авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ »«¬–“» ¬—–  ...»

-- [ Страница 4 ] --

затем рекуррентно вычисляются величины, начиная с k =1 по k = n: d def Qn +1 = n +1 n = qij (n + 1),, если f (uk ) f (vk ), dn k +1 = k uk, если f (uk ) f (vk ), cij ij (n + 1) = ( cij qij (n + 1) ) v, если f (uk ) f (vk ), k +1 = k k, если f (uk ) f (vk ), i j и ii ( n + 1) =, при F и на основе алгоритма пункта 2 найти опти uk = k + (k k ) n k +1, = ij Fn k + 3 мальный поток с матрицей Fn k n +1 = ij (n + 1) вместо 0.

vk = k + (k k ) Fn k + 4. Найти на основе метода одномерной оп Тогда решением является число тимизации (этап 1) значение a*, минимизи u, если f (un ) f (vn ), рующее величину средней задержки xn = n vn, если f (un ) f (vn ), cij NN T = i =1 j =1 ( c [(1 a ) q ( n + 1) + a ]) Отметим, числа Фибоначчи можно найти ij ij ij либо на основе формул (( )) и положить n +1 = (1 a* ) n + a*. Затем при )( 1 n n Fn = (1 + 5) / 2 (1 5) / 2 n = 0 заменить n на 1 и перейти к этапу 3. Пусть n 0, Проверяем выполнение условий:

либо на основе рекуррентных соотношений N N ( n +1) (ijn +1) qijn +1) ) и d n +1 d n. Ес ( ( F1 = 1, F2 = 1, Fk + 2 = Fk +1 + Fk. ij i =1 j = 2. Построить реализуемый начальный поток ли одновременно оба условия выполнены, то следующим образом. Полагаем ij = ( cij ) 1 – задача не имеет решение (либо требовании по условное время прохождения потока через нагрузке выше пропускной способности сети, либо невозможно обеспечить требования по ребро (i, j) (то есть прохождения из i-ой верши безопасности). В противном случае переходим ны в j-ую), 0 = ij, и построим вспомога к этапу 3.

тельную последовательность {d n ;

n 0}, поло- 5. Сформировать непосредственно оптималь ные маршруты движения документов н основе жив d 0 = 1. Припишем ребру (i, j) вероятность следующей процедуры. Полагаем () ij = ( pij ) e ij, и, интерпретируя ij в ка- cij NN, n = ij ijn ), ij = ( ( cij ij ) честве вероятности обеспечения безопасности (n) i =1 j = ребра (i, j), на основе процедуры пункта 2 пре где n – номер последнего шага в итерационной дыдущего алгоритма найдем матрицу потоков процедуре, реализованной на этапах 3–4. На 0 = ij (0) по наиболее надежным маршрутам основе процедуры шага 2 предыдущего алго ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ зателей безопасности: целостности, конфиден ритма с матрицей = ij вероятностей обес циальности и своевременности доставки доку печения безопасности. Пусть в результате по- мента. Ввиду большого числа объектов оценки лучается матрица F = f ij потоков по различ- рекомендуется вначале объединить их в отно сительно однотипные и последующие оценки N N ным каналам. Тогда полагаем bn = ij f ij проводить для полученных классов однотип ных объектов. Если в мозговом штурме прини i =1 j = и проверяем выполнение условия n bn. мают участие люди различных чинов или ран гов, то рекомендуется заслушивать идеи в по Если это условие выполнено, то процедура рядке возрастания ранжира, что позволяет заканчивается. В противном случае выполня исключить психологический фактор «соглаше ются следующие действия. На основе алгорит ния с начальством».

ма пункта 1 находится минимальное значение В целом детализация процедуры проведе (по a [0;

1] ) величины Z при ij = (1 a )ij (n) + ния мозгового штурма, а также последующего + af ij (n) – пусть это значение равно a*. Полага- анализа полученных результатов применитель ем ij ( n + 1) = (1 a* )ij (n) + a* f ij (n), и повторя- но к рассматриваемой в работе задаче требует отдельного самостоятельного обсуждения.

ем этап 5 сначала, заменив n на n+1.

Заключение Исходные данные Процедура формирования оптимальных Одной из проблем, связанных с практиче маршрутов движения документов разных ти ской реализацией описанных алгоритмов, явля пов, изложенная в данной работе, может быть ется задача формирования требуемых исход использована как в современных системах ных данных. Источниками исходных данных электронного документооборота, так и в бу могут быть как статистические сведения и дан мажном документообороте. Данный метод по ные, так и экспертная информация. Примени зволит сократить время как внешних, так тельно к приведенным алгоритмам наиболее и внутренних корреспонденций организации, важной информации ей являются вероятности а также повысить безопасность обработки до обеспечения информационной безопасности кументов.

для каждого канала передачи и обработки до кументов. Получить статистические данные по БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК указанным характеристикам крайне сложно.

Поэтому целесообразно использовать различ 1. Степанов, Е. А. Информационная безопасность и ные варианты экспертных процедур. Представ- защита информации: учеб. пособие / Е. А. Степанов, ляется, ввиду достаточно высокой неопреде- И. К. Кронеев. – М.: ИНФРА-М, 2001. – 304 с ленности при оценке указанных вероятностей 2. Белов, С. В., Попов, Г. А. Задача перераспределения целесообразно использовать различные методы потоков в сети по наиболее защищенным каналам, Элек коллективного обсуждения и формирования тронный журнал «Исследовано в России», 5, 46–52, 2005.

http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2005/005.pdf оценок, в частности методы мозгового штурма, 3. Ермольев, Ю. М. Методы стохастического про поскольку при коллективном обсуждении оп граммирования / Ю. М. Ермольев. – М., Наука, 1976.

ределенная часть неопределенностей, связан- 4. Мизин, И. А. Сети коммутации пакетов / И. А. Ми ных с оценкой вероятностей, может быть зин, В. А. Богатырев, А. П. Кулешов. – М., Радио и связь, уменьшена. 1986.

В мозговом штурме участвует коллектив из 5. Клейнрок, Л. Вычислительные системы с очередя ми / Л. Клейнрок. – М., Мир, 1979. – 600 с.

нескольких специалистов и ведущий. Перед 6. Васильев, Ф. П. Численные методы решения опти самим сеансом мозгового штурма ведущий мальных задач / Ф. П. Васильев. – М.: Наука, 1988. – 519 с.

производит четкую постановку задачи, подле- 7. Кумунжиев, К. В., Черненко В. Е., Малыханов А. А. / жащей решению. В ходе предварительного об- Известия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 11(77) / суждения и мозгового штурма эксперты- ВолгГТУ. – Волгоград, 2010. – (Серия «Актуальные про участники выставляют весовые коэффициента блемы управления, вычислительной техники и информа вероятностей по угрозам трем основным пока- тики в технических системах» ;

вып. 9). – С. 29–31.

80 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 658.011. В. Н. Босенко, А. Г. Кравец АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЕКТОМ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ НЕФТЕПРОВОДА Волгоградский государственный технический университет bosenko.vladimir@mail.ru, agk@gde.ru В данной статье рассмотрены автоматизированные системы управления проектами. Выявлены основные недостатки существующих систем для применения их к процессу управления строительством нефтепровода.

Предложена концепция автоматизации управления строительством нефтепровода, а так же концептуальная схема основных функций системы, удовлетворяющая всем поставленным условиям.

Ключевые слова: управление проектом, автоматизированные системы управления, строительство нефте провода.

V. N. Bosenko, A. G. Kravets AUTOMATION PROCESS OF PROJECT MANAGEMENT IN THE CONSTRACTION OF THE PIPELINE Volgograd State Technical University This article discusses the use of automated systems for project management. The main limitations of existing systems to use them in the process of managing the construction of the oil pipeline. Proposed concept of automated management of construction of the pipeline, as well as the conceptual scheme of the main functions of the system that satisfies all the conditions.

Keywords: project management, automated system of management, construction of the pipeline.

Эффективное управление и развитие круп- срокам и ресурсам. Управление проектами ста ного предприятия и организации невозможно ло признанной во всех развитых странах мето без комплексного использования информаци- дологией деятельности. Реализация проектов онных технологий. Выполнение сложных про- неотъемлемая составляющая бизнес-процессов, ектов связано с многочисленными транзакция- присутствующая в любой организации.

ми, что требует: систематизации информации, Управление проектами и программами про соответствующей методологии, функциональ- ектов имеет свою специфику и требует наличия ности. Автоматизированные информационные у менеджеров и участников проектных команд системы управления проектами являются наи- специальных навыков и знаний. Поэтому на се более эффективным и экономичным способом годняшний день существует целый ряд методик регламентации деятельности компании в реше- и инструментов, которые призваны помочь ру нии конкретных задач, позволяют добиться со- ководителям проектов.

гласованности во взаимодействии на всех Предприятия и подразделения крупных уровнях организации. Поэтому цель данной компаний, которые специализируются на капи статьи – анализ вопросов применения автома- тальном строительстве, отличаются большим тизации в процессе управления проектом на разнообразием видов работ, широким спектром примере строительства нефтепровода. материально-технических ресурсов и обширной нормативной базой. Эффективное управление Управление проектами сегодня строительной компанией сегодня трудно пред В настоящее время ни один крупный проект ставить без применения информационных тех не обходится без полномочного руководства, нологий. Наиболее важными и эффективными менеджера проекта и команды проекта. Коман- оказываются решения, способные автоматизи да проекта работает под этим руководством, ровать не только отдельные операции, но и весь выполняет отдельные специфические виды процесс управления строительством. Они по деятельности и процессы по проекту. Строи- зволяют координировать материальные и люд тельство торгового центра, запуск производст- ские ресурсы, объемы выполненных работ и венной линии, внедрение информационной другую информацию, учитывая при этом все системы, разработка нового продукта или услу- специфические особенности этой отрасли.

ги – все это примеры проектов с определенны- Процесс строительства нефтепровода (НП) ми целями и результатами, ограничениями по имеет определенные особенности. Весь процесс ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ любого масштаба от начала до конца является Большинство существующих систем управ ответственной работой. При составлении тех- ления проектом являются универсальными, нико-экономического обоснования проекта следовательно, не могут учитывать все особен следует учитывать все нюансы, так как любой ности процесса строительства нефтепровода.

малейший недочет может повлечь за собой Разрабатывая концепцию автоматизации большую проблему, и в результате могут по- управления при строительстве нефтепровода, страдать люди. Поэтому процесс строительства можно выделить ряд требований к создаваемой НП так же нуждается в детальном планирова- системе:

нии и управлении. 1. Мониторинг и контроль проекта Руководитель проекта строительства неф- В процессе производства работ необходим тепровода не определяет цели, состав работ, не непрерывный мониторинг процесса выполне разрабатывает требования к будущему проекту, ния работ, а именно контроль данных по вы сам проект производства работ (ППР). Это обя- полняемым работам, средств, ресурсов и дру занности заказчика проекта, института, кото- гих показателей проекта. Для этого система рый разрабатывает проект и других организа- должна выполнять учет всех видов строитель ций. В обязанности руководителя проекта но-монтажных работ (СМР) с детальным указа нием имеющейся информации.

входит:

• Необходимо выполнить автоматизацию • распределение ответственности и ресур учета отдельных видов работ. Для этого систе сов;

ма должна содержать электронный журнал, на • планирование работ с учетом имеющихся пример для сварочных работ. В настоящее вре рисков и возможностей;

мя на стройках ведутся бумажные журналы.

• постоянный контроль ситуации;

При необходимости найти требуемую инфор • своевременное реагирование на возни мацию это занимает время. Электронный жур кающие изменения и отклонения для достиже нал позволит выполнить поиск необходимой ния целей проекта в рамках установленного информации по заданному критерию за корот времени, бюджета и качества [3].

кое время.

Концепция автоматизации процесса • Для удобства мониторинга объема выпол управления строительством нефтепровода ненных работ в графическом виде и сравнения текущего состояния с исходным планом (по На сегодняшний день при строительстве всем видам работ), а так же осуществления по НП, а так же других крупных промышленных операционного контроля система должна со объектов руководитель проекта использует ав держать схему проектируемого нефтепровода – томатизированные системы управления проек «трассовку». Трассовка должна содержать как том. Большинство систем дают оценку проекта общий, так и детальный вид с указанием:

с точки зрения объемов работ, стоимости, об – Места производства работ (км/ПК);

щей потребности в ресурсах по проекту. Но они – Вида работы;

не предоставляют таких важных для успешного – Статус выполнения;

выполнения проекта сведений, как календар – Дополнительная информация (пересече ный план работ, график потребности в ресур ния трассы с коммуникациями, кабелями связи, сах, календарный профиль затрат. При внедре дорогами;

места установки задвижек, тройни нии программных систем управления проекта ков, перемычек и т. д.);

ми приходится встречаться с различными • Возможность планирования широкого проблемами – отличия как в подходах к управ спектра ресурсов: как исполнителей и меха лению производством, так и отчетности [2].

низмов (возобновляемых ресурсов), так и мате При этом необходимо настраивать выбран риалов (расходуемых ресурсов);

ную АС под характеристики конкретного про • Система должна учитывать и отображать екта, что в свою очередь является непростой все строительно-монтажные бригады, рабо задачей и влечет ряд недостатков:

тающие на объекте. Причем для руководителя • Необходимость затрат времени на подбор проектом важны состав, расположение, вид вы параметров системы под заданные характери полняемых работ, график, режим работ. На ос стики проекта;

нове этой информации система должна выпол • Сложность адаптации АС и представления нять прогнозирование, а также адаптацию хода специфичных процессов.

82 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ выполнения проекта путем его перепланирова- предложить варианты решений, которые связа ния с учетом выполненных работ и склады- ны с потребностью проекта в ресурсах.

вающейся ситуации в проекте на рассматри- Анализ различных вариантов планирования ваемый момент. при жестких временных и ресурсных ограниче 2. Прогнозирование ниях поможет найти наиболее удачный ком • Часто возникают ситуации, когда необхо- промисс.

димо заранее знать, что строительство нефте- 3. Формирование отчетной документации провода идет в разногласии с контрактным Для принятия правильных стратегических графиком, т. к. отставание может повлечь срыв решений система должна выполнять автомати всего строительства (в связи с погодными ус- зацию анализа данных и получение статистики.

ловиями), выплату штрафов (в связи с оконча- Программное обеспечение должно формиро нием срока аренды земельного участка). По- вать исчерпывающее количество статистиче этому руководителю проекта необходимо вы- ских отчетов, которые покажут:

яснить причину отставания, разработать • Объем выполненных работ (за весь период работы, за выбранный период, за текущую дату);

мероприятия и предпринять меры для навер • Количественный и качественный состав стывания отставания.

бригад (с указанием типа, состава, расположе Система управления проектом должна по ния, вида выполняемых работ, графика, режима мочь определить причину отставания и выпол нить расчет необходимого количества людских работы, наличия техники);

и технических ресурсов для завершения всего • Разницу фактически выполненного и плано объема СМР к ранее планируемой дате, а так вого объема работ (с указанием вида работ, коли же оптимизировать календарный план с учетом чества сорванных дней, причины отставания);

ограничений на ресурсы. [1] • Проблемные вопросы (отсутствие обору • В случае поломки технических средств, дования, материалов, ресурсов).

отказе оборудования и других внештатных си- Система должна иметь возможность импор туациях возникает обратная ситуация - необхо- та-экспорта данных.

димость расчета сроков окончания всех видов Конечной целью является создание автома работ при существующем количестве людских тизированной системы управления и прогнози и технических ресурсов, оборудования. Поэто- рования строительно-монтажных работ при му система, исходя из имеющихся данных (ко- строительстве нефтепровода.

личество ресурсов, средний объем выработки, Ниже приведена концептуальная схема ос график работ и т. д.), должна рассчитать при- новных функций системы, удовлетворяющая ближенную дату окончания работ, а так же всем поставленным условиям (рис. 1).

Рис. 1. Концептуальная схема функций системы ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ 3. Укустов, C. C. Интеллектуальный подход к про Выводы блеме формирования проектной команды с учетом произ Использование систем управления проек- водительности и кооперативного эффекта / C. C. Укустов, тами в строительстве имеет широкие перспек- А. Г. Кравец // Открытое образование. – 2011. – № 2–2. – С. 92–95.

тивы, учитывая объемы строительства, потоки 4. Щербаков, М. В. Коннективистские модели иден информации, множественность участников ин тификации динамики систем на коротких интервалах на вестиционного процесса. блюдения с заданным множеством классов поведения / В результате работы была предложена кон- М. В. Щербаков, Н. Л. Щербакова, И. П. Козлов, В. А. Ка цепция автоматизации управления при строи- маев // Известия Южного федерального университета.

Технические науки. – 2012. – Т. 126. – № 1. – С. 83–91.

тельстве нефтепровода, а так же концептуаль 5. Мельник, В. Ю. Поддержка принятия решения при ная схема основных функций системы, удовле- формировании очередей работ с помощью средств автома творяющая всем выявленным требованиям. тизации планирования технического обслуживания и ре монта оборудования. / В. Ю. Мельник, А. В. Кизим, В. А. Ка БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК маев // Известия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 11(84) / ВолгГТУ. – Волгоград, 2011. – (Серия «Актуальные про 1. Камаев, В. А. Разработка и применение модели ав- блемы управления, вычислительной техники и информати томатизированной системы управления информационны- ки в технических системах» ;

вып. 12). – С. 107–110.

ми процессами к задаче мониторинга состояния оборудо- 6. Андрейчиков, Ю. Ю. Методика многокритериаль вания / В. А. Камаев, В. В. Лежебоков // Вестник компью- ного прогнозирования спроса на инновации производст терных и информационных технологий. – 2009. – № 9. – венного назначения / Ю. Ю. Андрейчиков, В. А. Камаев // C. 18–22. Известия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. – 2. Кравец А. Г. Планирование ресурсов предприятия: Волгоград, 2007. – (Серия «Актуальные проблемы управ учеб. пособие / А. Г. Кравец. Ч. 1 / ВолгГТУ. – Волгоград. ления, вычислительной техники и информатики в техни 2006. – 116 с. ческих системах» ;

вып. 1). – С. 60–65.

УДК 621. А. А. Гончаров, Ан. А. Гончаров, И. П. Вершинина ОЦЕНКА НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ КЛИНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ СВОБОДНОГО ХОДА Волгоградский государственный технический университет dtm@vstu.ru Приводятся результаты гранично-элементного моделирования статического нагружения клинового ме ханизма свободного хода. По критерию максимальных касательных напряжений оценивается прочность ме ханизма и определяется величина предельного крутящего момента. Исследуется влияние конструктивных параметров подшипникового узла на нагрузочную способность механизма.

Ключевые слова: механизм свободного хода, контактное взаимодействие, закон Амонтона, самотормо жение, неконсервативная модель.

A. A. Goncharov, Ant. A. Goncharov, I. P. Vershinina ESTIMATION OF LOADING ABILITY OF FREE-WHEEL WEDGE MECHANISMS Volgograd state technical university Results of boundary-element modeling of static loading of the free-wheel wedge mechanism are given. By crite rion of the maximum tangent, tension durability of the mechanism is estimated and the value of a limiting torque is defined. Influence of design data of bearing knot on loading ability of the mechanism is investigated.

Keywords: the free-wheel mechanism, contact interaction, the law of Amonton, self-retardation, nonconserva tive model.

Принцип действия клиновых механизмов жению звеньев механизма, обеспечивают их свободного хода (МСХ) [1] предполагает пере- силовое замыкание и определяют в конечном дачу значительной части крутящего момента итоге величину крутящего момента, передавае посредством внутренних сил трения, возни- мого МСХ в тяговом режиме. Уровень реали кающих в подвижных сопряжениях элементов зуемого МСХ момента трения оказывает суще при действии внешней нагрузки. Силы трения ственное влияние на формирование структуры создают сопротивление относительному дви- механизма. Через характеристики внешнего 84 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ трения также могут быть выражены коэффици ент полезного действия механизма и условия его работоспособности. В этом случае опреде ление и прогнозирование триботехнических характеристик МСХ имеет первостепенное зна чение. В частности, величина максимального момента трения является главным исходным параметром методики проектного расчета. Реа лизация заранее заданного, то есть расчетного значения вращающего момента трения в МСХ является актуальной задачей их теории. В про цессе ее решения должна быть установлена за висимость между моментом трения и величи ной внешней нагрузки при заданных конструк тивных параметрах механизма. Максимальный уровень функциональной нагрузки не должен вызывать предельные состояния, при которых Рис. 1. Расчетная схема клинового механизма механизмы перестают удовлетворять предъяв- свободного хода ляемым эксплуатационным требованиям. В ка честве предельных состояний следует считать фициента Пуассона (), конфигурацию звеньев любого вида разрушения элементов конструк- фрикционной модели механизма – геометриче ции и появление недопустимых относительных ские параметры: эксцентриситет e, радиусы ва угловых перемещений. В том числе может быть ла, подшипника и обойм (клина) соответствен определено еще одно предельное состояние, но ro, r, R, R1, толщина подшипника h и углы которое является следствием значительных уг- радиальных срезов клина 1, 2.

ловых перемещений ведущего звена - действие Считалось, что элементы МСХ имеют иде нагрузки не должно вызывать нарушение усло- ально сопрягаемые контактные поверхности;

вий сцепления элементов механизма и вызы- вал-эксцентрик является абсолютно жестким вать их относительное скольжение. В данной телом, подшипник, обоймы и клин – идеально публикации максимальная величина внешней упругими;

в области контакта вала-эксцентрика нагрузки определяется исходя из формирова- с жестко закрепленным в ведущей обойме ра ния предельного состояния клинового МСХ, диальным подшипником отсутствует трение;

связанного с возникновением пластических де- в областях контакта клина с обоймами силы формаций. Приводятся решения контактных трения подчиняются закону Амонтона.

задач, в рамках которых оценивается влияние В стоповом режиме внешняя нагрузка соз конструктивных параметров на нагрузочную дается приложенным к ведущему валу-эксцент способность механизма. Гранично-элементный рику крутящим моментом Мо. Установлено, что анализ осуществлялся при использовании не- данный момент является основным силовым консервативной модели МСХ. Описание моде- фактором, определяющим величину возника ли и основных процедур контактного алгорит- ющих на границах клина с обоймами сил тре ма приведено в работах [2, 3]. ния во всех случаях нагружения. Он создает 1. На рис. 1 представлена плоская расчетная нормальное давление на элементы МСХ и од схема МСХ. Механизм состоит из следующих новременно инициирует их относительное скольжение. Под действием крутящего момента конструктивных элементов: вала-эксцентрика 1, Мо происходит внедрение жесткого эксцентри ведущей и ведомой обойм 3 и 5, клина 4. Посто ка в тело подшипника (рис. 2). Его внутренняя янный контакт клина с обоймами обеспечивает поверхность разбивается на две области - кон прижимное устройство, состоящее из пружины тактную (EF) и свободную от нагрузки (EGF), 6 и упора 7, жестко связанного с валом в пределах которой между телами возникает за эксцентриком. Для снижения потерь на трения в зор. Использование в качестве параметра, свя зоне контакта с эксцентриком ведущая обойма занного с процессом деформирования, малого имеет радиальный подшипник скольжения 2.

угла поворота жесткого вала относительно Упругие свойства тел задают значения ма общего центра механизма в направлении за териальных констант – модуля Юнга (Е) и коэф ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ клинивания позволило построить эффективную =, (2) итерационную процедуру численного модели- где – матрица коэффициентов влияния, – рования процесса инкрементального нагруже вектор неизвестных граничных параметров, ния МСХ. На каждом этапе нагружения вели – вектор линейных комбинаций известных чина момента Mo пропорциональна значению параметров, задаваемых как граничные условия этого угла, определяющего как размеры облас на контурах элементов.

ти контакта, так и интегральное значение мо Система дополняется смешанными гранич мента, зависящего от распределения контакт ными условиями, имитирующими действие ме ных напряжений в этой области.

ханической нагрузки, внешние и внутренние В отсутствие сил трения упругие переме связи триботехнической системы. Нелинейный щения происходят по нормали к недеформиро анализ МСХ осуществлялся в условиях инкре ванной поверхности подшипника: un = f (, ), ментального нагружения с помощью итераци где – угол поворота эксцентрика, – централь онной процедуры, основанной на поэтапном ный угол, определяющий положение исследуе решении системы линейных алгебраических мой точки в формируемой области контакта EF.

уравнений (2) с ограничениями модуля каса Распределения нормальных давлений n в облас тельных напряжений в областях контакта клина ти EF связаны со значением момента внешней с обоймами AC и BD при их жестком сцепле нагрузки интегральным соотношением:

нии и проскальзывании соответственно:

Мо = roe. (1),, (3) При малых углах поворота эксцентрика от, (4) ношение нормальной и касательной состав ляющих нагрузок на клин сохраняется посто- где, – реализуемые коэффициенты янным. По этой причине процессы самозакли трения.

нивания и самоторможения МСХ будут Процедура обеспечивала возможность оп идентичными. Если МСХ является самотормо ределения двух кинематических состояний сис зящимся, то в стоповом режиме происходит ос темы (заклинивания или проскальзывания тановка ведущего звена независимо от величи МСХ) в рамках контактных явлений микро ны внешней нагрузки и при отсутствии поджи и макроскольжения тел [3]. Критерием сходи мающих клин устройств.

мости равновесия механической системы в пределах заданного допуска являлась оценка баланса величины задаваемого крутящего мо мента и интегрального значения (1), характери зующего действие восстанавливающих упругих сил в области контакта вала-эксцентрика с ве дущей обоймой.

2. Получим решение модельной задачи на гружения самотормозящегося механизма мо ментом Mo. Ее содержанием в рамках проектно го расчета является определение величины предельной внешней нагрузки на механизм при заданных размерах элементов. Принятое допу щение о жесткости исключает из прочностного Рис. 2. Схема кинематического нагружения МСХ – фор анализа вал-эксцентрик.

мирование области контакта и распределение перемеще В отсутствие разработанных критериев ний в области контакта эксцентрика с ведущей обоймой предельного состояния клиновых МСХ для по лучения оценок их нагрузочной способности Решение контактной задачи при кусочно воспользуемся известными критериями проч постоянной аппроксимации контактных харак ности конструкционных материалов. Согласно теристик сводится к решению составленной для [4], предельная функциональная нагрузка не узловых значений нормальных и касательных должна приводить к появлению пластических перемещений ( ) и напряжений ( ) деформаций в наиболее нагруженных элемен системы алгебраических уравнений следующе тах МСХ. Расчет указанных деформаций дает го вида [2]:

86 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ решение контактной задачи теории пластично- ские характеристики, и под предельной следует сти. Приближенная оценка предельной нагруз- понимать нагрузку, приводящую к появлению ки может быть получена на основе теории уп- пластических деформаций в подшипнике. Из ругости. Состояние текучести большинства вестные методики расчетов подшипников пластичных материалов наиболее часто опре- скольжения используют несколько критериев деляется либо критерием энергии сдвиговой работоспособности, учитывающих специфику деформации Мизеса, либо критерием макси- условий эксплуатации. В клиновом МСХ ука мального касательного напряжения Треска. занная выше кинематическая пара выполняет Различие в предсказаниях этих критериев неве- функцию подшипника только в фазе свободно лико, поэтому при наличии результатов экспе- го хода, когда отсутствует силовое замыкание, риментальных исследований напряженного и элементы движутся независимо друг от друга.

состояния МСХ методом фотоупругости для В фазе нагружения механизма практически от анализа прочности МСХ предлагается исполь- сутствует относительное скольжение тел. По зовать критерий Треска. этому для анализа несущей способности вкла Предполагается, что при действии макси- дыша подшипника МСХ в первом приближе мальной нагрузки касательное напряжение в нии может быть использован и критерий какой-либо точке наиболее нагруженного эле- допускаемых давлений [5].

мента достигает предельно допустимого значе- Необходимо отметить, что несущая способ ность подшипникового узла существенно зави =k= = 0,5, где k – пла ния сит от его конструктивного исполнения [4, 7].

стическая постоянная конструкционного мате Возможным является использование двух вари риала,, – главные напряжения, – на антов антифрикционного элемента: жесткого пряжение текучести. Тогда условие прочности вкладыша – в виде покрытия толщиной h/ro при плоском напряженном состоянии пред и мягкого вкладыша – в виде массивной втул ставляется в виде [5]:

ки. Первый вариант имеет следующие преиму = 0,5, (5) щества – с уменьшением толщины антифрик где – максимальные касательные напря- ционного элемента увеличивается контактная ], [ ] – допускаемые касательные жесткость сопряжения и улучшается теплоот жения, [ вод из зоны контакта, поэтому рекомендуется и нормальные напряжения при линейном на стремиться к ее уменьшению. В настоящее пряженном состоянии соответственно.

время разработаны технологии нанесения тон По достижении напряжениями предела те ких антифрикционных покрытий толщиной до кучести механизм, безусловно, не утрачивает сотых долей миллиметра [7].

несущей способности вследствие упрочнения Известные методы расчета предельной на поверхностного слоя детали. Целесообразность грузки [6, 7] для массивных вкладышей осно ограничения нагрузки определяется в большей ваны на анализе НДС подшипника, находяще степени критериями износостойкости механиз гося в условиях пластического течения. Де ма, так как линейная интенсивность изнашива формация вкладыша, закрепленного в более ния в условиях упругопластических деформа жесткой обойме, существенно зависит от его ций на порядок и более превышает линейную толщины. Толщина вкладыша является пара интенсивность изнашивания при упругих де метром процесса деформирования, и большей формациях [6].

несущей способностью обладает более тонкий Результаты исследований показали, что подшипник. Для реальных конструкций тонко НДС конструкции при действии нагрузки явля стенных подшипников скольжения принимают ется неоднородным, и наиболее высокий гради h/ro 0,1 [7].

ент контактных напряжений возникает в кине матической паре «эксцентрик–ведущая обой- Очевидно, что повышение нагрузочной ма». Максимальные значения касательных способности МСХ при заданных механических напряжений значительно превышают наиболь- характеристиках антифрикционного материала ший уровень в областях контакта клина с возможно только при значительном снижении уровня напряженного состояния указанной обоймами. В этой связи, контактная прочность выше кинематической пары. Наиболее эффек МСХ полностью определяются несущей спо тивной конструктивной мерой разгрузки кон собностью антифрикционного материала вкла тактной зоны, безусловно, является увеличение дыша, имеющего наиболее низкие механиче ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ диаметра цапфы. Ниже представлены результа ты решения контактных задач, связанных с оп ределением величины предельной нагрузки при наличии указанных выше типов вкладышей.

Варьируемыми геометрическими параметрами являлись радиус пальца вала-эксцентрика и толщина подшипника. При малой толщине ан тифрикционного покрытия (случай жесткого вкладыша) считалось h = 0, толщина втулки h = 1,0 мм соответствовала тонкостенному под шипнику, h = 3,0 и 5,0 мм – толстостенному.

Расчеты выполнялись на сетке из 720 гранич ных элементов при следующих значениях гео метрических параметров элементов: e = 5 мм;

ro = 11, 13, 15 мм;

r = 29 мм;

R = 35 мм;

R1 = = 50 мм;

1 = 60°;

2 =60° и соответствующими их нумерации на рис. 1 упругими характери стиками: Е2 =1,05·105 МПа, Е3 = Е4 = Е5= = 2,1·105 МПа, 2 = 0,3, 3 = 4 = 5 = 0,29. Пред- Рис. 3. Нагрузочные характеристики моделей МСХ варительное моделирование показало, что МСХ является самотормозящимся (в отсутствие под жимающего клин устройства) при реализации коэффициентов трения = = 0,12.

В каждом расчетном случае величина пре дельной нагрузки определялась из условия об разования идентичных областей допускаемых максимальных касательных напряжений =26 МПа в радиальном подшипнике скольжения. На рис. 3 приведены построенные в условиях инкрементального кинематического нагружения ( = 0,03, 0,04, 0,05о) линейные на грузочные характеристики упругих моделей МСХ с радиусом вала-эксцентрика ro = 13 мм.

Обозначения графиков соответствуют толщине антифрикционного вкладыша. В силу линейной зависимости напряжений от деформаций пре дельные значения углов для каждого вариан та модели определялись в точках пересечения Рис. 4. Определение предельного значения графиков линией максимального уровня момента внешней нагрузки. Для определения соответствующих найденным углам интегральных значений В результате моделирования установлено, внешних крутящих моментов использовались что при наличии мягких антифрикционных линейные зависимости вида Mo = f( ) ( рис. 4). вкладышей возникновение потенциально опас ных областей происходит при меньшем уровне Полученные для предельных углов решения внешней нагрузки. На рис. 5 приведены харак контактных задач показали, что такой подход в терные картины неоднородного напряженного первом приближении обеспечивает достаточ состояния двух вариантов моделей МСХ с же ную для инженерных расчетов точность опре стким (h=0) и мягким (h=5 мм) вкладышами деления величины внешней нагрузки. Макси (ro = 13 мм) при действии предельных нагрузок.

мальные погрешности вычисления графиче Цифрами обозначены порядки изолиний мак ским способом максимальных касательных симальных касательных напряжений с ценой напряжений не превышали 0,3%, крутящего полосы = 5 МПа. Картины получены при момента – 1,2 %.

88 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ значениях углов поворота вала-эксцентрика цапфы. Изменение радиуса вала с 11 до 15 мм = 0,0332 и 0,0352о, соответствующих инте- обеспечивает увеличение величины предельной нагрузки на 26,7 %.

гральным значениям удельных крутящих мо Определим работоспособность подшипни ментов Mo = 2,93 и 2,4 Нм. Они показывают, кового узла по традиционной методике, бази что установка мягкого антифрикционного вкла рующейся на критерии допускаемых давлений.

дыша не оказывает существенного влияния на Упрощенный расчет подшипников скольжения характер напряженного состояния механизма за основан на ограничении средних (условных) пределами подшипникового узла.

давлений [5]. Для анализа используем распределения контактных давлений в форми руемой предельной нагрузкой области контакта эксцентрика с обоймой EF, принимая значение = 20 МПа для контактной пары « сталь, за каленная по бронзе БрА9Ж4» [5].

Характер изменения нормальных давлений в пределах указанной области показан на рис. 7.

Обозначения кривых соответствуют толщине вкладыша. Их рассмотрение показывает, что а б при увеличении толщины подшипника пре Рис. 5. Напряженное состояние моделей МСХ дельная нагрузка реализуется при меньшем с жестким (а) и мягким (б) вкладышами уровне контактных давлений.

Увеличение диаметра цапфы вала приводит к снижению уровня напряженного состояния в проблемной контактной зоне и позволяет повы сить нагрузочную способность механизма. За висимости распределения предельной нагрузки на МСХ при изменении толщины подшипника и радиуса цапфы показаны на рис.6. Обозначе ния кривых соответствуют радиусу цапфы: ro = 11, 13, 15 мм. Очевиден общий характер изме нения величины предельного момента. Во всех рассмотренных случаях увеличение толщины подшипника в диапазоне 0, …, 5 мм приводит к снижению величины предельного внешнего момента в пределах 22 %. Более значительный эффект имеет место при увеличении размеров Рис. 7. Распределение нормальных давлений в области контакта эксцентрика с ведущей обоймой На рис. 8 показано изменение максималь ных и средних нормальных давлений в области контакта вала с обоймой в зависимости от тол щины антифрикционного вкладыша. Очевидно, что максимальное контактное давление значи тельно (на 240 %) превосходит используемые для расчетов средние давления, и величина средних давлений во всех расчетных случаях не превышает допускаемого значения 20 МПа.

Исходя из этого, можно заключить, что проч ность радиального подшипника скольжения и МСХ при действии предельных нагрузок обес печивается.

Таким образом, применение двух различ Рис. 6. Влияние конструктивных параметров ных критериев при определении нагрузочной на величину предельной нагрузки ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ антифрикционного материала вкладыша и су щественно зависит от его геометрических па раметров.

2. При увеличении толщины вкладыша ве личина предельной нагрузки уменьшается, по этому перспектива повышения нагрузочной способности клиновых МСХ связана с приме нением жестких вкладышей.

3. Граничноэлементная модель [2], контакт ный алгоритм и вычислительная система [3] обеспечивают возможности моделирования по ведения элементов клиновых МСХ при дейст вии функциональной нагрузки, их напряженно деформированного состояния, а также анализа Рис. 8. Влияние толщины вкладыша на величину статической прочности.

максимальных и средних нормальных давлений БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК способности МСХ приводит к одинаковым оценкам механического состояния конструк 1. Благонравов, А. А. Механические бесступенчатые ции. Однако, распределение средних давлений передачи нефрикционного типа / А. А. Благонравов. – М.:

на рис. 8 показывает, что внешняя нагрузка на Машиностроение. – 1977. – 145 с.

МСХ с мягкими вкладышами может быть уве- 2. Гончаров, А. А. Неконсервативная гранично личена в пределах 40 %. Здесь необходимо от- элементная модель клиновых механизмов свободного хо да / А. А. Гончаров // Проблемы машиностроения и на метить, что приводимые в различных источни дежности машин. РАН. – 2008. – № 2. – С. 28–36.

ках значения допускаемых давлений пред 3. Гончаров, А. А. Реализация контактного алгоритма ставляют собой средние статистические нелинейного конструкционного анализа клинового меха данные, относящиеся к определенным конст- низма свободного хода / А. А. Гончаров // Известия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 12 / ВолгГТУ. – Волго рукциям. В этой связи, по нашему мнению, при град, 2009. – С. 14–21.

анализе прочности МСХ целесообразным явля 4. Черменский, О. Н. Расчеты на контактную проч ется использование критерия Треска. Но моде- ность / О. Н. Черменский, О. А. Ряховский // Вестник ма лирование затрудняет отсутствие справочных шиностроения. – 2008. – № 7. – С. 3–8.

данных о пределах текучести большинства ан- 5. Когаев, В. П. Прочность и износостойкость деталей тифрикционных материалов. машин / В. П. Когаев, Ю. Н. Дроздов. – М.: Высш. шк., 1991. – 319 с.

По результатам исследований могут быть 6. Крагельский, И. В. Узлы трения машин: Справоч сделаны следующие выводы:

ник / И. В. Крагельский, Н. М. Михин. – М.: Машино 1. При наличии в наиболее нагруженной строение, 1984. –240 с.

контактной зоне радиального подшипника 7. Горячева, И. Г. Контактные задачи в трибологии / скольжения предельная нагрузка на клиновой И. Г. Горячева, М. Н. Добычин. – М.: Машиностроение, механизм определяется несущей способностью 1988. – 256 с.

90 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 519.237. В. А. Камаев, А. В. Меликов АНАЛИЗ АНКЕТНЫХ ДАННЫХ И ПОЛУЧЕНИЕ ОЦЕНКИ ПРОГНОЗНОГО РЕШЕНИЯ К ЗАДАЧЕ УПРАВЛЕНИЯ Волгоградский государственный технический университет kamaev@cad.vstu.ru, AlexeyV.Melikov@yandex.ru В работе сформулированы и решены основные задачи по проведению интеллектуального анализа дан ных информационной системы анкетирования методом кластеризации и получению оценки прогнозного решения посредством применения экспертного оценивания. Научная новизна работы заключается в разра ботке: а) методики анализа данных, позволяющей проверить уровень значимости атрибутов респондентов во всех классах;

б) методики анализа оценки прогнозного решения к задаче управления, позволяющей учиты вать различную степень компетентности членов группы экспертного оценивания.

Ключевые слова: метод кластеризации, метод древовидной классификации, дисперсионный анализ, экс пертное оценивание, нечеткие множества.

V. A. Kamaev, A. V. Melikov ANALYSIS OF QUESTIONNAIRE DATA AND OBTAIN AN ESTIMATE OF THE SOLUTION TO THE PROBLEM OF PREDICTIVE CONTROL Volgograd State Technical University In this investigation we formulated and solved basic problems concerning intellectual data analysis of the in formational questionnaire system by means of clustarization and also problems concerning receiving and analyzing the forecasting solution analysis by means of expert valuation. Scientific novelty of the investigation is: a) data analysis method to check the significance level of respondents’ attributes in all the classes;

b) analytical method of forecasting solution analysis to the management task to consider different competence level of expert valuation group members.

Keywords: method of clustarization, method of dendriform classification, dispersion analysis, expert valuation, fuzzy set.

В OLTP системе для проведения анализа сложностью интерпретации данных). Отсюда данных требуется привлечение внешних источ- возникают: проблема разработки методики об ников информации (статистических отчетов), работки и анализа данных в зависимости от что осложняет создание отчетов, так как дан- выбора стратегии СЭС и проблема достоверно ные распределены по множеству таблиц, а для сти прогнозирования влияния принятых реше их агрегирования следует выполнять сложные ний к задачам управления на основе проанали операции объединения. Оперативные базы дан- зированных данных для повышения эффектив ных (БД) могут содержать семантически экви- ности функционирования системы.

валентную информацию, представленную в Результаты интеллектуального анализа разных форматах с разным указанием времени данных (ИАД) представляют большую цен ее поступления (порой противоречивою). Та- ность для руководителей и аналитиков в их по ким образом, возникает необходимость преоб- вседневной деятельности. Поэтому перед раз разования информации оперативной БД, полу- работчиками встает задача внедрения техноло ченной после первичной обработки и накопле- гии ИАД в автоматизированные системы ния анкетных данных, в многомерное храни- анализа и поддержки принятия решений. По лище данных (ХД) для проведения их много- добная система должна обеспечивать решение мерного анализа. Но преобразование реляцион- нескольких задач, от сбора и проверки кор ной модели обработки данных в OLAP-модель ректности информации, поступающей в БД, до зачастую не решает всей проблемы скорости традиционного и/или ИАД. Но универсальные обработки данных и их интеллектуального ана- средства ИАД довольно сложны и дороги, по лиза. Существующая технология Data Mining этому они не могут широко применяться в рам ориентирована на конкретную цель исследова- ках интегрированных систем, ориентированных ния (проекта), размер БД (в связи с постоянным на конечного пользователя. В связи с этим увеличением объема обрабатываемых данных) предлагается использовать технологию «К-бли и изменение функций системы по оперативно- жайший сосед» [1], суть которой заключается му и интеллектуальному анализам (в связи со в выявлении кластеров. Достоинством данной ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ технологии является обработка целостных ис- ловека в наиболее похожие группы, затем груп точников данных. К недостаткам относят боль- пы объединяются до тех пор, пока не получится шие затраты памяти. один общий кластер – исходная выборка. Ко Целью кластерного анализа является обра- личество кластеров зависит от решаемых задач.

зование групп схожих между собой объектов Из примера видно, что можно выделить:

(кластер), причем число кластеров заранее не • наибольшее количество кластеров (А1-А6);

известно. По значениям переменных, которыми • среднее количество кластеров (В1-В3);

описываются свойства объектов, выделяются • наименьшее количество кластеров (С1).

группы схожих респондентов. Первое, что не- С наименьшим количеством кластеров те обходимо знать – сколько типов в выборке це- ряется достоверность, отсюда и неполнота ис лесообразно выделять. Объем выборки – 37 рес- следования кластера, в котором, например, от пондентов, являющихся преподавателями фа- 2–5 респондентов. Слишком большое количе культета машиностроения, транспорта и энер- ство кластеров чревато потерей информативно гетики (ФМТЭ) Пензенского государственного сти. Выбор следует оставить за средним вари университета (ПГУ), которые прошли опрос, антом количества кластеров (В1–В3). На этом касающийся степени удовлетворенности каче- основная функция древовидной классификации ством образовательных услуг (2 квартал 2011 выполнена. Она позволяет узнать количество года). На выделяемом сегменте достигаются респондентов, входящих в каждый кластер, результаты по анализу данных, более значимым и подробности самого процесса разбиения на из которых является объединение объектов кластеры. Но главный результат этого метода – в группу с учетом мер близости друг к другу. количество кластеров.

С помощью кластерного анализа решается так- Критерий качества кластеризации в той или же задача сокращения размерности данных [2]. иной мере отражает следующие неформальные Для решения данной проблемы использует- требования [4]:

ся метод древовидной классификации [3]. Каж- а) внутри групп объекты должны быть тес дый респондент признается единственным но связаны между собой;

представителем своего кластера (типа). Коли- б) объекты разных групп должны быть да чество типов равно объему выборки. Вся вы- леки друг от друга;

борка разделяется на некоторое количество в) при прочих равных условиях распределе групп, внутри которых респонденты очень ния объектов по группам должны быть равно схожи по своим характеристикам. В результате мерными.

Требования а-б выражают стандартную кон вся выборка объединяется в один кластер. Этот шаг не является информативным, так же как и цепцию компактности классов разбиения;

требо вание в состоит в том, чтобы критерий «не навя первый шаг, но неизбежен в связи с процеду рой. На рисунке 1 показано применение метода зывал» объединения отдельных групп объектов.

древовидной классификации для решения по- Узловым моментом в кластерном анализе счита ставленной задачи. ется выбор метрики (или меры близости объек тов), от которого решающим образом зависит окончательный вариант разбиения объектов на группы при заданном алгоритме разбиения.

Другой важной величиной в кластерном ана лизе является расстояние между целыми группа ми объектов. Пусть – -ая группа (кластер) объектов, – число объектов, образующих группу, – среднее арифметическое объектов, – «центр тяжести» i-ой входящих в (т. е.

группы), a – расстояние между группа ми и. Далее следует вычислить расстояния ближайшего соседа группы объектов по формуле:

Рис. 1. Представление результатов метода, дальнего со древовидной классификации седа группы объектов по формуле:

Изначально каждый респондент обозначен, центров тяжести по чертой. Затем происходит объединение по 2–3 че 92 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ образовательных услуг не зависит от их пола.

формуле:. Искомое обоб Уровень значимости других переменных очень щенное расстояние, рассчитывается по формуле:

высокий, отсюда следует, что все значения.

F-критерия существенны. Таким образом, дан ные переменные респондентов являются крите Далее следует применить метод К-средних, риями классификации. Средние арифметиче который разбивает всю выборку по заданным ские переменных респондентов для каждого признакам на указанное количество кластеров.


кластера представлены в табл. 2.

Но для начала необходимо проверить отличие переменных во всех 3 кластерах. Эта проверка Таблица осуществляется с помощью дисперсионного Результаты дисперсионного анализа анализа ( -критерий), результаты которого представлены в табл. 1. С помощью дисперси- Переменные респондентов F-критерий онного анализа исследуется влияние одной или 0, Ученая степень (к.т.н./д.т.н.) 4, несколько независимых переменных на одну 0, Ученое звание (доц./проф.) 4, зависимую переменную или на несколько зави симых переменных. Это метод статистического 0, Должность (препод./ЗК/УВП) анализа, позволяющий определить достовер 0, Пол (муж/жен) 1, ность гипотезы о различиях в средних значени ях на основании сравнения дисперсий (откло Таблица нений) распределений [5].

-критерий Фишера используют для срав- Средние арифметические переменных респондентов для каждого кластера нения дисперсий двух вариационных рядов. Он вычисляется по формуле:, где – боль- Переменные Кластер В1 Кластер В2 Кластер В респондентов шая дисперсия, – меньшая дисперсия. Если Зав. кафедрой 2,25 4,98 5, вычисленное значение критерия больше кри Профессор 2,48 5,01 5, тического для определенного уровня значимо Доцент 3,11 5,45 4, сти и соответствующих чисел степеней свобо Преподаватель 3,37 5,38 4, ды для числителя и знаменателя, то дисперсии считаются различными. Число степеней свобо- УВП 4,04 4,94 2, ды числителя определяется по формуле:

, где – число вариант для большей Интерпретационную оценку кластеров мож но представить в виде:

дисперсии. Число степеней свободы знамена «B1» – кластер «вовсе не удовлетворены»;

теля определяется по формуле:, где «B2» – кластер «частично удовлетворены»;

– число вариант для меньшей дисперсии.

«B3» – кластер «полностью удовлетворены».

-значение ( -value) – величина, исполь Далее следует узнать, кто же конкретно вхо зуемая при тестировании статистических гипо дит в каждый из трех кластеров, а затем описать тез. Фактически это вероятность ошибки при их характеристики, основываясь на проделан отклонении нулевой гипотезы (ошибки первого ных вычислениях со средними значениями.

рода). Проверка гипотез с помощью -значения Как и любой метод многомерного шкалиро является альтернативной классической проце вания, кластерный анализ имеет множество дуре проверки через критическое значение рас особенностей, связанных с внутренними мето пределения. – вероятность того, что слу дами, поэтому результаты анализа данных мо чайная величина с данным распределением гут меняться, хоть и несущественно, в зависи Фишера превысит данное значение статистики.

мости от «настроек» процедуры.

Если меньше уровня значимости, то ну Для решения задач прогнозирования при левая гипотеза отвергается, в противном случае меняется множество апробированных методов, принимается. которые основаны на статистических и физико Значение критерия по «Пол» составило статистических моделях [6, 7], статистического, 1,18 ( 0,05), следовательно, критерий можно оперативного и ИАД. При использовании дан считать не существенным, т. е. мнение респон- ных методов точность и достоверность про дентов о степени удовлетворенности качеством гнозных оценок зависит от длительности на ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ блюдения за определяющими параметрами ответа. Так в рассматриваемом случае множе прогнозируемого явления и от объема стати- ство возможных оценок имеет вид:

стически однотипных наблюдений [8]. С этой точки зрения оценка удовлетворенности каче.

ства образовательных услуг является весьма снижение не изменение повышение сложной. Эта сложность обусловлена, в первую очередь, очень скудным количеством измери- Для облегчения процесса задания степени тельной информации, к сбору которой, факти- уверенности в ответах на поставленные вопро чески, приступили только с внедрением мони- сы экспертам предлагается использовать вер торинга удовлетворенности качеством предос- бально-числовую шкалу Харрингтона [11], ко тавляемых ВУЗом услуг, а также специфиче- торая характеризует степень выраженности ской индивидуальностью данной предметной определенных свойств. Результаты опроса экс области. В подобных случаях становится не- перта по вышеопределенному вопросу пред возможным сбор репрезентативной выборки ставляются в нечеткой метрике так, как показа определяющих параметров прогнозируемого но в табл. 3.

явления, что может привести к значительным Таблица погрешностям при принятии решения на осно Результаты опроса эксперта ве статистических и физико-статистических моделей. Возможные значения изменения показателя № эффективности, % Одним из существенно значимых подходов эксперта получения прогнозных оценок для процессов, -75 -50 -25 0 25 50 которые характеризуются индивидуальной 1 0 0 0 0,3 1,0 0,8 спецификой, является применение экспертного оценивания [9]. Суждения (оценки) экспертов Эксперт, выбрав ответ «эффективность по субъективны, а значит нечетки. Отсюда следу- высится незначительно», имеет в виду следу ет, что логичным при проведение экспертного ющее:

опроса и анализа его результатов является ис- • очень высокая степень уверенности в том, пользование теории нечетких множеств [10], т. что эффективность повысится на 25% (1,0);

е. представление экспертной информации в • высокая степень уверенности в том, что форме нечетких множеств. эффективность может повыситься на 50%, но На основе полученной в результате АИД утверждение этого происходит с меньшей уве информации необходимо выяснить: «Как по- ренностью (0,8);

влияет на оценку удовлетворенности качеством • низкая степень уверенности в том, что эф предоставляемых услуг преподавателей ПГУ фективность не изменится, но уверенность выполнение определенных задач администра- в этом еще ниже (0,3);

цией?» При ответе на поставленный вопрос • степень уверенности в том, что оценки предлагаются следующие варианты: изменения показателя эффективности примут • «понизится значительно»;

другие значения, равна 0.

• «понизится незначительно»;

Предположим, что в опросе принимают • «не изменится»;

участие экспертов, а анкета содержит во • «повысится незначительно»;

просов. В этом случае каждому вопросу ста • «повысится значительно». вится в соответствие лингвистическая пере Эксперт не только выбирает правильный, с менная, значениями которой явля его точки зрения, ответ, но и конкретизирует ются варианты ответов, где – его количественно.

количество вариантов ответа на i-й вопрос.

При соотнесении конкретного числа с отве В результате, применительно к поставленному том может быть допущена грубая ошибка, так вопросу, получается, что (изменение эффек как эксперту, не обладающему всей информа тивности работы университета) = {эффектив цией о свойствах изучаемого объекта, психоло ность «понизится значительно» ( ), «понизит гически трудно это сделать. Вследствие чего ся незначительно» ( ), «не изменится» ( ), эксперту предлагается выбор нескольких коли «повысится незначительно» ( ), «повысится чественных оценок, которые включены в анке значительно» ( )}.

ту и соответствуют его пониманию выбранного 94 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Для описания значения лингвистической переменной используется нечеткое множество.

Оно задается на базовом (четком) множестве или.

действительных чисел, кото Множество характеристик компетентности рое охватывает, по мнению аналитика, весь экспертов главным образом определяются сфе возможный диапазон количественных оценок рой их работы, из которых важными являются лингвистической переменной. Так для i-ого занимаемая должность и стаж работы эксперта.

вопроса множество задано в виде:

Для выявления названных характеристик в ин струментарий экспертного опроса необходимо включить соответствующее множество допол нительных вопросов. Каждому.

вопросу в соответствие ставится множество Результат сопоставления каждой оценки из ответов. Формируя множе вышеприведенного множества с количествен ным показателем степени уверенности – выход ства ответов на дополнительные вопросы, отве на значение функции принадлежности, кото- ты должны представляться в шкале порядка.

рое обозначается, где Для этого каждому -му варианту ответа на -й дополнительный вопрос необходимо поста. Из этого следует, что ответ вить в соответствие положительный нормиро эксперта и его интерпретация (согласно табл. 3) ванный коэффициент, причем.

имеет вид:. Таким В результате выбор -ым экспертом конкретно образом, значение лингвистической перемен го -го варианта ответа на -й дополнитель ной формально можно представить в виде не четкого множества: ный вопрос однозначно определяет некоторый коэффициент из множества, который обо значается через и вычисляется в соответст вии со следующим правилом:

.

.

Функция принадлежности определяется по Посредством выполнения операции «раз формуле:

мывания» [13] осуществляется влияние уровня компетентности эксперта на нечеткую количе. ственную меру, обозначаемую через. Та ким образом, можно применить «размывание»

Вышеописанная формула справедлива либо данной меры следующим образом:

для одного эксперта, либо для группы экспер.

тов, уровень компетентности которых одинаков.

Однако сформировать группу экспертов одной В результате опроса множества всех экс компетентности на практике является невоз- для каждого i-го пертов можным. В связи с этим возникают необходи- вопроса анкеты получается нечетких мости, во-первых, определения степени компе- количественных мер, которые учитыва тентности каждого эксперта, во-вторых, ее учета ют степени компетентности опрашиваемых при получении и анализе обобщенной оценки.


экспертов. В этом случае нечеткое множество, При решении поставленной задачи перво которое характеризуется обобщенным мнением степенно возникает вопрос о выборе меры ком группы экспертов, можно определить как пере петентности эксперта. В качестве меры компе сечение нечетких мнений экспертов, имеющее тентности экспертов обычно берут некоторые функцию принадлежности:

функции от математического ожидания модуля [14].

отклонения прогнозов экспертов от истин ных реализаций прогнозируемых параметров Для получения однозначного количествен ного результата опроса необходимо выбрать или математического ожидания квадрата тот элемент, который имеет максимальную этого отклонения [12]. Таким образом, мера степень принадлежности к полученному обоб компетентности k-ого эксперта имеет вид:

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ щенному нечеткому множеству мнений группы перт ответил на дополнительные вопросы, ка экспертов: сающиеся профессиональных характеристик,. следующим образом: «ректор» и «от 14 до 21 лет». В то время как второй эксперт от В табл. 4 представлены ответы экспертов на ветил так: «зам. декана» и «до 7 лет».

конкретно поставленный вопрос.

Для ответов на первый дополнительный во Таблица прос получается:,,, Результаты опроса экспертов ;

для ответов на второй дополнительный Возможные значения изменения показателя № эффективности Ui, % вопрос –,,. Первый экс эксперта -75 -50 -25 0 25 50 перт на оба вопроса выбрал:, 1 0 0 0 0,3 1,0 0,8. Второй эксперт –, 2 0 0,1 0,4 1,0 0,4 0,1. Далее необходимо вычислить ко Значения лингвистических переменных фор эффициенты компетентности экспертов:

мально можно представить в виде:

;

.

и, Функции принадлежности соответственно равны:

;

где,.

В силу того, что коэффициент компетент.

ности первого эксперта равен 1, следует кор Для первого дополнительного вопроса («Ка ректировать функцию принадлежности нечет кую должность Вы занимаете?») экспертам кого ответа только второго эксперта:

предлагаются следующие варианты ответов:

«зам. декана», «декан», «прорек.

тор», «ректор»;

а для второго («Сколько Функция принадлежности, характеризую лет Вы работаете?»): «до 7 лет», «от 7 щая обобщенное мнение экспертов, определя до 14 лет», «от 14 до 21 лет». Первый экс- ется следующим образом:

.

уровень значимости атрибутов респондентов в Отсюда следует, что.

каждом кластере и описать их характеристики, Обобщенный результат опроса экспертов равен основываясь на проделанных вычислениях со максимальному значению функции принад средними значениями. Применение экспертного лежности (соответствие 25 %). Ре оценивания является предпочтительным, в силу зультатом проделанных вычислений является своей целесообразности, подходом получения следующий вывод аналитика: «это действие прогнозных оценок для процессов, характери администрации ПГУ увеличит удовлетворен- зующихся специфической индивидуальностью, ность преподавателей качеством образователь- подобной удовлетворенности качеством образо ных услуг на 25 %». вательных услуг. Разработанная методика полу Разработанная методика анализа данных с чения и анализа оценки прогнозного решения в применением кластеризации позволяет аналити- задачах управления позволяет определить сте ку определить количество кластеров, проверить пень компетентности членов группы экспертно 96 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ го оценивания и учесть ее в принятии обобщен- 8. Крыжановский, А. И. Применение кооперативного обучения и прогнозирования в мультиагентных системах / ной оценки управленческого решения.

А. И. Крыжановский, П. С. Пыхтин // Известия ВолгГТУ :

межвуз. сб. науч. ст. № 6(66) / ВолгГТУ. – Волгоград, БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 2010. – С. 106–110.

9. Макаров, И. М. Теория выбора и принятия решений 1. Шапот, М. Д. Интеллектуальный анализ данных в / И. М. Макаров, Т. М. Виноградская, А. А. Рубчинский. – системах поддержки принятия решений / М. Д. Шапот. – М.: Наука, 1982. – С. 69–77.

М.: «Открытые системы», 1998. – С. 62–70.

10. Заде, Л. А. Понятие лингвистической переменной 2. Хайдуков, Д. С. Применение кластерного анализа в государственном управлении / Д. С. Хайдуков // Филосо- и его применение к принятию приближенных решений / фия математики: актуальные проблемы. – М.: МАКС Л. А. Заде. – М.: Мир, 1976. – С. 64–74.

Пресс, 2009. – С. 36–65. 11. Особенности вербально-числовых шкал, шкала 3. Попов, О. А. Кластерный анализ. Просто о сложном Харрингтона [Электронный ресурс]. – 2006. – Режим дос / О. А. Попов. – М.: МАКС Пресс, 2010. – С. 110–121. тупа: http://www.vipeducation.ru/theme6124.htm.

4. Методы и алгоритмы анализа структуры много- 12. Татарова, Г. Г. Качественные методы в структуре мерных данных [Электронный ресурс]. – 2004. – Режим методологии анализа данных / Г. Г. Татарова // Социоло доступа: http://www.codenet.ru/progr/alg/ai/htm/gl3_10.php.

гия: методология, методы, математические модели. – М.:

5. Кисляк, М. А. Методы сбора информации и инстру Изд-во «Прометей», 2002. – С. 33–52.

менты анализа / М. А. Кисляк. – М.: Изд-во «Прометей», 13. Гмурман, В. Е. Руководство к решению задач по 2004. – С. 14–15.

теории вероятностей и математической статистике / В. Е.

6. Острейковский, В. А. Вероятностное прогнозирование Гмурман. – 3-е изд., перераб. и доп. – М: Высшая школа, работоспособности элементов ЯЭУ / В. А. Острейковский, 2004. – С. 98–102.

Н. Л. Сальников. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – С. 25–28.

14. Ротштейн, А. П. Интеллектуальные технологии 7. Ханк, Д. Э. Бизнес-прогнозирование: учеб. пособие / идентификации / А. П. Ротштейн. – В.: УНИВЕРСУМ Д. Э. Ханк, А. Д. Райтс, Д. У. Уичерн. – 7-е изд. – М.:

Винница, 1999. – С. 222–230.

Вильямс, 2003. – С. 265–282.

УДК 681.542. Д. А. Качегин1, А. С. Гольцов2, А. А. Силаев ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗБЫТКА ГИДРООКИСИ НАТРИЯ В КОНЦЕНТРИРОВАННОМ РАСТВОРЕ ЦИАНИСТОГО НАТРИЯ 1 – ОАО «Волжский Оргсинтез», 2 –Волжский политехнический институт (филиал) Волгоградского государственного технического университета kachegin@yandex.ru, aa_silaev@mail.ru В работе рассмотрен технологический процесс по производству водного раствора цианистого натрия.

Основное внимание в статье уделено измерению концентрации гидроокиси натрия на стадии получения водного раствора цианистого натрия. Предложен фотометрический способ измерения избытка гидроокиси натрия в концентрированном растворе цианистого натрия. Рассмотрена структурная схема фотометра.

Ключевые слова: автоматический анализатор, измерение концентрации гидроокиси натрия, фотометр концентрации.

D. A. Kachegin1, A. S. Golzov2, A. A. Silaev PHOTOMETRICALLY MEASURING EXCESS SODIUM HYDROXIDE IN A CONCENTRATED SOLUTION OF SODIUM CYANIDE 1 – ОАО «Volga Orgsintez», 2 –Volga Polytechnic Institute (branch) of the Volgograd State Technical University In the paper manufacturing process for the production of an aqueous solution of sodium cyanide. The main at tention is paid to the measurement of the concentration of sodium hydroxide on the steps of providing an aqueous solution of sodium cyanide. We propose a method for measuring the photometric excess sodium hydroxide in a con centrated solution of sodium cyanide. The structural diagram of the photometer.

Keywords: automatic analyzer, measurement of the concentration of sodium hydroxide, the photometer concentration.

Цианистый натрий– сильно ядовитое веще- ства красок и других химикалий.

ство, применяется главным образом в горной Технологический процесс по производству промышленности, в гальваностегии, для цемен- водного раствора цианистого натрия на ОАО тации сталей, для окуривания и для производ- «Волжский Оргсинтез» с массовой доле циани ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ стого натрия в пределах от 25 % до 35 % за- дородной кислоты).

ключается в абсорбции раствором едкого с 3. Стадия абсорбции (получение водного массовой долей основного вещества в пределах раствора цианистого натрия).

от 25 % до 37,5 % цианистого водорода, полу- 4. Стадия обработки отходов [1].

чаемого каталитическим синтезом из метана, Одним из показателей качества водного рас аммиака и кислорода воздуха. твора цианистого натрия является анализ концен Технологический процесс производства трации гидроокиси натрия, а точнее ее избыток.

водного раствора цианистого натрия с массо- Во многих случаях показатели качества вой долей в пределах от 25 % до 35 % состоит продукции можно определить по результатам из стадий: автоматического контроля косвенных показа 1. Стадия подготовки и смешения сырья, в телей процесса производства [2].

состав которой входят: Таким образом, технологической схемой не – узел разбавления едкого натра;

обходимо предусмотреть автоматический анали – узел очистки природного газа;

затор, который контролирует на выходе из аб – узел приготовления топливного газа;

сорбера концентрацию цианистого натрия.

– узел испарения аммиака;

Структурная схема стадии абсорбции с автома – узел подготовки воздуха;

тическим анализатором показана на рис. 1. Схе – узел смешения газов. мой предусмотрен возврат избытка раствора 2. Стадия катализа (получение цианистово- цианистого натрия в циркуляционный контур.

Раствор Раствор Абсорбер Выходной клапан Готовый продукт Взятие пробы Управляющий Автоматический сигнал анализатор Рис. 1. Структурная схема стадии абсорбции Существуют различные способы анализа выполняется в два этапа:

избытка вещества. В общем случае измерение 1. Взятие и обработка пробы – этап, кото концентрации определяемого компонента в рый осуществляет взятие проб, разбавление и смеси осуществляется путем измерения какого- перемешивание с реактивным раствором;

либо физико-химического свойства этой смеси 2. Фотометрическое измерение – определе и выполнения вычислений для определения ние изменения цвета пробы раствора, которое концентрации. В зависимости от принципа дей- характеризует изменение содержания гидро ствия способы анализа концентрации вещества окиси натрия в пробе.

бывают: механические, диффузионные, акусти- Взятие пробы осуществляется с помощью ческие, тепловые, аэрозольные, сорбционные, электроклапана и ручного клапана. Электрокла магнитные, радиоизотопные, спектральные, оп- пан находится в нормально закрытом положе тические, фотометрические и другие [3]. нии и, следовательно, должен получить элек В работе предложен фотометрический спо- трический импульс, который позволит прохож соб измерения избытка гидроокиси натрия дение пробы. В случае утечки клапан прерыва в концентрированном растворе цианистого на- ет питание электроклапана. Кроме того, элект трия. Способ основан на определении измене- роклапан может прервать ввод пробы автома ния цвета цветного индикатора, которое харак- тическим включением выключателя, располо теризует изменение содержания гидроокиси женного внутри электронного блока.

натрия в пробе. Ручной клапан позволяет производить взя Анализ избытка гидроокиси натрия в кон- тие эталонного раствора для проверки точности центрированном растворе цианистого натрия измерения.

98 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Для удаления воды или реактивного раство- мещенных в эталонном пучке, с одной стороны, ра во время обслуживания перистальтического и в измерительном пучке, с другой. Абсорбция насоса необходимы два клапана давления. в эталонном пучке должна быть всегда выше Перистальтический насос со скорость вра- абсорбции в измерительном пучке.

щения 60 об/мин. осуществляет всасывание По причинам адаптации выходного сигнала жидкости. Расход каждой жидкости зависит от к измерительной шкале следует пользоваться внутреннего диаметра применяемых труб. Вода методом замещения. В этом методе обладаю подается по двум трубам 0,3 мм и 0,2 мм, кото- щее большой абсорбционной способностью рые соединяются на входе насоса. Реактивный стекло помещается в измерительный пучок, раствор подается через трубку диаметром 2 мм. а аналитическая кювета – в эталонный пучок.

Проба (или эталонный раствор) подается по В результате, в присутствии гидроокиси на трубке 0.1 мм. трия через кювету проходит абсорбирующая Перемешивание жидкости перед поступле- жидкость, и разница с дымчатым стеклом, по нием в ячейку фотометра осуществляет смеси- мещенным в измерительный пучок, сравни тель, который не имеет движущихся элементов тельно невелика.

и основан на гидродинамическом принципе. Напротив, при уменьшении концентрации Фотометрическое измерение осуществляет- гидроокиси натрия цветной реагент, который ся с помощью фотометра с двойным пучком добавляется в пробу, становится более про монохроматического света, структурная схема зрачным, и разница с дымчатым стеклом, по которого показана на рис. 2. Ток, создаваемый мещенным в измерительный пучок, увеличива на выходе, пропорционален разнице оптиче- ется. Ток на выходе увеличивается при умень ских пропусканий абсорбирующих частиц, по- шении концентрации гидроокиси натрия.

(1) (8) (9) (4) (6) ( (5) (3) (7) Рис. 2. Структурная схема фотометра Благодаря системе двойного пучка и опти- воспринимает, таким образом, два световых ческой компенсации устраняются все несовер- луча различной силы. Ток, создаваемый этим шенства, которые имеют место при использо- фотоэлементом (7), анализируется и усиливает вании принципа простого пучка (Нестабиль- ся на (8);

он управляет серводвигателем (9), ко ность светового источника, зависящая от торый включает оптический затвор (10), распо напряжения питания, старение фотоэлемента, ложенный на пути эталонного пучка (4), так отклонения усилителя). что световая сила двух пучков (З) и (4) стано Световой пучок поступает от источника вится одинаковой. В этом положении равнове света (1) на вибрирующее зеркало (2), которое сия степень открытия затвора (10) точно соот посылает попеременно с частотой около 600 с ветствует количеству света, поглощенному в измерительный пучок (3) и эталонный пучок измерительной кювете (5) или разности между (4). Измерительный пучок (3) пересекает кюве- светом, поглощенным в измерительной кювете ту (5), в которой находится проба, представ- (5) и эталонной кювете (6). Затвор механиче ляющая собой окрашенную жидкость. Эталон- ский соединен с измерительным барабаном, от ный пучок (4) проходит прямо либо через эта- калиброванным в единицах оптической плот лонную кювету (б). Эти два пучка (З) и (4) ности. Барабан, таким образом, показывает попадают затем на фотоэлемент (7), который концентрациюгидроокиси натрия.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Рис. 3. График измеренных значений концентрации гидроокиси натрия 2. Крушель, Е. Г.Оценка неизмеряемых показателей График измеренных значений концентра качества технологического процесса и входных возмуще ции гидроокиси натрия показан на рис. 3. Из- ний по результатам автоматического контроля косвен мерение концентрации осуществляется в авто- ныхпоказателей / Е. Г. Крушель, И. Г. Белоус // Известия ВолгГТУ :межвуз. сб. науч. ст. № 12(60) / ВолгГТУ. – матическом режиме с интервалов одна минута.

Волгоград, 2009. – (Серия «Актуальные проблемы управ ления, вычислительной техники и информатики в техни БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ческих системах» ;

вып. 7). – С. 71–74.

3. Комаровская, Н. М. Технические средства автомати 1. Постоянный технологический регламент № 63 про- зации и измерения в химическом производстве и в машино изводства цианистого натрия. – Волжский: ОАО «Волж- строении / Н. М. Комаровская, Л. И. Медведева, А. С. Голь цов, В. А. Носенко. – Волгоград: ВолгГТУ, 2009. – 224 с.

ский Оргсинтез», 2011.

УДК 004. О. А. Сычев, В. О. Стрельцов, Д. В. Колесов АРХИТЕКТУРА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕСТОВОГО ВОПРОСА PREG С ОЦЕНКОЙ ОТВЕТА ПО РЕГУЛЯРНЫМ ВЫРАЖЕНИЯМ, ПОДДЕРЖИВАЮЩЕГО ВОЗМОЖНОСТЬ ПОДСКАЗОК ПРОДОЛЖЕНИЯ СОВПАДЕНИЯ Волгоградский государственный технический университет oasychev@gmail.com, vostreltsov@gmail.com, xapuyc7@gmail.com Рассматриваются проблемы организации программного кода тестовых вопросов, использующих для проверки ответа студента шаблоны в виде регулярные выражения или их эквиваленты. Проанализированы недостатки аналогичных программ. Описана архитектура вопроса preg, позволяющая сочетать различные методы поиска совпадения с регулярными выражениями (с различными поддерживаемыми функциями, опе рациями и операндами), поддержкой различных нотации регулярных выражений и инструментов помощи в их составлении.

Ключевые слова: программная архитектура, регулярные выражения, тестовые вопросы.

O. A. Sychev, V. O. Streltsov, D. V. Kolesov SOFTWARE ARCHITECTURE OF QUESTION TYPE PREG, CAPABLE OF GRADING RESPONSES USING REGULAR EXPRESSION PATTERNS AND HINT MATCH EXTENSION Volgograd State Technical University The paper describes software architecture problems in application to design of the code of quiz questions grad ing student’s responses using pattern matching with regular expression or similar patterns. Drawbacks of similar programs were discussed. Described architecture of preg question, which is capable to combine different match searching methods (supporting different functions, operators and operands), support different regular expression no tations and regular expression authoring instruments.

Keywords: software architecture, regular expressions, quiz questions.

Использование регулярных выражений для рить их диапазон применения и снизить коли проверки строк-ответов студентов на тестовые чество ложноотрицательных оценок за счет вопросы в открытой форме позволяет расши- возможности описания шаблона для совпаде 100 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ния [1]. Такие вопросы применяются при изу- щих с полученным регулярным выражением.

чении языков программирования [2], иностран- Функция compare_string_with_wildcard сравни ных языков, медицины и т. д. [3]. вает ответ студента со всеми совпадающими Однако, по сравнению с использованием строками поочередно. Подобный подход при конкретных эталонных строк-ответов, регуляр- вел к низкой скорости работы вопроса «regex», ные выражения значительно затрудняют гене- а так же невозможности поддержки многих рацию подсказок следующего символа и сле- функций регулярных выражений и отсутствию дующей лексемы, которые полезны при само- возможности пополнять вопрос модулями об стоятельной подготовке студентов к выпол- работки регулярных выражений с лучшими ха нению тестов. Дело в том, что стандартные рактеристиками.

библиотеки работы с регулярными выражения- Для СДО «Moodle» существует другой тип ми в большинстве языков программирования (в вопроса использующий шаблоны для проверки том числе языка PHP, на котором написана по- ответа, разработанный открытым университе пулярная система дистанционного образования том – «pmatch». Этот вопрос использует для про (СДО) Moodle [4]) не поддерживают определе- верки ответа собственный язык шаблонов. Он ние частичного совпадения строки с регуляр- рассчитан на проверку ответов в виде фраз на ным выражением [5], а также генерацию про- естественном языке и мало подходит для вопро должения частичного совпадения, необходи- сов связанных с языками программирования.

мые для таких подсказок. Поэтому реализация «Pmatch» имеет более продуманную архи подсказок в вопросах с регулярными выраже- тектуру, сравнение ответа с шаблоном отделено ниями требует самостоятельной реализации ал- от самого вопроса и вынесено в отдельные горитмов поиска совпадения с регулярным вы- классы. Класс pmatch_parsed_string выполняет ражением и генерации его продолжения. По- синтаксический разбор строки, содержащей от добные алгоритмы достаточно сложны и не вет студента, и хранит разобранный ответ;



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.