Preview

Известия Юго-Западного государственного университета

Расширенный поиск
Том 30, № 2 (2026)
Скачать выпуск PDF

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

8-21 140
Аннотация

Цель. Исследование процесса прессования и спекания титанового электроэрозионного порошка, полученного электроэрозионным диспергированием сплава ОТ4.
Методы. При постановке экспериментов использовался один из самых широко применяемых в машиностроении титановых псевдо-α-сплавов марки ОТ4 в виде прутков. Сплав отличается термической стабильностью и подвергается полной и неполной термической обработке. Используется в промышленности для изготовления деталей, длительно работающих при температуре 350-400 °С. Электроэрозионное диспергирование отходов сплава ОТ4 осуществляли на экспериментальной запатентованной установке. Прессование электроэрозионного титанового порошка осуществлялось в пресс-форме, изготовленной из конструкционной стали 30. Процесс прессования электроэрозионного титанового порошка осуществлялся на гидравлическом напольном прессе марки «NORDBERG N3612». Спекание электроэрозионного титанового порошка осуществлялось в электрокамерной печи марки «ЭКПС-10».
Результаты. На основании проведенных исследований, направленных на исследование процесса прессования и спекания титанового электроэрозионного порошка, полученного электроэрозионным диспергированием сплава ОТ4, установлено следующее: при увеличении усилия прессования в 2 раза объем спрессованной заготовки уменьшается с 2,183 см3 до 2,148 см3, а плотность заготовки увеличивается с 4,58 г/см3 до 4, 64 г/см3; величина усадки спечённых образцов, изготовленных из электроэрозионного титанового порошка, зависит от приложенного давления при формовании. Так, при прессовании с усилием 2,5 т усадка составляет около 5 %, тогда как при увеличении давления до 5 т данный показатель уменьшается до 3 %.
Заключение. Полученные данные представляют практический интерес для последующих исследований, направленных на оптимизацию состава, структуры и эксплуатационных характеристик сплавов на основе электроэрозионных титановых порошков. Кроме того, результаты могут быть использованы при выборе рациональных параметров прессования и спекания в дальнейших экспериментальных работах.

22-39 123
Аннотация

Цель работы: настоящее исследование направлено на разработку математической модели, позволяющей прогнозировать время, необходимое для нагрева основного металла в процессе электроконтактной приварки металлической сетки к медным сплавам.
Методы. Исследования проводились на образцах, изготовленных из бронзы марки БрОЦС5-5-5, которые использовались в состоянии, в котором они были получены от поставщика. В качестве материала для наплавки были выбраны стандартные тканые проволочные сетки общего назначения. Эти сетки, произведенные из низкоуглеродистой стали Ст1кп согласно требованиям ГОСТ 3826-82, имели квадратную форму ячеек. Перед началом электроконтактной приварки образцы подвергались механиче-ской обработке на токарном станке. Целью этой обработки было достижение определенной шероховатости поверхности, а именно Rz = 35 мкм. Сам процесс приварки проводился на специально разработанной установке под названием 01.11-022 «Ремдеталь». Технологические параметры, влияющие на процесс приварки, были изменены в следующих пределах: сила сварочного тока варьировалась от 5,0 до 6,0 килоампер, усилие, с которым образцы прижимались к роликовым электродам, составляло 1,2 килоньютона, длительность каждого импульса тока находилась в диапазоне от 0,02 до 0,1 секунды, а время между последовательными импульсами было установлено на уровне 0,16 секунды. Скорость вращения обрабатываемой детали поддерживалась на уровне 1,2 оборота в минуту, при этом подача материала составляла 5,0 миллиметров за один оборот. В результате проведенной обработки формировался слой наплавленного металла толщиной от 0,30 до 0,35 миллиметра.
Результаты. В рамках достижения поставленной цели исследования были получены следующие результаты. В рамках данного исследования были выведены аналитические формулы, которые дают возможность количественно прогнозировать температурные режимы и время, необходимое для нагрева основного металла при электроконтактной приварке металлической тканой сетки. Полученные соотношения описывают критический момент начала проникновения проволоки сетки в основной металл и позволяют рассчитать продолжительность технологического процесса приварки, исходя из удельной тепловой мощности импульса и геометрических характеристик сетки (коэффициента формы).Достоверность результатов теоретического моделирования подтверждена сопоставлением с экспери-ментальными данными.
Заключение. Проведенные исследования будут способствовать ресурсосбережению и импортозамещению при производстве дорогостоящих деталей машин.

СТРОИТЕЛЬСТВО

40-54 110
Аннотация

Цель исследования. В статье приведено исследование, целью которого является сравнение эффективности различных схем турбулизации потоков при утилизации низкопотенциальной теплоты сбросных газов и вентиляционных выбросов.
Методы. С целью описания эффективности различных схем турбулизации потоков при утилизации низкопотенциальной теплоты сбросных газов и вентиляционных выбросов использовались методы математического и компьютерного моделирования на основе сравнения эффективностей генерации электрической и тепловой мощностей с последующим получением аналитических зависимостей процессов тепло- и массообмена в комбинированных системах утилизации теплоты.
Результаты. Аналитические зависимости, полученные в ходе исследования, позволили определить рациональные соотношения скоростей и температур потоков для достижения максимальной эффективности тепло- и массообмена. Применение этих зависимостей также способствовало повышению КПД системы утилизации и экономии энергии на 15-20%. Наиболее значительные результаты были достигнуты при использовании комбинированных схем турбулизации, что подтверждает их целесообразность и перспективность для практического применения.
Заключение. Комбинированные схемы турбулизации потоков доказали свою высокую эффективность в утилизации низкопотенциальной теплоты от сбросных газов и вентиляционных выбросов, значительно улучшая тепло- и массообмен, снижая энергозатраты и улучшая экологическую ситуацию. Разработанные аналитические зависимости определили рациональные параметры воздушных потоков, что позволило повысить КПД системы на 15-20%, а практическое применение этих схем показало их целесообразность и перспективность для различных отраслей промышленности и энергетики. Полученные результаты открывают новые перспективы для дальнейших исследований и разработки более совершенных технологий интенсификации процесса теплопередачи.

55-66 98
Аннотация

Цель исследования. Интеграция технологии информационного моделирования и роботизированных комп-лексов в строительной отрасли реализует принципы «Индустрии 4.0», но активно сталкивается со структурно-информационными противоречиями, требующими разработки сбалансированного алгоритма производства работ при точной резке каменных блоков. Выявление структурно-информационных противоречий, возникающих при интеграции информационного моделирования и роботизированных комплексов, а также разработка алгоритма процесса резки каменных блоков. Анализ нормативной документации, сравнение уровней детали-зирования информационных моделей с требованиями роботизированных систем, разработка блок схемы сквозного процесса роботизированной резки каменных блоков.
Методы. Исследование основано на комплексном подходе, включающем аналитический обзор научно-технической документации и литературы, анализ уровней детализации информационных моделей и требований роботизированных комплексов к входным данным, а также сравнительный анализ данных с помощью программы Renga.
Результаты. Выявлено ключевое противоречие между абстрактным уровнем представления конструкций в информационных моделях и требованиями роботизированных систем к пошаговому описанию операций. Установлено, что использование упрошенной модели приводит к технологическим ошибкам и появлению брака на строительной площадке. Показано, что избыточная детализация приводит к увеличению объема файла и увеличению времени открытия файла, что делает управление проектом непрактичным. Предположена блоксхема сквозного процесса роботизированной каменной кладки, исключающая риски возникновения брака.
Заключение. Решение проблемы интеграции заключается в отказе от поиска универсального способа построения модели и переходу к связанному представлению данных с формированием специализированного уровня детализации для роботизированного комплекса. Обоснована необходимость разработки собственной нормативной документации и стандартов для обмена данными между информационными моделями и системами управления роботизированных комплексов.

67-78 82
Аннотация

Цель исследования. Исследование посвящено изучению равномерности прогрева поверхности стенового блока с системой капиллярных трубок с помощью тепловизионного анализа. В статье также рассматриваются результаты экспериментального исследования стенового блока с системой капиллярных трубок с целью определения средней температуры и равномерности прогрева его поверхности в зависимости от диаметра капиллярных трубок, температуры теплоносителя и массового расхода теплоносителя.
Методы. С помощью ортогонального планирования второго порядка получить регрессионную зависимость средней температуры поверхности блока от температуры теплоносителя, его массового расхода и диаметра капиллярных трубок. Провести тепловизионный анализ поверхности блока с целью определения равномерности его прогрева и выявления зон с наибольшими и наименьшими значениями температуры.
Результаты. Получено регрессионное уравнение средней температуры поверхности блока в зависимости от температуры теплоносителя и его массового расхода, с помощью которого построены соответствующие графики. Проведенный анализ полученных графиков показал, что наибольшая интенсивность увеличения средней температуры поверхности блока наблюдается при повышении температуры теплоносителя.
Массовый расход также влияет на данный параметр, но в меньшей степени. Было выявлено, что диаметр капиллярных трубок не влияет на температуру поверхности блока. Получены термограммы поверхности экспериментального блока, анализ которых подтвердил равномерность прогрева всей поверхности экспериментального блока вне зависимости от диаметра капиллярных трубок.
Заключение. Тепловизионный анализ поверхности экспериментального блока показал, что система капил-лярных трубок, размещенная в блоке, позволяет добиться равномерного прогрева всей его поверхности. С помощью выявленной регрессионной зависимости средней температуры поверхности блока от массового расхода теплоносителя и его температуры были построены соответствующие графики.

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ

79-95 105
Аннотация

Цель исследования. Целью настоящей работы являлась разработка математической модели поддержки принятия клинического решения о целесообразности раннего включения IPL-терапии в комплексное лечение пациентов с синдромом сухого глаза, ассоциированным с дисфункцией мейбомиевых желёз, по данным ретроспективного анализа и ограниченного набора рутинных диагностических показателей.
Методы. В работе приведено описание получения и последующей обработки субъективных и объективных клинико-функциональных данных пациентов с установленным диагнозом синдрома сухого глаза, ассоциированного с дисфункцией мейбомиевых желёз. Анализ выполнен на основе клинических данных, полученных в ходе стандартного офтальмологического обследования в условиях реальной клинической практики. На основании сформированной клинической базы предложена простая и воспроизводимая математическая модель поддержки принятия клинического решения о выборе стартовой тактики лечения по ограниченному набору диагностических показателей (OSDI-6, TBUT, тест Ширмера, шкала Oxford), с их индивидуальной оценкой и клинической интерпретацией.
Результаты. Разработана клинико-математическая модель поддержки выбора стартовой тактики лечения при ССГ, ассоциированном с ДМЖ, на основании четырёх доступных показателей и формализованного раннего клинического исхода. Модель представлена в виде скор-карты с порогом и логистической формулы для оценки вероятности раннего клинического ответа и обоснования включения IPL-терапии в стартовую тактику лечения. Отягощающие факторы учитывались как потенциальные факторы смешения без расширения набора входных переменных. Подход ориентирован на амбулаторное применение и последующую внешнюю валидацию.
Заключение. Предложенная клинико-математическая модель поддержки принятия клинического решения может быть использована в амбулаторной практике для более обоснованного и своевременного решения о включении IPL-терапии в комплексное лечение пациентов с синдромом сухого глаза.

96-117 99
Аннотация

Целью исследования является разработка теоретического обоснования подхода, обеспечивающего повышение устойчивости аутентификации пользователя при его обращении к информационным ресурсам в условиях применения средств сокрытия цифрового отпечатка. Устойчивость достигается за счет обеспечения избыточности атрибутивного состава цифрового отпечатка и автоматического смещения вектора весов в сторону наиболее резистентных (устойчивых) к модификации параметров.
Методы. В работе используется триада механизмов: идентификация, аутентификация и авторизация субъекта, которая обеспечивает легитимизацию процесса обеспечения доступа. Математический аппарат анализа вектора атрибутов цифрового отпечатка в целях определения подлинности личности основан на методах теории вероятностей и математической статистики.
Результаты. Результатом проведенного исследования является формальная модель, обосновывающая положения предложенного подхода, а именно: информативный вектор атрибутов по многим источникам увеличивает вероятность легитимизации пользователя даже при нарушении сбора отдельных атрибутов; сформированный на основе механизма адаптивного взвешивания, вектор атрибутов позволяет увеличить степень однозначного срабатывания механизма аутентификации субъекта доступа; использование взвешенного вектора признаков в сочетании с динамическим взвешиванием на основе коэффициентов избыточности, позволяет проводить аутентификацию даже при активном использовании средств анонимизации; экспоненциальное сглаживание эталонного набора информативных атрибутов позволяет адаптироваться к эволюции поведения пользователя и его устройствам.
Заключение. Предложенный подход разрешает конфликт между правом пользователя на приватность программно-аппаратной среды и требованиями безопасности. В существующих системах использование мер анонимизации интерпретируется как признак злонамеренности, что ведет к блокировке. В данной модели такие действия рассматриваются как нейтральная анонимность, приводящая лишь к росту дисперсии атрибутов и их автоматическому исключению из расчета. Истинное злонамерение (подмена подлинного пользователя) определяется через нарушение более надежных идентификационных атрибутов и разрушение естественных корреляционных связей (высоко коррелируемые признаки перестают быть таковыми).

118-132 144
Аннотация

Цель исследования. Цель работы заключается в разработке и анализе архитектуры локальной навигационной подсистемы для беспилотных авиационных и транспортных платформ, основанной на адаптивной интеграции данных разнородных сенсоров. Исследование направлено на повышение точности определения навигационных параметров в условиях деградации или недоступности спутниковых навигационных сигналов.
Методы. Методологическая основа включает системный анализ, вероятностные методы оценки состояния, модели динамики и наблюдения, а также подходы адаптивной фильтрации. Для объединения данных инерциальных измерительных устройств, спутниковой навигации и координатных источников интеллектуальной транспортной системы применяются расширенный фильтр Калмана и фильтр частиц с механизмом автоматического переключения на основе анализа статистики невязки.
Результаты. Сформирована архитектура подсистемы позиционирования с синхронизацией данных, системой предварительной обработки и адаптивным алгоритмическим ядром. Показано, что переход к фильтру частиц при превышении доверительных границ нормированной невязки позволяет компенсировать выбросы GNSS и временные провалы сигнала. Моделирование продемонстрировало снижение среднеквадратичной ошибки позиционирования с 4,2 до 2,1 м и ограничение максимальных отклонений до 2,4 м. Проанализированы режимы работы подсистемы при различных комбинациях доступных источников навигационной информации.
Заключение. Предложенная методика адаптивной сенсорной интеграции обеспечивает определение навигационных параметров динамических объектов и может быть использована в составе систем управления беспилотных авиационных платформ и интеллектуальных транспортных комплексов. Архитектура и алгоритмические решения обеспечивают требуемую точность и отказоустойчивость при работе в сложных условиях городской среды.

133-156 96
Аннотация

Цель исследования. Целью исследования является разработка и обоснование логико-вероятностной модели управления процессами технического обслуживания и ремонта судовых технических систем с учетом стохастической зависимости между отказами компонентов на основе аппарата копул. Дополнительной задачей является количественная оценка влияния внешних эксплуатационных факторов на надежность оборудования и точность прогнозирования критических отказов.
Методы. В работе применен логико-вероятностный метод анализа надежности (метод «дерева отказов») для формализации структуры судовой системы и описания условий наступления критического отказа. Для моделирования статистической зависимости между отказами взаимосвязанных компонентов использована копула Клейтона, позволяющая учитывать усиленную корреляцию в области малых вероятностей (нижнем хвосте распределения). Вероятности отказов отдельных элементов определялись на основе экспоненциального закона распределения времени до отказа. В модель введена корректирующая функция, отражающая влияние экзогенных факторов (влажности, солености, вибрационной нагрузки). Проведена эмпирическая валидация модели на основе статистических данных эксплуатации 15 судов проекта 22870 за 2020-2024 гг. с использованием показателей абсолютной и относительной погрешности.
Результаты. Установлено, что учет зависимости между насосом охлаждения и генератором увеличивает оценку годовой вероятности критического отказа системы с 28,11% до 37,04 % (на 31,77% в относительном выражении). Вероятность их одновременного отказа за год составила 17,52%, что более чем в два раза превышает оценку при предположении статистической независимости. Валидация показала отклонение модели от фактических данных менее 2,88%, что подтверждает ее адекватность и практическую применимость.
Заключение. Предложенная модель обеспечивает более точную оценку эксплуатационных рисков отказов и может служить инструментом адаптивного планирования технического обслуживания и ремонта, а также интеграции с цифровыми двойниками и системами предиктивного обслуживания в судостроительной отрасли.

157-170 102
Аннотация

Цель исследования. Разработка и экспериментальное исследование системы прогнозирования отказов в информационных системах на основе методов машинного обучения (на примере однопользовательских баз данных Microsoft Access). Актуальность работы обусловлена отсутствием специализированных средств предиктивной аналитики для данного класса СУБД, что приводит к рискам неожиданных сбоев и потери данных в малом бизнесе и образовательной сфере. Задачи исследования: провести анализ теоретических основ и современных методов прогнозирования отказов; исследовать применимость ансамблевых методов машинного обучения; спроектировать модульную архитектуру системы мониторинга; разработать прототип для СУБД Microsoft Access; провести экспериментальную валидацию с оценкой качества классификации.
Методы. Ансамблевые методы машинного обучения (Random Forest, XGBoost, CatBoost): алгоритмы, строящие композиции из деревьев решений. Они характеризуются устойчивостью к переобучению, шуму и показывают высокую точность при работе с разномасштабными признаками. Для борьбы с дисбалансом классов применяется SMOTE (синтез примеров минорного класса) и взвешивание классов в функции потерь. Прогнозирование выполняется с горизонтом упреждения 24 часа.
Результаты. В результате проведённого программного моделирования с использованием машинного обучения: проведён анализ теоретических основ и современных методов прогнозирования отказов, выявивший дефицит доступных решений для класса СУБД; исследована применимость ансамблевых методов машинного обучения, которые выбраны в качестве базового алгоритма для разрабатываемой системы; спроектирована модульная архитектура системы, включающая сбор, анализ, визуализацию данных и генерацию предупреждений; разработан прототип системы для мониторинга СУБД Microsoft Access, реализованы ключевые функциональные компоненты; определены критерии оценки (полнота Recall ≥ 0,85, время упреждения 24 часа), позволяющие в дальнейшем провести валидацию системы. Экспериментально подтверждена принципиальная достижимость заданных критериев качества.
Заключение. Разработанная система отличается простотой, наглядностью и портативностью, что делает её пригодной для использования в учебных целях и в качестве основы для создания более сложных корпоративных решений. Практическая значимость подтверждается потенциалом предотвращения потерь данных в малом бизнесе, использующем базы данных Access. В отличие от существующих аналогов, предложенное решение не требует дорогостоящего инфраструктурного обеспечения и может быть развёрнуто на стандартном офисном оборудовании.

171-194 97
Аннотация

Цель исследования. Целью исследования является разработка рекомендаций по созданию системы профессиональной ориентации (СПО) на основе алгоритма машинного обучения Random Forest. Исследование направлено на разработку системы, обеспечивающей работу по профориентации в два этапа. Этап 1: сбор данных о профессиональных склонностях испытуемого с помощью подробного теста для экспертной системы; этап 2: обучение модели для прогнозирования результатов на основе набора общих вопросов и результатов первого этапа; модель предсказывает, с какой вероятностью каждая из сфер подходит человеку.
Методы. Определение профессиональной предрасположенности проводится на основе опросника, построенного в форме экспертной системы профориентации (ЭСП), включающей базу знаний эксперта, которая учитывает профессиональные сферы деятельности и вопросы. При составлении вопросов предложено учитывать психологический фактор в развитии профессиональных когнитивных функций, для чего созданы концептуальные модели познавательных процессов.
Результаты. Создана профориентационная система СПО, сочетающая экспертный подход с машинным обучением на основе ансамблевой модели «Random Forest». Ансамблевый подход основан на объединении нескольких моделей с целью получения комбинированного прогноза, что позволяет создать более мощную и устойчивую модель. Система способна выделять основные профессиональные предпочтения, причем расхождения в определении неосновных сфер могут быть устранены за счет корректировки вопросов с точки зрения психологии и использования более разнообразных реальных данных для обучения модели.
Заключение. Эксплуатация системы показывает удовлетворительный результат и имеет перспективу для дальнейшего развития. Подтверждены лучшие качества по предсказанию будущей сферы деятельности испытуемого по сравнению с одиночными классификаторами благодаря компенсации индивидуальных погрешностей отдельных моделей.

195-213 128
Аннотация

Целью исследования является разработка и проверка работоспособности метода противодействия отслеживанию пользователей мобильных устройств в задачах персонализированного маркетинга, прежде всего при доставке рекламных сообщений и формировании поведенческих профилей. Рассматривается сегмент мобильных браузеров, в котором используются цифровые отпечатки с локальными идентификаторами, параметрами программно-аппаратной среды и поведенческими атрибутами пользователей. Актуальность работы обусловлена тем, что мобильные устройства выступают основной платформой доступа к веб-ресурсам, а механизмы фингерпринтинга позволяют идентифицировать пользователя даже при ограничении стандартных средств трекинга.
Методы. Использованы методы системного анализа, сравнительного обзора научной литературы на русском, английском и китайском языках, а также оценка информативности атрибутов браузерного отпечатка на основе энтропии Шеннона. Экспериментальная оценка основана на результатах исследования, включавшего ручной сбор атрибутов с 63 устройств, работающих на операционной системе iOS по 12 характеристикам цифрового отпечатка браузера, применяемых в задачах фингерпринтинга и рекламного профилирования.
Результаты. По исследуемой выборке установлено, что наибольшая информативность содержится в атрибутах, связанных со шрифтами и агентом пользователя, в то время как параметры экрана, часовой пояс и часть разрешительных настроек имеют менее выраженную различительную возможность для пользователей. Предложен метод противодействия, сочетающий нормализацию атрибутов с высокой энтропией, ограниченную подмену наиболее информативных атрибутов, управление устойчивостью профиля во времени и сохранение приемлемой работоспособности веб-ресурсов.
Заключение. Для браузеров мобильных устройств баланс между приватностью, совместимостью и удобством обеспечивает не полное отключение активного контента и скриптов, а избирательная защита, основанная на работе с наиболее информативными атрибутами цифрового отпечатка.
Практическая значимость работы состоит в экспериментальном дополнении современных исследований по противодействию фингерпринтингу и существующих рекомендаций разработчиков браузеров по противодействию снятию цифровых отпечатков.

214-225 100
Аннотация

Цель исследования. Разработка и формализация гибридного алгоритма кластеризации многомерных данных на основе самоорганизующихся карт Кохонена с последующей кластеризацией методом k-средних.
Методы. Исследование базируется на теории нейронных сетей, аппарате многомерного анализа и методах неконтролируемого обучения. Исходные данные представлены таблицей наблюдений, содержащей информа- цию о пациентах в виде строк и столбцов. Таблица включает четыре диагностических показателя: индекс OSDI-6, время разрыва слезной плёнки, тест Ширмера и шкалу Oxford, измеренные в три временных среза. Количество кластеров определяется методом «локтя». Применяется двухэтапная процедура: сначала карта Кохонена проецирует многомерное пространство на двумерную плоскость, после чего метод k-средних группирует веса обученных нейронов. Все вычислительные процедуры формализованы с помощью систем дифференциальных уравнений обучения сети.
Результаты. В ходе исследования был формализован алгоритм, включающий начальную установку матриц весов и координат, процедуру поиска нейрона-победителя по критерию минимума евклидова расстояния, функцию соседства (убывающую по колоколообразному закону) и правило обновления весов, согласно которому веса нейрона-победителя и его соседей подтягиваются в сторону текущего наблюдения. Построены матрицы расстояний, карты частоты активации нейронов и графики динамики средних значений показателей по кластерам.
Заключение. Предложенная гибридная архитектура позволяет эффективно визуализировать и кластеризовать многомерные медицинские данные, сохраняя топологию исходного пространства. Алгоритм обладает устойчивостью к шуму и может быть масштабирован на большие выборки. Полученные кластеры интерпретируемы с клинической точки зрения и отражают различные траектории восстановления пациентов. Алгоритм рекомендован к внедрению в системы поддержки принятия врачебных решений в офтальмологии.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2223-1560 (Print)
ISSN 2686-6757 (Online)