Инновационное развитие науки возможности, проблемы, перспективы. Часть I. Монография

УДК 001 ББК 72я43

И66

Рецензент:

доктор педагогических наук, профессор ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный

университет им. Н. И. Лобачевского» Арзамасский филиал

Акутина С.П.

И66 Инновационное развитие науки: возможности, проблемы, перспек-

тивы. Монография.ЧастьI /Научныйред.д-рпед.наук,проф.С.П.Аку- тина. – М.: Издательство «Перо», 2019. – 59 с.

ISBN 978-5-00150-190-9 (Общ.)

ISBN 978-5-00150-191-6 (Ч.1.)

В коллективной монографии представлены теоретические и практические материалы, посвященные актуальным вопросам современной науки.

Работы, поступающие в редакцию, рецензируются. За достоверность сведений, изложенных в работах, ответственность несут авторы публикаций. Мнение редакционной коллегии может не совпадать с мнением авторов.

Издание охраняется Законом РФ об авторском праве. Любое воспроизведение материалов, размещенных в сборнике, как на бумажном носителе, так и в виде ксерокопирования, сканирования, записи в память ЭВМ и размещение в Интернете, без согласия издателя, запрещается.

УДК 001 ББК 72я43

ISBN 978-5-00150-190-9 (Общ.)

ISBN 978-5-00150-191-6 (Ч.1.)

Отпечатано с готового оригинал-макета.

© Авторы статей, 2019

2

ПРЕДИСЛОВИЕ

В коллективной монографии представлены теоретические и практические материалы, посвященные актуальным вопросам современной науки.

РАЗДЕЛ 1. ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦИКЛ

В первой главе «Общие принципы построения имитационных модели-

рующих установок, реализующих метод полунатурных испытаний автоматизированных систем управления специального назначения» (авторы -

СтарусевА.В.,МихолапЛ.А.)отмечается,чтовнастоящеевремявРоссиипроводится переоснащение, дооборудование имеющейся экспериментально-испы- тательной базы под модернизируемые и новые образцы сложных технических систем, поступающих на испытания, которые проводятся путем как натурных, такиполунатурных(имитационных)экспериментов.Дляпроведенияиспытаний вышеперечисленными методами применяют имитационные моделирующие установки (ИМУ). В разделе раскрываются специальные особенности ИМУ, предназначенных для испытаний автоматизированной системы управления специального назначения (АСУ СН) полунатурным методом. Отражаются задачи испытанийАСУСНифакторы,определяющиеэффективностьиспытаний.Устанавливаются задачи, которые решаются ИМУ определенного класса. Обосновываются, а затем формируются общие требования и принципы построения ИМУ.

РАЗДЕЛ 2. ГУМАНИТАРНЫЙ ЦИКЛ

Вторая глава «Информационные технологии как фактор самореализации современного человека» Веряскина А.Н. отмечает актуальность роли информационных технологий (ИТ) в разных сферахжизничеловека.Отмечается отсутствие работ, где категория «информационные технологии» рассматривается в ее сопряженности с категорией «самореализация личности». В данном исследовании раскрывается содержание понятия «информационные технологии» в единстве и взаимосвязи с философскими категориями «технологии» и «информации». Анализируется роль ИТ в системе природных, общественных, культурных факторов, воздействующих на процесс самореализации современного человека. Разработана система взаимосвязанных объективных и субъективных условий, способствующихвысокойстепенисамореализацииличности какпроцесса выстраивания уникального жизненного пути в условиях информатизации. Результаты исследования ИТкак фактора самореализации человека на современномэтапе технологи- ческогоразвитиямогутспособствоватьобогащениюсоциально-философскойтео- рии личности.

Втретьей главе «Городской пейзаж в живописи Яна Вермеера» (автор

-Лю Сыцзя) исследуются изображения городских пейзажей ведущих мастеров. Городские пейзажи имеют большое культурное и эстетическое значение в процессе развития искусства XVII века. Целью исследования является определение тенденций развития городского пейзажа в Голландии XVII века, особенностей и техники в картинах Яна Вермеера.

4

РАЗДЕЛ 1. ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦИКЛ

УДК 62

ГЛАВА I. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛИРУЮЩИХ УСТАНОВОК, РЕАЛИЗУЮЩИХ МЕТОД ПОЛУНАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Старусев А. В., Михолап Л.А.

Филиал Астраханского государственного университета, г. Знаменск Астраханской области

Ключевые слова: автоматизированная система управления, имитационная моделирующая установка, полунатурные испытания, эффективность испытаний, эксперимент.

Автоматизированныесистемыуправленияспециальногоназначения(АСУ СН)относятсякклассутакназываемыхсложныхтехнических(управляемых)систем [1, 2, 3], которые характеризуются [4, 5]:

-наличием большого количества взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов;

-сложностью функций, выполняемых системой и направленных на достижение заданной цели функционирования;

-возможностью разбиения системы на подсистемы, цели функционирования которых подчинены общей цели функционирования всей системы;

-наличием управления, имеющего иерархическую структуру;

-наличием разветвленной информационной сети и интенсивных потоков информации;

-наличием взаимодействия с внешней средой и функционированием в условиях взаимодействия случайных факторов.

В простейшем случае АСУ СН включает в себя следующие элементы (рисунок 1):

-автоматизированный командный пункт (АКП);

-командные пункты (пункты управления), управление которыми осуществляется с АКП;

-радиолокационные средства (РЛС), осуществляющие контроль определенной зоны воздушного пространства;

-управляемые активные комплексы (УАК) или управляемые активные средства (УАС), которые осуществляют (способны осуществить) определенные активные воздействия на воздушную обстановку (например, воздействовать по воздушным целям).

5

Рисунок 1. Структурная схема АСУ СН

Элементы АСУ СН и средства воздушной обстановки (СВО) в процессе функционирования системы образуют замкнутый контур управления.

Какпоказываетпрактика[9,10,11],вомногихслучаях,поразличнымпричинам, к испытаниям (исследованиям) подвергается автоматизированный командный пункт системы, а другие элементы, представленные на рисунке 1 и составляющиетакназываемое«окружение»опытногообразца,привлекаются киспытаниям.

Для проведения испытаний АСУ СН, как правило, создается лабораторнопроизводственная база, которая включает в свой состав разнообразные технические средства (радиолокационные и телеметрические средства измерений, средств передачи иобработки данных измерений и т.д.),а также научно-испыта- тельные (исследовательские) и административно-хозяйственные организации (учреждения) [7, 12]. Зачастую, к испытаниям АСУ СН привлекаются авиационныесредства,обеспечивающие«подыгрыш»воздушнойобстановки(ВО)иУАС различных типов и модификаций.

Задачи испытаний АСУ СН и факторы, определяющие эффективность испытаний

Испытания АСУ СН являются важным этапом их разработки и внедрении

впромышленность и проводятся с целью [13, 14]:

-определения целесообразности принятия системы в серийное производ-

ство;

-выявление недостатков, снижающих эффективность системы, и определениепутейисроковихустранения(какправило,дозапускасистемывсерийное производство);

-определение принципов реального применения системы в народном хозяйстве (промышленности).

В свою очередь, в соответствии с поставленными целями основными задачами испытаний являются:

-определениестепенисоответствияреальных,эксплуатационныххарактеристик системы заданным техническим требованиям;

6

-выявление действительных характеристик испытываемых образцов и систем СН с учетом реальных условий их применения в народном хозяйстве (промышленности). Однако эти условия могут быть и не заданы в технических требованиях;

-оценка экономической целесообразности принятия системы в серийное производство (т.е. сопоставление ожидаемого прироста эффективности эксплуатации авиации (безопасности полетов и т.п.) за счет внедрения данной системы

инеобходимых затрат на ее внедрение);

-разработка рекомендацийпореальномуприменению системы в промышленности (народном хозяйстве) и обработка документации.

Следует отметить, что с точки зрения теории исследования операций, испытания АСУ СН можно рассматривать как некоторую операцию некоторого коллектива испытателей, направленную на достижение вполне определенной цели: обеспечить объективную оценку системы и принять обоснованное решение о целесообразности принятия системы в серийное производство. При этом должны выполняться ограничительные условия по материальным, трудовым и временным затратам на проведение испытаний.

Из вышеперечисленного следует, что эффективность и качество испытаний АСУ СН определяются следующими факторами:

-точностью (достоверностью) оценки показателей качества функционирования системы;

-полнотой проверки системы как по числу оцениваемых показателей, так

ипо диапазону заданных условий;

-материальными, трудовыми и временными затратами на организацию и проведение испытаний.

Анализ существующих методов испытаний и необходимости создания ИМУ, реализующих метод полунатурных испытаний АСУ СН

Как показывает практика [10, 11, 15], при испытаниях и исследованиях АСУ СН, как правило, применяются два основных метода экспериментальной проверки опытных образцов (рисунок 2):

7

«Окружение» оцениваемого объекта в НИ

«Окружение» оцениваемого объекта в ПНИ

Рисунок 2. Схема оценки АКП СН комбинированным методом

-метод натурных (летных) испытаний (НИ), предусматривающий технические и информационно-логическое сопряжения оцениваемого (опытного) образца системы с реальными объектами его «окружения»;

-метод полунатурных испытаний (ПНИ), который предусматривает имитацию элементов «окружения», то есть замещение реальных объектов соответствующими моделями. В свою очередь, следует отметить, что в литературе аналогичные методы имеют и другие названия, например: «полунатурное моделирование», «комбинированное моделирование», «комплексное моделирование» и т.п.

Метод натурных испытаний играет особую роль при оценке испытываемых образцов, поскольку он не только позволяет проверить качество функционирования опытного образца во взаимодействии с элементами его «окружения», но и служит контрольным при отработке и проверке других методов. Поэтому данные о качестве функционирования опытного образца, полученные этим методом, составляют ту основу, на которой базируется решение о целесообразности принятия системы в серийное производство.

Однако, методу натурных испытаний присущи и весьма существенные ограничения (таблица № 1).

8

Примечание. При использовании воздушного объекта (УАС) сверхзвукового типа стоимость авиаобеспечения существенно увеличивается.

Во-первых, область натурного эксперимента :Н существенно меньше заданной области :О . Это связано, прежде всего, с ограниченными возможностями привлекаемой авиации, а также сокращенным составом испытываемых и

9

привлекаемых наземных средств. Мало того, ограниченные размеры зоны внешнетраекторных измерений, необходимость принятия специальных мер по обеспечениюбезопасностиполетовидругиефакторыприводятктому,чтодажеимеющиеся возможности привлекаемой авиации реализуются не в полной мере.

Во-вторых, точность определения ряда показателей качества функционирования АСУ СН оказывается низкой из-за недостаточного объема статистики.

В свою очередь, как видно из таблицы 1, недостаточность объема статистики, получаемой в натурных испытаниях, связана с высокой стоимостью авиационного обеспечения, большими затратами труда и времени на проведение испытаний.

Перечисленные ограничения метода не позволяют достичь высоких показателей эффективности и качества испытаний сложных технических систем без привлечения других методов их оценки.

Отметим,чтосуществуютопределенныевозможностисовершенствования метода натурных испытаний, например, за счет улучшения организации испытаний, повышения их информативности, совершенствования технологии обработки результатов измерений (повышение точности и сокращение затрат) и т.п. однако принципиально ограничения метода не могут быть полностью устранены, поскольку все эти меры в условиях натурных испытаний не являются достаточно эффективными.

Метод полунатурных испытаний

Метод полунатурных испытаний, в принципе, освобожден от указанных выше ограничений, поскольку, во-первых, моделирование позволяет варьировать условия эксперимента в широком диапазоне условий (т.е. «накрыть» всю заданную область :О ) (рисунок 3) [6].

Во-вторых, число полунатурных экспериментов практически может не ограничиваться, если затраты труда и материальных средств на подготовку и проведение экспериментов, обработку и анализ их результатов будут существенноменьшесоответствующихпоказателейдлянатурныхэкспериментов,т.е. при выполнении условий (для всех типов экспериментов):

где C j - стоимость материальных средств, расходуемых на один экспери-

мент j-го типа (вариант проверки); 't - длительность полного цикла проведения эксперимента j-го типа; Tj - трудозатраты на подготовку, проведение и обра-

ботку результатов эксперимента j-го типа.

10