Название: Исследование вариантов построения архитектуры информационной системы синхронного планирования позаказного сборочного производства.
Руководитель: Капулин Денис Владимирович, канд. техн. наук, доцент, заведующий базовой кафедрой «Информационные технологии на радиоэлектронном производстве» ИКИТ СФУ.
Грантодатель: Российский фонд фундаментальных исследований. Сроки проведения: 2020-2022.
Краткое содержание проекта: Проект направлен на поиск методов, разработку и исследование способов повышения эффективности мелкосерийного и позаказного производства за счет совершенствования методологии и использования новых средств оптимального синхронного планирования. Результат: Результаты проекта включают методику оценки и снижения потерь в производстве. В проекте предлагается новая модель организационно-технической системы управления производством, позволяющая учитывать возможность оперативного внесения корректив за счет автоматизированной оценки ключевых параметров эффективности и принятия соответствующих решений. Библиотека методов представлена в виде программного модуля мелкосерийного позаказного производственного планирования, предназначенного для интеграции и непрерывного обмена данными с автоматизированной системой управления производственным процессом, что в отличие от существующих универсальных систем, повышает оперативность принятия управленческих решений при изменении производственных планов в ходе изготовления деталей и сборочных единиц. Название: Математическое и компьютерное моделирование тонкостенных элементов конструкций из волокнистых композиционных материалов Руководитель: Федорова Наталья Александровна, д-р физ.-мат. наук, профессор кафедры прикладной математики и компьютерной безопасности ИКИТ СФУ
Наименование гранта (грантодатель): р_а_Красноярск Региональный конкурс на лучшие проекты фундаментальных научных исследований, проводимый совместно РФФИ и Правительством Красноярского края
Сроки проведения: 2020-2022 Краткое содержание проекта: В условиях плоского напряженного состояния эффективные композитные конструкции могут быть созданы путем армирования по определенным криволинейным траекториям с послойным чередованием изотропных и армированных структур. Такие комбинированные конструкции открывают большие возможности для управления напряженно деформированным состоянием и создания высокоэффективных изделий в аэрокосмической и машиностроительной промышленности, строительной индустрии. Уровень современных технологий позволяет на практике получать криволинейно армированные плоские конструкции. Полученные численные эксперименты позволяют дать рекомендации для создания различных типов армированных конструкций с прогнозируемыми свойствами. Такой подход является новым, предлагаются новые постановки задач об армировании плоских конструкций вдоль непрерывных криволинейных траекторий с целью повышения прочностных свойств композита.
Результат: Для создания новых технологий и новых типов композитных конструкций необходимы новые методики управления армирующими структурами. Рассмотрены многослойные слойные конструкции симметрической структуры из произвольных плоских анизотропных слоев. Предполагается, что температура постоянна, прослойки тонкие, и в конструкции реализуется плоское напряженное состояние. Предложенный подход для реализации заданных условий деформирования конструкции позволяет вводить широкий набор управляющих параметров композита и дает возможность строить модель конструкции, описывающей существенные для данного рассмотрения параметры и переменные конструкции, связи между ними, входные и выходные данные, и позволяет путем выбора информации о входных данных технологического процесса моделировать армированную конструкцию. В рамках компьютерного моделирование создана программа определения структуры армирования кольцевой пластины, реализующей заданные нагрузки на граничных контурах. Практическое применение результатов: Проанализировано влияние термосиловых воздействий на прочность армированных пластин в случае армирования семействами логарифмических и алгебраических спиралей и траекторий, изогональных к данным семействам. Учет температурных воздействий на конструкции важен в климатических условиях Красноярского края. Анализ результатов показывает, что за счет выбора криволинейной укладки армирующих волокон можно получить конструкцию с заранее заданными свойствами. Название: Группы близкие к конечным с приложениями в компьютерной алгебре Руководитель: Кухарев Андрей Валерьевич, кандидат физ.-мат. наук, доцент кафедры прикладной математики и компьютерной безопасности ИКИТ СФУ
Наименование гранта (грантодатель): Российский научный фонд Сроки проведения: 13.08.2018 – 30.06.2023 Краткое содержание проекта: Целью проекта является развитие теории алгебраических структур, их классификация, обобщение и установление соотношений между ними. В ходе выполнения проекта предполагается как решение фундаментальных задач абстрактной алгебры, так и изучение вопросов применения алгебраических структур в информатике и компьютерной алгебре. Исследования в рамках данного проекта проводятся по двум основным направлениям: вычислительная теория групп и теория представлений конечных групп. Результат: В ходе реализации проекта получен ряд новых результатов по теории групп и теории колец. В частности, получена алгебраическая классификация альтернативных, левоальтернативных, йордановых, бикоммутативных, левокоммутативных, ассосимметричных, новиковских и левосимметрических центральных расширений нуль-филиформных ассоциативных алгебр. Описано композиционное строение нормального p-дополнения конечной группы со свойством p*. Получены условия полуцепности групповых колец над полем характеристики для расширений проективных специальных линейных групп. Получено описание периодической группы Шункова, насыщенной группами из множества U4(3^n). Практическое применение результатов: Группы, кольца, моноиды и другие алгебраические структуры, исследуемые в настоящем проекте, широко используются в компьютерных науках, в частности в алгебраической криптографии, цифровой обработке сигналов, функциональном программировании, анализе больших данных и т.п. Фундаментальные результаты, полученные в ходе реализации проекта, найдут применение при разработке алгоритмов для систем компьютерной алгебры, базирующихся на алгебраических структурах.
Название: Группы с условиями распознаваемости и конечности Руководитель: Шлепкин Алексей Анатольевич, кандидат физ.-мат. наук, доцент кафедры прикладной математики и компьютерной безопасности ИКИТ СФУ
Наименование гранта (грантодатель): Российский научный фонд Сроки проведения: 2019-2022 Краткое содержание проекта: Исследование групп с условиями конечности является признанным направлением в теории бесконечных групп. Важным направлением в исследованиях групп с условиями конечности является исследование групп с условием насыщенности. Проект направлен на исследование групп, насыщенных конечными простыми группами лиева типа ограниченного ранга, а также их расширениями. Важной частью проекта является исследование сильно вложенных подгрупп. В теории групп "арифметическими" принято называть свойства группы, которые определяются ее числовыми параметрами: порядок группы и набор его простых делителей, порядки элементов, порядки подгрупп, степени неприводимых представлений, порядки классов сопряженности и т.д. В связи с развитием вычислительных компьютерных систем и криптографии такие фундаментальные задачи, как изучение арифметических свойств конечных групп и характеризация конечных групп с помощью арифметических параметров, заняли особое место в теории групп. Результат: Результаты в области исследования теории бесконечных групп носят фундаментальный характер. Будет установлено строение периодических групп и групп Шункова, насыщенных группами лиева типа ограниченного ранга. Будет установлено строение групп с сильно вложенной (локально конечной) подгруппой, насыщенных конечными простыми группами. Будут разработаны и реализованы алгоритмы построения функций роста и плотности для некоторых конечных простых групп лиева типа. Поскольку построения функций роста конечных простых групп даже малого порядка является очень вычислительно емким процессом, то одним из требований к данным алгоритмам является параллелизм и возможность реализации на высокопроизводительных вычислительных установках. Практическое применение результатов (возможность применения): Результаты проекта могут быть применимы при разработке и реализации программных продуктов для мультипроцессорных вычислительных систем
Название: Непараметрические интеллектуальные алгоритмы анализа данных для моделирования и управления многомерными производственными процессами в условиях неопределенности. Руководитель: Чжан Екатерина Анатольевна, канд. техн. наук, доцент базовой кафедры Интеллектуальные системы управления ИКИТ СФУ.
Наименование гранта (грантодатель): грант Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых – кандидатов наук и докторов наук.
Сроки проведения: 2020-2021 Краткое содержание проекта: Перспективным на сегодняшний день является научное направление разработки систем управления сложными промышленными объектами. Большинство технологических процессов носят нестационарный характер и имеют сложную структуру, поэтому используемые модели должны быть адаптивными. В рамках исследования будут разработаны непараметрические алгоритмы моделирования и управления, а также предобработки данных. На практике доступная информация носит разнотипный характер: количественная информация в виде выборок наблюдений, полученных при измерении входных и выходных переменных процесса, сведения качественного характера (тип линейности, динамический или статический процесс и др.). Если же учитывать всю имеющуюся информацию, а также проводить работу по устранению неточностей в данных, можно значительно повысить точность моделей. Целью настоящего исследования является усовершенствование непараметрических моделей для повышения точности моделирования и управления производственным процессом.
Результат: В результате работы над проектом планируется модифицировать алгоритмы анализа данных, моделирования и управления. Разработанные алгоритмы позволят работать с разнотипной информацией для получения более точных результатов. Разработанные алгоритмы обладают практической значимостью, т.к. могут быть применены для различного рода производственных процессов.
Практическое применение результатов: Предполагается использовать полученные результаты для управления реальными процессами на производстве. Предварительные результаты по моделированию процесса кислородно-конвертерной плавки стали показали высокую эффективность разрабатываемых методов. Если модифицировать алгоритмы в случае использования нечетких переменных, то можно будет формировать управляющие значения в виде некоторых интервалов, что соответствует в наибольшей степени практическим задачам.
Разработка Лабораторного отладочного комплекса На кафедре «Вычислительная техника» разработан лабораторный отладочный комплекс (ЛОК) , функционирующий на основе оригинальной, запатентованной технологии «Мутационного тестирования». Отработка радиоэлектронной аппаратуры производятся путём внесения динамически изменяющихся во времени искажений (мутаций) в процесс испытаний. Тем самым создаются якобы аварийные ситуации, но не в космосе, а на земле. Такой подход позволяет значительно сократить сроки наземных испытаний и повысить качество выпускаемой продукции. Созданный учеными ЛОК – мобильный и реконфигурируемый. Это позволяет проводить испытания на различных площадках: от цехов завода, до космодрома. Разработанный комплекс успешно эксплуатируется на АО ИСС им. М.Ф. Решетнева. Сегодня методом «мутационного тестирования» проверяется более половины всех электронных устройств, производимых на предприятии.
Разработка сверхбольших интегральных схем (СБИС) В настоящий момент в разработке находятся СБИС, предназначенные для функционирования в условиях космического пространства. Специалистами кафедры «Вычислительная техника» совместно с военно-инженерным институтом СФУ и ФГУП «Радиосвязь» создан однокристальный модуль цифровой обработки сигналов, предназначенный для использования в системах связи и навигации. Изготовлен модуль в г. Зеленограде на предприятии ОАО НИИМЭ и Микрон по технологии «кремний на изоляторе». Этот заказной ЧИП реализован на матрице Алмаз-13. Еще два ЧИПа разрабатываются специалистами кафедры «Вычислительная техника» совместно с АО ИСС им. Ак. Решетнева. Сегодня ЧИПы находятся в производстве – это сложно функциональные фильтры, предназначенные для применения в системах связи космических аппаратов. Основой для ЧИПов служит базовый матричный кристалл, который выпускается на Воронежском заводе полупроводниковых приборов. Уникальной особенностью созданных микросхем является их высокая радиационная стойкость. Кроме того, оригинальные алгоритмы цифровой обработки сигналов позволяют значительно повысить технические и эксплуатационные характеристики космической аппаратуры. При этом все ЧИПы полностью изготовлены в России.
Интеллектуальный модуль системы преобразования и распределения энергии солнечных батарей Совместная разработка специалистов Кафедры «Вычислительная техника» и кафедры «СААУП», которая позволяет достичь существенной экономии энергопреобразующей аппаратуры космических аппаратов. Новые законы, синтезированные нашими учеными, позволили реализовать интеллектуальный контроллер, который управляет режимами заряда и разряда ботовых аккумуляторов. При этом система сглаживает перепады напряжения на борту, продлевает срок службы батарей и главное, обеспечивает КПД до 98% при стабильном электропитании всей бортовой аппаратуры. Кроме того, используемое микропроцессорное управление позволяет организовать ряд дополнительных сервисных режимов. Например, контролировать сбои, обеспечивать плавный пуск и многое другое. Разработанная система является модульной. Причем модули абсолютно не зависят друг от друга. Это позволяет наращивать энергообеспечение космического аппарата по мере необходимости и обеспечить высокую живучесть. При выходе из строя одного модуля все остальные продолжают функционировать, а энерговооруженность лишь немного снижается. Однако самое важное в данной разработке – это широкая номенклатура применения. Такой подход позволяет использовать разработанную систему не только для космических аппаратов, но и для любых автономных систем, от электромобиля до сотового телефона.
Система интеллектуального управления распределением энергии электротранспортных средств Продолжая тематику управления электрической энергией на кафедре «Вычислительная техника» совместно с кафедрой «Транспортных и технологических машин» Политехнического института, ведутся разработки по созданию системы интеллектуального управления распределением энергии электротранспортных средств. Сегодня в лабораторных условиях и по результатам моделирования полученные первые уникальные данные от системы управления безколлекторных двигателей. Двигатель управляется нейронной сетью входящей в состав интеллектуального агента, который анализируя показания датчиков, позволяет «предсказывать» наиболее оптимальные режимы эксплуатации энергоустановки в зависимости от состояния дорожного полотна, подъема или спуска, а также поворота электромобиля.
Система удаленного доступа к научному и учебному оборудованию «Робот-манипулятор» Для обеспечения учебного процесса в 2021 году на кафедре стартовал мультидисциплинарный проект по разработке и внедрению системы удаленного доступа к научному и учебному оборудованию. В состав системы входит комплекс серверного оборудования, управляющих контроллеров и систем трансляции потокового видео. В качестве конечных устройств выступают лабораторные стенды, созданный на кафедре Робот-манипулятор (Рисунок 5) и специализированные системы управления контрольно-проверочной аппаратурой. Уникальной особенностью проекта является применение передовых отечественных и зарубежных технологий сетевого доступа, которые позволяют ученым, аспирантам и студентам из любой точки земного шара управлять оборудованием контролируя процесс визуально в режиме реального времени. Такая технология позволяет выполнять научные исследования, лабораторные работы, работать над дипломом и курсовым проектом дистанционно. Всего четыре сервера смогут обеспечить круглосуточный доступ для тысячи человек.
