Научный архив: статьи

В статье описывается управление машиностроительного производств с использованием искусственных глубоких нейронных сетей, входящих в модели дискретного выбора и в модель симуляции физических процессов управления производством. Такие гибридные системы автоматического управления производством намного эффективно и качественно управляют процессами и техническими объектами на производстве

Аммиак является одним из основных загрязнителей атмосферного воздуха, а также может вызывать аварии при использовании в промышленных условиях. Аммиачные холодильные установки широко используются в промышленности. Рассмотрена принципиальная технологическая схема работы аммиачных холодильных установок, проанализированы типовые факторы возникновения и последствия аварий при их работе. Проведены оценка и прогнозирование факторов возникновения аварий при работе аммиачных холодильных установок путем построения дерева отказов, дерева событий, проведения оценки пожаро- и взрывоопасности. Проведен расчет зон заражения первичным и вторичным облаком аммиака по наиболее вероятному сценарию. Анализ причин возникновения аварий и их прогнозирование позволяют снизить общий риск возникновения аварий и тяжести их последствий.

Глобальное распространение острого респираторного синдрома SARS-CoV-2, вызывавшего COVID-19, остается чрезвычайной ситуацией в области общественного здоровья. Пандемия привела к более 563312528 случаям инфицирования, поставив под угрозу здоровье и повысив риск потери рабочего места и доходов многих людей по всему миру. Статья посвящена расчетно-графическому анализу эффектов (шоков), произошедших в сферах человеческой деятельности под влиянием синдрома SARS-CoV-2 и вспышки новых штаммов COVID-19, моделированию причиненного социально-экономического ущерба и обоснованию прогнозных трендов социально-экономического состояния общества. Достижение данной цели предполагает решение задачи анализа состояния случаев заражения, смертности и выздоровления населения и обоснования прогнозных сценариев тенденции социально-экономических показателей вследствие появления новых штаммов COVID-19. Методической основой работы явилось применение экономико-статического метода и таблично-графического подхода к количественной оценке эмпирических данных. Предложенная модель количественной оценки последствия воздействия инфекции COVID-2019 позволила выявить факторы снижения деловой активности, социально-экономической стагнации и рецессии мировой экономики. Меры, которые были применены против пандемии, усугубили кризис, существовавший до 2019 г. с беспрецедентными социально-экономическими потрясениями, ростом уровня бедности в мире с 17,1 % до 25,9 % и прогнозируемым ущербом в размере более 1976,80 трлн руб. для мировой экономики, и привели к сокращению скорости восстановления социально-экономического благосостояния с 11,8 до 6,7 месяцев. Отмечено, что когда доля активных инфицированных превысит 1 %, система здравоохранения столкнется с серьезными проблемами, а когда достигнет 10 % - возникнет дисфункция социально-экономических компонентов инфраструктур мировой экономики с макроэкономическими шоками, которые сопровождаются тенденцией снижения мирового ВВП на 2,4 % на перспективу по сравнению с 2021-2022 гг. и на 4 % в 2023 г., что обострит имеющиеся социальноэкономические противоречия, рост безработицы, инфляции и приведет к падению уровня реального дохода населения.

Работа посвящена сравнительному анализу моделей прогнозирования урожайности сельскохозяйственных культур. Сравнивались многоуровневые тренды и авторегрессионные модели. В качестве исходных данных в работе использованы ряды урожайности различных сельскохозяйственных культур (пшеница, ячмень, овес) по трем муниципальным (Иркутский, Усольский, Черемховский) и одному агроландшафтному (Юго-Восточный лесостепной) районам за 1996-2023 гг. Исходная обработка данных состояла в построении многоуровневых трендов выбранных характеристик. При этом из значений исходного ряда выделены последовательности локальных максимумов и минимумов. В качестве функции тренда использовано логистическое выражение. Выбор функции основан на оценке точности по коэффициенту детерминации R2, значимости уравнений и его коэффициентов по F-критерию Фишера и t-статистике Стьюдента. Кроме этих критериев, дополнительно определено число благоприятных и неблагоприятных событий. После завершения статистической обработки урожайности сельскохозяйственных культур эти характеристики подвергались моделированию с помощью авторегрессионного анализа. Для рядов, обладающих значимым высоким первым коэффициентом автокорреляции (R1>0.70), построены уравнения авторегрессии с оценкой их точности и значимости. Для сравнения результатов, прилученных на основании многоуровневых трендов и авторегрессионных моделей временных рядов, рассчитаны значения ретроспективного прогноза на 2023 год. Расчетные значения сопоставлены с фактическими данными, определены их относительные погрешности. Установлено, что потенциал многоуровневых трендов значительно шире, чем у авторегрессионных зависимостей. Во-первых, можно прогнозировать разные уровни для усредненных, благоприятных и неблагоприятных условий в отличие от авторегрессионных уравнений, позволяющих получать прогностические результаты с упреждением один год. Сравнительные результаты согласно относительной погрешности и ретроспективному прогнозу показали преимущество многоуровневых трендовых моделей. Между тем некоторые ряды не могут быть описаны многоуровневыми трендами, но характеризуются значимыми авторегрессионными уравнениями. Поэтому выбор той или иной модели нужно обосновывать особенностями изменчивости рядов.

Параметры пассажиропотока на маршруте регулярного городского общественного пассажирского транспорта (ГОПТ) являются основополагающими при организации данного вида транспортной работы. В частности, величина пассажиропотока на маршруте определяет количество и вместимость пассажирских транспортных средств (ПТС), а также интервалы их движения и период работы. Основная проблема заключается в том, что величина пассажиропотока не является постоянной и может меняться ежедневно в зависимости от дня недели, месяца года и иных факторов, влияющих на транспортную подвижность населения. В то же время на практике количество ПТС, работающих на маршруте, их вместимость и интервалы движения изменяются в зависимости от типа дня недели (будний/выходной) и сезона (летнее/зимнее расписание). Такой подход к планированию и организации работы ГОПТ зачастую приводит к избытку провозных возможностей по сравнению с имеющейся мощностью пассажиропотока. В свою очередь это ведёт к неоправданному увеличению себестоимости работы ГОПТ. Поэтому создание условий, при которых провозные возможности ПТС будут максимально приближаться к величине пассажиропотока, позволит повысить окупаемость работы ГОПТ. Одним из возможных способов обеспечения соответствия вместимости ПТС фактическому пассажиропотоку является организация работы ГОПТ с использованием составов модульных ПТС. Суммарная вместимость таких ПТС при выполнении каждого рейса на каждом маршруте может увеличиваться (уменьшаться) путём прицепки (отцепки) модулей. Регулирование вместимости модульных ПТС основано на мониторинге пассажиронапряжённости на каждом рейсе каждого маршрута и прогнозировании пассажиронапряжённости для распределения имеющегося парка составов модульных ПТС на эти рейсы. Целью исследования является оценка экономической эффективности ежесуточного прогнозирования пассажиронапряжённости на каждом рейсе каждого маршрута с дальнейшим назначением на рейсы состава модульных ПТС оптимальной вместимости. Результаты расчётов показали, что использование составов модульных ПТС позволяет повысить окупаемость работы на исследуемом оборотном рейсе на 39% (с 79.8% до 110.6%), а также снизить себестоимость выполнения такого оборотного рейса на 41% (с 7.74 у. е. до 4.59 у. е.). Реализация предлагаемой схемы организации работы городского пассажирского транспорта в гор. Гомеле, основанной на использовании составов модульных ПТС, позволит сэкономить порядка 2.38 млн у. е. в год.

Устойчивые тенденции урбанизации, а также структурные изменения грузовых перевозок (колебания интенсивности перевозок, структурные изменения внешнеторговых связей и т. д.) являются факторами снижения качества транспортного обслуживания населения и участников процесса товародвижения. Одним из способов повышения эффективности функционирования транспортно-логистической системы является оптимальное управление транспортными потоками как на этапе проектирования, так и при последующем развитии и совершенствовании системы с учётом прогнозных значений параметров транспортных и грузовых потоков. Выполнен обзор наиболее распространённых методов и алгоритмов больших данных (Big Data), применяемых для прогнозирования транспортных потоков при развитии транспортно-логистических систем. Существующие методы и алгоритмы являются универсальными, но требуют адаптации к потоковым свойствам транспортного процесса. Анализ исследований в этой области позволил сделать вывод о необходимости комбинирования различных методов для учёта особенностей транспортных потоков, связанных с их нелинейностью, неопределённостью, динамическими изменениями пространственно-временной структуры.

Цель. Прогнозирование показателя инвестиций в основной капитал по виду добычи полезных ископаемых Хабаровского края. Процедура и методы. Для прогноза экономического развития существует множество различных методик, в данной работе выбран метод Хольта-Винтерса. На примере Хабаровского края выполнено прогнозирование показателя инвестиций в основной капитал по виду экономической деятельности «Добыча полезных ископаемых» [4]. Результаты. По итогам анализа инвестиционной политики Хабаровского края, выполненного прогноза показателя инвестиций в основной капитал по добыче полезных ископаемых (ДПИ), выявлены проблемы, влияющие на развитие инвестиционной привлекательности края. Теоретическая и/или практическая значимость. Практическая значимость заключается в возможности подготовки и разработки предложений, развития методических рекомендаций в исследованиях, которые впоследствии могут быть использованы для оценки инвестиционных проектов.

Техническое состояние шаровых мельниц, используемых в процессе подготовки минералов, руд, угля, цементного клинкера и др. для тонкого измельчения материалов, определяется технологической нагрузкой и фактическим состоянием. Вибрационные показатели в данном случае являются наиболее универсальным диагностическим показателем при формировании информационной картины работающего оборудования. Уникальность условий эксплуатации мощных агрегатов шаровых мельниц с регулированием частоты вращения на базе систем ПЧ – АД (преобразователь частоты – асинхронный двигатель), ПЧ – СД (преобразователь частоты – синхронный двигатель) требует разработки универсальных подходов к оценке вибрационной нагруженности с учётом индивидуальных конструкторских особенностей и режимов работы. В статье впервые выполнен анализ основных взаимосвязанных технических характеристик промышленных шаровых мельниц: объём барабана, диаметр, частота вращения, шаровая нагрузка, общий вес, мощность привода, что позволит более обоснованно подойти к выбору технических параметров и режимов работы. Установка стационарной системы вибрационного контроля на шаровых мельницах размола минерального сырья потребовала индивидуального определения границ категорий технического состояния отдельно для двигателя, вал-шестерни и барабана. Границы категорий определялись индивидуально для каждого вала методом статистической классификации в предположении, что сопрягаемые узлы находятся в состоянии, формируемом энергетическим потенциалом повреждения при ступенчатом развитии. Определены «эталонные» соотношения между значениями вибрации в трёх взаимно перпендикулярных направлениях. Установлены характерные образы и последовательность развития повреждений по прямым спектрам виброскорости и виброускорения. При анализе временных реализаций вибрационного сигнала выделен режим биений как признак развития повреждения элементов зубчатых передач. Информативное обеспечение технического состояния шаровых мельниц в достаточной степени достигается анализом общего уровня вибрации, прямых трендов виброскорости и виброускорения, анализом временных реализаций вибрационного сигнала, длительным и краткосрочным анализом трендов. Тренды виброскорости позволяют оценить техническое состояние по стабильности работы, частоте запусков, времени ремонтов.

Горнодобывающая отрасль является одним из ключевых секторов экономики России, обеспечивая другие отрасли необходимым сырьем и материалами. Однако эта отрасль характеризуется тяжёлыми условиями труда, которые могут негативно сказаться на здоровье работников. Воздействие вредных веществ и значительные физические нагрузки способствуют развитию профессиональных болезней. Для обеспечения безопасности производственных процессов и сохранения здоровья работников горнодобывающей отрасли необходимо проведение специальной оценки условий труда. Эта оценка позволяет определить уровень вредности и опасности на рабочих местах, а также разработать меры по снижению негативного воздействия на здоровье работников. Целью работы является определение запыленности рабочего места оператора дробильно-щебеночного завода в рамках специальной оценки условий труда. Определение концентрации пыли в воздухе рабочего места оператора дробильно-щебеночного завода производили в соответствии со стандартной весовой методикой. Испытания проводились в четыре этапа и длились 400 мин, что составляет 83% от общего времени рабочей смены. По результатам обработки данных выявлено превышение предельно допустимой концентрации пыли в 1,28 раза. Установлен класс (подкласс) условий труда – 3.1. Установлено, что средние концентрации пыли на разных этапах испытания различаются в 3–4 раза, что связано с интенсивностью и направлением ветра на производственной площадке. По полученным данным спрогнозированы концентрации пыли на рабочем месте в зависимости от скорости ветра на производственной площадке с величиной достоверности аппроксимации R2 = 0,95. Установлено, что максимально допустимая скорость ветра на производственной площадке не должна быть выше 2,6 м/с. С помощью аппроксимированных данных спрогнозировано, что при отсутствии ветра на производственной площадке концентрация пыли в воздухе рабочего места оператора сохранится на уровне 0,5 мг/м3. Для снижения запыленности рабочего места оператора необходимы комплексные мероприятия по сокращению пылеобразования на дробильно-сортировочном заводе, включающие мойку колес автомобильного транспорта, установку систем подавления пыли и замену открытого ленточного конвейера на закрытый. Для предотвращения развития профессиональных заболеваний операторам рекомендуется использовать средства индивидуальной защиты органов дыхания, кожи и глаз на протяжении всей смены.

Актуальность работы обусловлена необходимостью получения максимально полной картины состояния минерально-сырьевой базы меди по Российской Федерации. Цель: изучение состояния минерально-сырьевой базы меди России (балансовых запасов, прогнозных ресурсов), пространственного размещения месторождений меди по типам рудных формаций и в пределах рудных провинций, перспектив национального производства добычи меди. Методы: статистический, графический, логический. Результаты: Представлена сводная карта-схема России, включающая 25 меднорудных провинций и выборку из 150 наиболее значимых месторождений меди различных рудных формаций, перспективных объектов и площадей. Даны характеристики основных рудных формаций, месторождения меди которых имеются в России, а также меднорудных провинций и медных месторождений вне провинций. В России основная добыча сконцентрирована на сульфидных медно-никелевых и медно-колчеданных месторождениях, а также начата добыча на медно-порфировых и медно-скарновых месторождениях. В 2021 г. уровень добычи меди в Российской Федерации составил 1147 тыс. т. Реализация новых подготавливаемых проектов разработки медных месторождений может увеличить уровень годовой добычи России на 635–1053 тыс. т (на 55–91 % от уровня добычи 2021 г.). В России по состоянию на 01.01.2022 г. учтено 102,7 млн т балансовых запасов и прогнозных ресурсов в пересчете на условные запасы – 16,1 млн т. Наибольшие объемы запасов меди приходятся на медно-никелевую (34,4 % от российских запасов), меднопорфировую (23,9 %) формации, формацию медистых песчаников (19,6 %) и медно-колчеданную формацию (14,5 %) и 7,6 % на все остальные рудные формации. По провинциям на Норильско-Хараелахскую приходится 30,9 % от российских запасов, на Кодаро-Удоканскую – 20,3 % на Уральскую – 18,9 %. Отмечается увеличение показателей долей запасов меди для новых провинций: Приморской – 8,29 %, Охотско-Чукотской – 6,23 % и Восточно-Тувинской – 3,7 %. На остальные меднорудные провинции приходится 11,68 % российских запасов меди. В целом имеющихся запасов меди Российской Федерации хватит минимум на 47 лет оптимальной эксплуатации. Наиболее обеспечены запасами разрабатываемые месторождения медно-никелевой и медно-порфировой формаций, а также формации медистых песчаников. Для месторождений медно-колчеданной и медно-скарновой формаций имеет место срабатывание имеющихся запасов балансовых руд. По эксплуатационным регионам достаточная обеспеченность имеется лишь для Норильско-Хараелахской, Кольской и Рудно-Алтайской провинций. В старой горнопромышленной Уральской и новой Восточно-Забайкальской провинциях отмечается серьезное срабатывание запасов балансовых руд. В старой горнопромышленной Северо-Кавказской провинции имеет место высокий уровень обеспеченности, что является следствием малого уровня добычи и наличия невостребованных запасов резервных медных месторождений. Обеспеченность запасов прогнозными ресурсами медно-никелевой формации невысокое, но возможны открытия новых месторождений богатых сливных руд на глубине в пределах Хараелахского и Тангаралахского рудоносных интрузивов. Для медно-колчеданной формации прирост запасов возможен за счет оценки глубоких горизонтов и периферии известных месторождений Уральской провинции, а также поиска новых месторождений на территории Приполярного и Полярного Урала. Для медно-полиметаллической формации известно множество месторождений в старых горнопромысловых Рудно-Алтайской, Салаирской и Северо-Кавказской провинциях, а также при исследовании новых Восточно-Тувинской и Охотско-Чукотской провинций. Для медно-порфировой формации увеличились масштабы геологоразведочных работ в Восточно-Тувинской, Приморской и Охотско-Чукотской провинциях, где имеются все предпосылки к обнаружению новых, в том числе крупных медно-порфировых месторождений. Для формации медистых песчаников возможен прирост запасов в пределах Кодаро-Удоканской, Игарской, Билякчанско-Приколымской и Шорско-Хакасской провинциях. В условиях развития новых технологий подземного выщелачивания меди становятся привлекательными поиски, разведка и вовлечение в эксплуатацию небольших месторождениий медистых песчаников в Приуральской и Донецкой провинциях. В учтенных балансовых запасах меди России отсутствуют объекты месторождений формации самородной меди в базальтоидах, известные в пределах Шорско-Хакасской, Норильско-Хараелахской и Билякчанско-Приколымской провинций.

Представлен программный комплекс, предназначенный для оценки скорости коррозии и определения остаточного ресурса трубопроводов. Комплекс учитывает климатические условия и характеристики транспортируемых сред, а также особенности самих трубопроводов и их изоляционных покрытий. Он позволяет анализировать различные виды коррозии, включая атмосферную, электрохимическую и механическую. Приведена многоуровневая интеллектуальная карта программного комплекса. Предложена функциональная структура, описывающая принцип работы программного комплекса, рассмотрены все виды обеспечения ПК, представлены результаты расчётов и примеры интерфейсов.

Многие современные средcтва Машинного обучения (МО) работают недостаточно эффективно, ввиду выраженной нелинейности изменения трафика и нестационарности. В этих условиях выделяется задача прогнозирования признаков приращений (направления изменения) процесса временных рядов. В статье предлагается использовать некоторые результаты теории случайных процессов для быстрой оценки предсказуемости знаков приращений с приемлемой точностью. Предлагаемая процедура представляет собой простое эвристическое правило предсказания приращения двух соседних значений случайной последовательности. Показывается связь данного подхода для временных рядов с известными подходами предсказания двоичных последовательностей. Рассматривается возможность использования опыта прогнозирования абсолютных значений трафика при прогнозировании знака изменения.