В данной статье проведен анализ особенностей применения алгоритмов компьютерного зрения для изображений высоковольтного оборудования электрических станций и подстанций в инфракрасном спектре и представлен метод их анализа, который может быть применен при создании интеллектуальных систем поддержки принятия решений в области технической диагностики оборудования. Предложенный метод использует как детерминированные алгоритмы, так и машинное обучение. Классические алгоритмы компьютерного зрения применены для предварительной обработки данных с целью выделения значимых признаков, а модели на основе машинного обучения без учителя используются для распознавания графических образов оборудования в оптимизированном по информативности пространстве признаков. Сегментация изображения с помощью алгоритма пространственной кластеризации на основе плотности распределения значений с учетом выбросов позволяет обнаруживать и группировать фрагменты изображения со статистически близкими распределениями ориентаций линий. Такие фрагменты характеризуют определенные конструктивные элементы оборудования. В статье описан алгоритм, реализующий предложенный метод на примере решения задачи детектирования дефектов трансформаторов тока, и представлена визуализация его промежуточных шагов.

Ключевые слова: высоковольтное оборудование, техническая диагностика, трансформатор тока, дефект, тепловизионный контроль, машинное обучение, компьютерное зрение, кластеризация, сегментация

2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Разработана оптимизационная модель минимального необходимого количества работников, осуществляющих мероприятия транспортной безопасности, включенных в состав подразделений транспортной безопасности с учетом алгоритма распределения работников, в том числе различных групп по выполняемым отдельным функциям при различных уровнях безопасности, а также вероятности реализации различных угроз транспортной безопасности.

Ключевые слова: транспортная стратегия, цифровизация транспортной безопасности, оптимизация издержек, подразделения транспортной безопасности, требования по обеспечению транспортной безопасности

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами , 2.3.4 - Управление в организационных системах

В статье рассматривается использование модели массового обслуживания M/M/n для анализа производительности облачных систем хранения данных. Проведено моделирование, позволяющее выявить влияние параметров системы на среднее время ожидания, вероятность блокировки и пропускную способность. Полученные результаты демонстрируют, как оптимизация числа серверов и интенсивности обслуживания позволяет повысить эффективность работы системы и минимизировать задержки. Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения производительности облачных решений в условиях роста объёмов данных и увеличения нагрузки на системы хранения.

Ключевые слова: облачные системы хранения данных, теория массового обслуживания, модель M/M/n, Python, моделирование, анализ производительности

2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В рамках проведенного исследования была рассмотрена задача управления роботом параллельной структуры. В настоящей работе приведена модель плоского параллельного робота типа 3-RPR в пакете Matlab, разработанная для проведения вычислительных экспериментов. Проведено моделирование отработки двух типов траекторий движения с целью определения оптимальной структуры регуляторов положения приводного шарнира, используемых в системе управления роботом. Сравнению подвергались шесть структур регуляторов: три классических: ПД, ПИД, ПДД и три их дробно-степенных аналога: FOPD, FOPID, FOPDD. Для моделирования дробно-степенных регуляторов использовалось инструментальное средство FOMCON. Наилучшие результаты для робота типа 3-RPR показала система управления с FOPID регулятором, что свидетельствует о целесообразности применения для управления параллельными роботами дробно-степенных регуляторов.

Ключевые слова: параллельный робот, обратная задача кинематики, 3-RPR-робот, вычислительный эксперимент, отработка траектории движения, точность системы управления, дробно-степенной регулятор, параметрическая оптимизация регулятора, сравнительное моделирование

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье разрабатываются методы калибровки для повышения точности и снижения затрат на эксплуатацию роботизированных систем в складской логистике. Особое внимание уделено использованию лазерных датчиков и параметра смещения (offset), позволяющих адаптировать положение робота в изменяющихся условиях. Методология включает этапы инициализации, ориентирования и финальной проверки, что позволяет минимизировать отклонения и сократить необходимость в ручной корректировке. Такой подход способствует поддержанию устойчивой точности операций и снижению эксплуатационных расходов за счёт автоматизации и адаптивной настройки калибровки робота.

Ключевые слова: калибровка робота, автоматизация склада, лазерный датчик, offset, точность позиционирования, роботизированная система, адаптивная калибровка, автоматическая калибровка, коллаборативный робот, кобот

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Представлены результаты анализа архитектуры роботизированных технологий, применяемых в складской логистике. Выявлены такие способы оптимизации архитектуры, как многофункциональность, модульность, роевой интеллект, внедрение нескольких режимов работы. На основании проведенного анализа создана концептуальная модель робота для инвентаризации складских помещений. Основными преимуществами модели являются: возможность использования робота в нерабочее время за счет наличия автономного режима работы; применение для инвентаризации и для совместной работы с другими роботами (координация движения наземных роботов); наличие алгоритма взаимозамены, обеспечивающего отказоустойчивость и частичное решение проблемы ограниченности времени работы робота от аккумуляторной батареи.

Ключевые слова: роботизированные технологии, дроны, модульность, роевой интеллект, отказоустойчивость, складская логистика

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами , 2.3.4 - Управление в организационных системах

Рассмотрена проблематика построения человеко-машинных интерфейсов автоматизированных систем оперативного диспетчерского управления при высокой плотности информационного потока. Статья посвящена модернизации графической части систем управления с предложением уровней графических мнемосхем и их описанием их достоинств. Во второй части дана модернизация предложенного ранее алгоритма под разработку подсистемы аварийной сигнализации. Выведены достоинства предлагаемых подходов для конечного потребителя.

Ключевые слова: диспетчерское управление, автоматизированная система управления, человеко-машинный интерфейс, BMS, SCADA-система, UX/UI-дизайн

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В работе описана автоматизированная система безопасности для майнинг-контейнера: система защиты от короткого замыкания, для плавного запуска оборудования, контроля температуры и предупреждения возгорания устройств.

Ключевые слова: майнинг, электробезопасность, поддержание температуры, предупреждение пожара, автоматизированная система

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В данной статье представлен обзор существующих конструкционных решений внутритрубных роботов, предназначенных для инспекционных работ. Основное внимание уделено анализу различных механизмов движения и типов шасси, используемых в таких роботах, а также выявлению их преимуществ и недостатков применительно к задаче сканирования продольного сварного шва. Рассмотрены такие типы роботов, как гусеничные, колесные, винтовые и те, которые движутся под действием давления внутри трубы. Особое внимание уделяется проблеме обеспечения стабильного и точного перемещения робота вдоль сварного шва, минимизации боковых смещений и выбору оптимальной системы позиционирования. На основании проведенного анализа предлагаются рекомендации по выбору наиболее подходящего типа движения и шасси для выполнения задачи построения 3D-модели сварного шва с использованием лазерного триангуляционного датчика (далее ЛТД).

Ключевые слова: внутритрубные роботы, инспекционные роботы, 3D сканирование, сварные швы, конструкционные решения, типы движения, шасси, гусеничные роботы, колесные роботы, винтовые роботы, продольные сварные швы, лазерный триангуляционный датчик

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Разработка, исследование и построение устройств, позволяющих ускорить процесс взаимодействия между различными модулями (например, Систем телеметрии и телеуправления), а в целом - Систем гибридных коммуникаций цифрового города включающих в себя разнообразные системы, применяемые в Интеллектуальном здании является актуальной проблемой. Одно из таких устройств, представленное в статье – разработанный оптимальный многочастотный модем. Помимо разработанного модема в статье представлены примеры разработок схожих видов устройств и систем, как российских, так и зарубежных исследователей. При этом авторами доказано, что применение предложенного модема обеспечивает выигрыш по спектрально-энергетической эффективности в сравнении с аналогами. Предложенный подход может быть использован для организации высокоскоростной передачи данных по частотно-ограниченным каналам связи на основе новых проводных технологий стандарта цифровой абонентской линии, а также беспроводных систем.

Ключевые слова: система телеметрии и телеуправления, интеллектуальное здание, система гибридных коммуникаций цифрового города, модем, многочастотная модуляция, цифровая абонентская линия, оптимальный финитный сигнал, модулятор, демодулятор, беспроводная система связи

2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье рассмотрены проблемы износа роликов трайб-аппарата, связанных с рассогласованием скоростей в режиме сопровождения материала. Существующие методы борьбы с износом борются со следствием проблемы, а не с причиной. Одним из способов снижения интенсивности износа бочек роликов является разработка метода, позволяющего скорректировать скорость электродвигателя трайб-аппарата с целью уменьшения рассогласования скоростей между рабочей поверхностью ролика и заготовки, учитывая существующие технологические требования по созданию тянущих и тормозящих усилий. Предложен алгоритм расчёта корректировки скорости на основании натяжения металла, компенсирующий износ ролика и снижающий силу трения. Моделирование системы с разработанным алгоритмом показало устранение рассогласования скоростей во время сопровождения материала, а, следовательно, она позволит снизить интенсивность износа роликов.

Ключевые слова: система корректировки скорости, трайб-аппарат, износ роликов, натяжение металла, система управления, рассогласование скоростей, снижение силы трения

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье предложена и конкретизирована инженерная математическая модель привода с использованием блока ферропошковых муфт и в рамках эскизного проектирования проведено исследование его динамических свойств, в ходе которого получены переходные характеристики, позволяющие оценивать качественные показатели такого привода и наметить меры по их улучшению.

Ключевые слова: система бесперебойного электроснабжения, автоматическое регулирование, релейный регулятор напряжения, моделирование релейной системы

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В настоящее время резервуарный реактор непрерывного действия широко используется в различных отраслях промышленности, и существует множество методов управления данным реактором. В статье представлен метод проектирования модельного прогнозирующего контроллера (Model predictive control - MPC) на основе нечеткой модели. Объект управления моделируется с помощью нечеткой модели Такаги-Сугено, задача оптимизации решается с помощью генетического алгоритма. Использование нечетких моделей и генетических алгоритмов для реализации контроллера MPC позволило добиться лучшего качества, чем в традиционных контроллерах MPC.

Ключевые слова: метод проектирования модельного прогнозирующего контроллера, нечеткая модель, Такаги Сугено, генетические алгоритмы, множественные входы-множественные выходы

2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Разработана лабораторная схема установки с теплообменником-нагнетателем в контуре горячей воды котла. Проведенные исследования показали, что температура горячей воды на выходе изменяется в зависимости от частоты колебаний электромагнитного клапана при заданном расходе, а наибольшая эффективность нагрева воды наблюдается при частоте 1.75 Гц. Расчет коэффициента теплопередачи показал, что при стационарном режиме течения коэффициент теплопередачи теплообменника-нагнетателя равен 180 Вт/(м^2∙°С). Затем с ростом частоты коэффициент теплопередачи плавно уменьшается и достигает минимума 173 Вт/(м^2∙°С) при 1.0 Гц. При дальнейшем увеличении частоты коэффициент теплопередачи начинает увеличиваться и достигает максимума 188 Вт/(м^2∙°С) при 1.75 Гц. В результате эксперимента также установлено, что с ростом частоты расход в контуре горячей воды возрастает и достигает максимума на частоте 1.75 Гц Q=0.6 л/сек. Т.е. при такой частоте теплообменник-нагнетатель за счет колебаний потока жидкости в первом контуре (контуре холодной воды) наиболее эффективно передает колебания потока во второй контур (контур горячей воды), что можно использовать для уменьшения мощности насоса в контуре горячей воды на данной частоте.

Ключевые слова: теплообменник-нагнетатель, коэффициент теплопередачи, электромагнитный клапан, гидроудар

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами , 2.4.6 - Теоретическая и прикладная теплотехника

Рассматривается задача определения области дефектов поверхностного слоя деталей подшипников по данным вихретокового неразрушающего контроля. Приводятся методы обработки данных вихретокового контроля. Обосновывается возможность применения робастного метода медианной полировки для повышения информативности вихретоковых данных. В качестве инструментов локализации паттернов дефектов в вихретоковом образе объекта контроля предлагается использовать скользящее окно, расчет среднеквадратичного отклонения, а также продукционное правило, сформированное по критерию информационной энтропии Шеннона. Приводятся результаты применения разработанного алгоритма локализации на данных вихретокового контроля деталей подшипников, полученных в условиях реального производства.

Ключевые слова: вихретоковый контроль, локализация, дефект, анализ данных, распознавание, поверхностный слой, интеллектуальные технологии, энтропия Шеннона, медианная полировка, задача классификации

2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье представлен анализ протокола Modbus, включая его архитектуру, типы сообщений, особенности реализации и собственный язык программирования. Рассмотрена система управления производственным процессом на основе Modbus.

Ключевые слова: Modbus, программируемый логический контроллер, протокол обмена данными, программирование, промышленная автоматизация, управление процессами, мониторинг, регистры, интеграция систем

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Рассмотрен метод параметрической идентификации модели установившихся режимов технологического процесса, использующий искусственные нейронные сети, на вход каждой из которых подаются измеренные значения входных и выходных технологических переменных процесса, а с одного выхода поступает значение соответствующего параметра модели технологического процесса. Оценена эффективность метода путем проведения вычислительных экспериментов на регрессионных моделях с двумя факторами и моделях установившихся режимов технологических процессов действующих производств. Среднее значение относительной ошибки моделей не превышает 0,43 %. Метод параметрической идентификации применим в адаптивном управлении установившимися режимами технологического процесса. Одно из достоинств метода заключается в том, что при заданной форме математического описания для обучения нейронной сети не требуется статистических экспериментальных значений переменных технологического процесса.

Ключевые слова: метод параметрической идентификации, искусственная нейронная сеть, модель установившихся режимов технологического процесса, адаптивное управление

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье рассматриваются различные решения проблемы нехватки входов и выходов программируемых логических контроллеров при построении автоматизированных систем управления. Отмечается, что управляющие сигналы, которыми оперирует контроллер, могут быть разделены на две категории: первая отвечает за непосредственное управление оборудованием системы, а вторая организует человеко-машинный интерфейс. Описанные в статье методы позволяют существенно сократить нагрузку человеко-машинного интерфейса на контроллер или же полностью делегировать её сенсорной панели оператора. Приводится пример работы контроллера с панелью оператора по протоколу MODBUS. Перечисляются плюсы и минусы описанных методов, а также условия, при которых они являются предпочтительными.

Ключевые слова: программируемый логический контроллер, программируемое реле, сенсорная панель оператора, человеко-машинный интерфейс, управляющий сигнал

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами