CC BY
35
образования (МАНИО) под эгидой Юнеско для под- протоколов взаимодействия для виртуального
готовки научных и педагогических кадров. «круглого стола»; оптимизация на дискретном мно-
6.3.Поиск заказчиков и партнеров на зарубеж- жестве номиналов параметров
ном рынке по надежности и качеству и мультиа- 4.использование онтологий для самообучения
гентным технологиям. мультиагентной системы надежности, обучением из
Заключение опыта, а также переходом к высокопроизводитель-
Направления дальнейших исследований и разра- ным вычислениям в облачных приложениях.
боток в области проблем надежности и качества Итак, прорывные исследования проблем надеж-
связываются с развитием принципов многокритери- ности и качества с позиций ТИН позволяют на ос-
ального подхода к оценке и обеспечению надежно- нове нового знания о теории интерсубъективного
сти с участием специалистов различного профиля: управления разрабатывать новую технологию обес-
1.выбор стратегии параметрического синтеза и печения надежности с помощью МАС-Н для сложных методов решения задачи с использованием детер- систем. Новая технология рождает линейку новых минированных и стохастических критериев; продуктов обеспечения надежности и качества
2.принятием решения об управляющих воздей- сложных систем на всех этапах их жизненного ствиях по надежности на основе совместного ви- цикла.
дения ситуации и сотрудничества многих исполни- Предлагаемый подход позволяет сделать первый
телей; шаг в создании совершенно новых интеллектуальных
3.созданием сетецентрических систем для под- систем класса «эмерджентного интеллекта», по-держки механизмов принятия и согласования реше- строенного на основе фундаментальных принципов ний по надежности на основе развития логики и нелинейной термодинамики.
ЛИТЕРАТУРА
1. Стратегия развития транспортной системы России/ Правительство Российской Федерации. Распоряжение от 11 июня 2014 года N 1032-р./Режим доступа : http://docs.cntd.ru/document/4 20202382
2. Методология анализа работы структурных подразделений. /В.А.Гапанович, Б.Ф.Безродный, А.В.Горелик, Д.В.Шалягин //АСИ.- 2013.- №1.- С.2-5
3. На основе оптимизации стоимости жизненного цикла. / В.А.Гапанович // Железнодорожный транспорт.- 2013.- №6.- С.26-34.
4. Виттих В.А. Введение в теорию интерсубъективного управления. - Самара: Самарский научный центр РАН, 2013. -64с.
5. Виттих В.А. Целостность сложных систем // Проблемы управления и моделирования в сложных системах: Труды IV международной конференции (17-23 июня 2002 г., Самара, Россия). - Самара: Самарский НЦ РАН, 2002. - С. 48-58.
6. Система УРРАН. Универсальный инструмент поддержки принятия решений. / В.А.Гапанович //Железнодорожный транспорт.- 2012.- №10.- С.16-22
7. Создание АС УРРАН. /И.Н.Розенберг, А.М.Замышляев, С.В.Калинин // Железнодорожный транспорт.-2012.- №10.- С.41-44
8. Баклашов В.И., Казанская Д.Н., Скобелев П.О. Шпилевой В.Ф., Шепилов Я.Ю. Мультиагентная система Smart Factory для адаптивного стратегического и оперативного управления цехами производства «точно в срок» и «под заданную стоимость» // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, том 16, №1(5), 2014. - С. 1292-1295.
9. П.О. Скобелев, П. Лейтао, Д.Н. Казанская, Я.Ю. Шепилов. Холоническая архитектура мультиаегнт-ной системы управления ресурсами предприятия // Труды XVI Международной конференции «Проблемы управления и моделирования в сложных системах», Самара, 30 июня-03 июля 2014г. - Самара: СНЦ РАН, 2014.
10. Андрончев И.К., Красинская Л.Ф. Подготовка специалистов для транспортной отрасли: проблемы и перспективы. //Высшее образование в России. 2013. № 7. С. 10-15.
11. Андрончев И.К. Формирование и развитие организационно-экономического механизма конкурентоспособности современных вузов. //Вестник Самарского государственного университета. 2015. № 5 (127) . С. 188-193.
12. Кобяков А. Вызовы XXI века: как меняет мир четвертая промышленная революция. Подробнее на РБК: http://www.rbc.ru/opinions/economics/12/02/2016/56bd9a4a9a7 947 4ca8d33733
13.Андрончев И.К., Красинская Л.Ф., Перевертов В.П. Плюсы и минусы уровневой подготовки специалистов в транспортном университетском комплексе // Тр. междунар. симпоз. "Надежность и качество". Пенза, 2013, т.1.С.54 - 57.
14.Андрончев И.К., Перевертов В.П. Некоторые аспекты повышения качества подготовки специалистов на современном этапе // Тр. междунар. симпоз." Надежность и качество". Пенза, 2016, т.1. С.94 -96.
15.Перевертов В.П. Труд руководителя на железнодорожном транспорте: конспект лекций / В.П.Пере-вертов.-Самара: СамГУПС, 2016.- 145 с.
УДК 621.3+629.78+004.9
Бозриков В.С., Абрамов Г.А., Пиганов М.Н., Лофицкий И.В.
ФГБОУ ВО «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева» (Самарский университет), Самара, Россия
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ НА БОРТОВУЮ АППАРАТУРУ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
В статье в соответствии с проектируемым приложением выдвинуты требования к технологической платформе приложения (программной составляющей). Произведен обзор существующих решений. Сделан выбор наиболее оптимального варианта. Разработаны алгоритмы и программный комплекс оценки влияния электромагнитных полей вызванных электростатическими разрядами, на бортовую аппаратуру космических аппаратов. Проведены тесты быстродействия выполнения команд
Ключевые слова:
Программное обеспечение, аппаратные требования, быстродействие, алгоритм, космическая аппаратура, электростатический разряд, операционная система
Введение помех, отрицательного влияющих на элементы,
Одной из проблем современной ракетно- косми- устройства и бортовые системы в целом. Поэтому ческой техники является внешняя и внутренняя вся бортовая аппаратура (БА) проходит испытания
электризация космического аппарата (КА) [1-5] . на устойчивость к воздействию факторов ЭСР на
Электризация оболочки КА вызывает электростати- этапе наземной отработки [4]. Результат испыта-ческие разряды (ЭСР) на поверхности электродных
ний может получиться отрицательным. Это потребует доработка БА или даже всего КА и дополнительных затрат финансовых средств и времени. Поэтому весьма актуальный задачей является использование виртуальных испытаний и достоверных влияния ЭСР на БА КА.
Для этих цепей можно использовать программные комплексы CalculiX + GNU плагин и ANSYS HFSS.
CalculiX -открытый, свободный программный пакет, распространяется под лицензией GNU General Public License. CalculiX является мощным инструментом анализа, который предоставляет пользователю полный контроль над процессом анализа благодаря гибкости настройки конфигурации (прежде всего в исходниках). Разновидности решаемых задач, покрывающих большинство областей, возможность изменять любые внутренние переменные по желанию пользователя.
Платформой для данного пакета является Linux. Пакет написан на языке программировании С++. Главным преимуществом данного продукта является его бесплатность. Однако он не позволяет выполнить весь объем расчетов и моделирования.
ANSYS HFSS - коммерческая программа от компании ANSYS для получения S-параметров, создания SPICE-моделей и трехмерного моделирования электромагнитного поля методом конечных элементов. Это один из нескольких коммерческих инструментов, используемых для разработки формы антенн и сложных элементов ВЧ/СВЧ-схем, включая фильтры, линии передач и пр. HFSS используется при проектировании встроенных в кристалл пассивных элементов, корпусов интегральных схем, разводки печатных плат и биомедицинских устройств.
Основная платформа - Microsoft Windows. Поддержка x8 6 и x64 архитектур. Главным преимуществом можно считать большое количество возможностей, хорошую техническую поддержку пользователей, удобство использования. К минусам можно отнести очень высокую стоимость лицензионной копии.
В связи с этим возникает необходимость разработки эффективного и относительно недорогого программного обеспечения.
Была поставлена задача создания ПО для моделирования расчета характеристик импульса помехи от ЭСР с учётом сопротивления, вносимого из цепи разряда, оценки влияния нагрузки цепей БА КА на амплитуду и форму импульса помехи, степени опасности помех для функциональных узлов [5-7]. ПО должно также реализовать алгоритмы [8-9] разработки мер комплексной защиты БА и кабельной сети КА от факторов ЭСР.
Выбор операционной системы ПО
Операционная система (ОС) -комплекс программ, обеспечивающих базовый набор функций по управлению аппаратными средствами компьютера. ОС является связующим звеном между программами и аппаратной частью компьютера. Основными требованиями к ОС, предназначенной для использования на АРМ с установленным приложения, являются:
• поддержка полного спектра сетевых технологий (сетевого оборудования, протоколов, доступ к удаленным ресурсам и службам и т.д.);
• многозадачность;
• многопоточность;
• многопользовательский режим;
• поддержка разнообразных аппаратных платформ (64-битные процессоры, системы хранения на жестких дисках и т.д.);
• расширяемость;
• приемлемый уровень обеспечения безопасности (наличие механизмов
авторизации, аутентификации, аудита);
• низкая стоимость лицензионной копии
Рассмотрим основные типы операционных систем.
Microsoft Windows 8.1 для Бизнеса- операционная система производства корпорации Microsoft предназначена для рабочих станций, персональных компьютеров и портативных устройств. Это недорогая,
удобная в развертывании и надежная платформа, на которой можно запускать распространенные приложения и обеспечивать общий доступ к информации и ресурсам. Стоимость одной лицензии составляет 11324р.
Среди Unix систем для решения поставленных задач можно выделить два типа ОС: MacOS X ;
ОС на основе Linux.
MacOS X работает только на оборудовании производства Apple. Сервер в минимальной комплектации стоит 90 000 рублей.
Среди ОС, основанных на ядре Linux можно выделить:
ALT Linux 7.0 Кентавр - является российской разработкой и позиционируется как полноценное решение для интеграции в корпоративные сети. Основные функциональные возможности: организация сети предприятия;
центральная авторизация пользователей и сервисов;
организация взаимодействия территориально распределённых офисов^Р^;
централизованное обновление серверов и рабочих станций;
сетевая установка рабочих станций; виртуализация для установки контейнеров c дополнительным ПО;
создание резервных копий и восстановление из них (в том числе отдельных файлов);
единое файловое хранилище c поддержкой квотирования;
автоматическое создание RAID из двух и более жёстких дисков;
удобное администрирование через веб-интерфейс, не требующее глубокого изучения системы обслуживающим персоналом. Поставляется -бесплатно.
Ubuntu Ubuntu (произносится: «убунту») дистрибутив операционной системы Linux, основанный на Debian GNU/Linux. Генеральный спонсор Ubuntu компания Canonical Ltd., основанная Марком Шаттлвортом. Проект активно развивается и поддерживается свободным сообществом. Поставляется- бесплатно.
Red Hat Enterprise Linux - дистрибутив GNU/Linux компании Red Hat.
Данный дистрибутив позиционируется для корпоративного использования. Новые версии выходят с периодичностью около 3 лет. Основная особенность дистрибутива - это наличие коммерческой поддержки. Многие производители программного и аппаратного обеспечения включили RHEL в число поддерживаемых ими дистрибутивов GNU/Linux. Стоимость одной лицензии около 9000 рублей
Из рассмотренных ОС наиболее оптимальным для нас вариантом является Ubuntu в LTS редакции. Основными факторами, повлиявшими на принятое решение, являются:
бесплатность решения;
наличие подробной документации, в т.ч. и на русском языке;
наличие большого количества тематических сообществ;
версия LTS (англ. Long Term Support; дословно «поддержка в течение длительного периода») означает, что для дистрибутива в течение 2-х лет будут выходить обновления ПО и обновления безопасности;
«пакетное» распространение ПО. Это означает, что для установки программы из такого пакета будет необходим только один файл, остальные составляющие или уже есть в системе, или будут скачаны автоматически. Также такая система позволяет проводить обновления ПО в автоматическом режиме;
большое количество серверов баз данных и вебсервера, которые можно использовать с этим дистрибутивом в качестве программного пакета.
Математическая модель оценки влияния электростатического разряда на бортовую аппаратуру космических аппаратов
Математические модели и методики расчета и анализа помех в цепях бортовой аппаратуры космических аппаратов, вызванных электромагнитным полем электростатического разряда, приведены в работах [5-7]. Алгоритм и рекомендации по разработке мер конструктивной защиты бортовой аппаратуры и бортовой кабельной сети приведены в работах [8,9].
Аппаратные требования к АРМ
Системные требования - это описание примерных характеристик, которым должен соответствовать компьютер для того, чтобы на нём могло использоваться какое-либо определённое программное обеспечение. Эти характеристики могут описывать требования как к аппаратному обеспечению (тип и частота процессора, объём оперативной памяти, объём жёсткого диска), так и к программному окружению (операционная система, наличие установленных системных компонентов и сервисов и т. п.).
Официальные системные требования ОС Ubuntu:
ОЗУ объемом:2ГБ;
Процессор: Двухъядерный процессор с частотой 1,6GHz и мощнее;
Видеокарта: Любая, для которой есть драйвер;
Объем пространства на жестком диске 4 0МБ и более.
Официальные системные требования
Code::Blocks:
Процессор: C частотой 1,6 ГГц или более мощный;
ОЗУ объемом: 1 ГБ (1,5 ГБ для работы на виртуальной машине);
250 МБ доступного пространства на жестком диске;
Жесткий диск с частотой вращения 5 400 об/мин;
Видеокарта с поддержкой DirectX 9 и разрешения экрана не менее 1024x768.
На этапе разработки и тестирования программного комплекса оценки влияния ЭСР на БА КА был использован АРМ со следующими аппаратными характеристиками:
Процессор: Intel Core i5-4690 3.5Гц;
ОЗУ: объемом 16 ГБ;
Жесткий диск: SSD Intel 250 Гб;
Видеокарта: Nvidia GeForce 97 0 GTX;
Монитор: Samsung с разрешением экрана 2560x1440.
Специальное ПО
Язык программирования - формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, определяющих внешний вид программы и действия, которые выполнит ЭВМ.
Для разработки программного комплекса оценки влияния ЭСР на БА КА был выбран язык программирования C++, так как он широко используется для разработки программного обеспечения, являясь одним из самых популярных языков программирования. Область его применения включает создание операционных систем, разнообразных прикладных программ, драйверов устройств, приложений для встраиваемых систем, высокопроизводительных серверов, а также развлекательных приложений (игр). Существует множество реализаций языка C++, как бесплатных, так и коммерческих и для различных платформ.
Для создания графического пользовательского интерфейса нами был использован набор библиотек и расширяющих плагинов Qt. Qt позволяет запускать написанное с его помощью ПО в большинстве современных операционных систем путём простой компиляции программы для каждой ОС без изменения исходного кода. Включает в себя все основные классы, которые могут потребоваться при разработке прикладного программного обеспечения, начиная от элементов графического интерфейса и заканчивая классами для работы с сетью, базами данных и XML. Qt является полностью объектно-ориентированным, легко расширяемым и поддерживающим технику компонентного программирования
Начиная с версии 4.5 Qt распространяется по 3 лицензиям (независимо от лицензии, исходный код Qt один и тот же):
Qt Commercial - для разработки ПО с собственнической лицензией. Допускается модификацию самой Qt без раскрытия изменений;
GNU GPL - для разработки ПО с открытыми исходниками, распространяемыми на условиях GNU GPL;
GNU LGPL - для разработки ПО с собственнической лицензией, но без внесения изменений в Qt.
njöjHja] AJMJ®J Гь" АШ ^j^JSád F^áaJ^JiUQJ^J 1А
О]
ml
oj 0 6 04
oj
•1 ill
H' li
Г1 0 2 • : 1 , J
Н] ¡I i i! . ; ¡
±J OJ 11 í 1 , i 1 :» P ц i ii Í; .iL.! L Ü
ill , [ 1 111 Щ ; [ p j • Й A III • A l\ A < f 1, fl ''l l\ 1л * \/í A \ ft л
FHI 0 ■02 : I Г li 1 111 i 11 L Iii. u 111 ij iv Ц { vy ч и vi V У V / u
•J ODj ÜJ Ezl Сг\ ^J li I ill » 'Ml ii 1 II : *
¥ i t <, ' 1 - V- "f" I"T
i i Í 1 i I
-0.4 -0.6
1 1 .......... 1 i i i ......... 1 1
ШУ -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 02 0.4 0.6 08 1
|(0,0 2) |GRID (EQUAL |SNAP | jSOLID |5m
Рисунок 1 - Расчетная диаграмма помех
адинмистрмрфсамк 1—«— ifSr'SHHF? 2—AHSYSHMFS 3—CMClii '-Пла#мн
Рисунок 2 - Сравнение затрат на разных временных промежутках
Рисунок 3 - Сравнение работы программных продуктов
Интегрированная среда разработки (Integrated development environment, IDE)- комплекс программных средств, используемый программистами для разработки программного обеспечения. Среда разработки включает в себя: текстовый редактор; компилятор и/или интерпретатор; средства автоматизации сборки; отладчик.
С учетом нашего выбора операционной системы Ubuntu и языка программирования C++/Qt была выбрана среда разработки Code^Blocks-свободная кроссплатформенная среда разработки, распространяющаяся по лицензии GNU GPLv3. Кроссплат-форменная среда разработки позволяет в дальней-
другие
шем переносить разрабатываемое ПО платформы и операционные системы.
Оценка характеристик ПО
С помощью разработанного ПО было проведено моделирование помех от ЭСР. Расчётная диаграмма помехи приведена на рис.1. Сравнительная оценка данного ПО с известными приведена на рис. 2 и 3.
Сравнение быстродействия программного обеспечения
Из-за закрытия исходных кодов программного продукта ANSYS HFSS
и различия в архитектуре исходных кодов всех программных продуктов пришлось объединить некоторые эталонные методы оценки скорости выполнения команды для приложения. Были выбраны следующие тесты:
1. Тест основных возможностей (Simple Loop Test). Оценивалось время вызова функций, выполнения математических операций и операций преобразования типов.
2. Тест распределения памяти (Memory Allocation Test). Определялась скорость выделения и освобождения памяти.
3. Тест управления ресурсами (Bouncing Globes Test). Измерялась скорость анимации и управления ресурсами.
Для проведения вышеуказанных тестов нам пришлось прибегнуть к методикам реверс-инжиниринга. Суть указанного метода заключается в использовании интерактивного отладчика, чтобы в реальном времени отслеживать обращения к оперативной и постоянной памяти программных продуктов.
Был использован IDA Pro. IDA Pro - это интерактивный дизассемблер и отладчик одновременно. Она позволяет превратить бинарный код программы в ассемблерный текст, который может быть применен для анализа работы программы. Основная задача - превращение бинарного кода в читаемый текст программы на языке ассемблер.
Входящие данные для всех тестов были идентичные.
Для исключения погрешностей каждый тест был проведен на каждом программном продукте трижды. В результаты был засчитано среднеарифметическое значение результатов Oср:
п ^ Оср = —
Выводы
Была выполнена разработка программного комплекса оценки влияния электростатического раз-
ряда на бортовую аппаратуру космических аппаратов. Так же был проведен сравнительный обзор программного комплекса с коммерческими аналогами и проведены тесты быстродействия выполнения команд. В качестве отчета был предоставлен сравнительный график работы всех программных продуктов по трем критериям.
Проведенные исследования показали, что разработанный программный продукт обеспечивает более высокую скорость и удобство в работе при меньшей стоимости.
ЛИТЕРАТУРА
1. Абрамешин А.Е., Кечиев Л.Н. Функциональная безопасность бортовых систем летательных аппаратов при ЭСР // Технологии электромагнитной совместимости. - 2012. - №3(42). - С. 33-43.
2. Кириллов В.Ю., Марченко М.В. Зависимость эффективности экранирования кабелей от переходного сопротивления при воздействии электростатического разряда // Технологии электромагнитной совместимости. - 2012. - №1(40). - С.10-14.
3. Акишин А.И., Новиков Л.С. Электролизация космических аппаратов. - М.: Знание, сер. Космонавтика, астрономия. - 1985. - №6. - 73 с.
4. Костин А.В., Пиганов М.Н. Рекомендации по проведению испытаний бортовой аппаратуры космических аппаратов на устойчивость к факторам электростатического разряда // сборник научных трудов SWorld: матер, межд. науч. - практ. конф. «Перспективные инновации в науке, образовании, прозводстве и транспорте 2 012». Вып. 2. Т. 5. - Одесса: Куприенков С.В., 2012. С. 74-7 8.
5. Костин А.В., Пиганов М.Н. Расчёт помех в цепях бортовой аппаратуры космических аппаратов, вызванных электростатическими разрядами // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2012. Т. 14. - № 4(5). С. 1376-1379.
6. Костин А.В., Пиганов М.Н. Измерение и анализ помех в цепях бортовой аппаратуры космических аппаратов, вызванных электромагнитным полем электростатического разряда // Труды междун. симпоз. «Надёжность и качество»: в 2-х т. - Пенза: ПГУ, 2015. 2 т. С. 32-37.
7. Костин А.В., Бозриков В.Е., Пиганов М.Н. Экспериментальное исследование, измерение и анализ помех в цепях бортовой аппаратуры космических аппаратов, вызванных электромагнитным полем электростатического разряда // «Надёжность и качество сложных систем». 2015. №4(12). С. 46-55.
8. Костин А.В., Пиганов М.Н. Разработка рекомендаций по применению методов защиты бортовой аппаратуры от помех электростатического разряда // «Международный научно-исследовательский журнал». 2015. № 7-1 (38). С. 54-56.
9. Костин А.В., Пиганов М.Н. Алгоритм разработки мер комплексной защиты бортовой аппаратуры космических аппаратов от помех в бортовой кабельной сети, вызванных электромагнитным полем электростатического разряда // «Международный научно-исследовательский журнал». 2015. № 7-1 (38) . С. 57-59.
УДК 621.822.116 Прохоров В.Ю., Быков В.В.
ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)» (МГТУ им. Н.Э. Баумана), Мытищинский филиал, Московская обл., Мытищи- 5, Россия
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ И ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ НАВЕСНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Непрерывно повышающиеся требования к эксплуатационным свойствам конструкционных и смазочных материалов, которые применяются в узлах трения, не могут быть удовлетворены с помощью известных ранее способов подготовки поверхностей деталей узлов трения и существующих методов модификации смазочных материалов. Это заставляет изыскивать новые, более совершенные материалы и методы борьбы с изнашиванием с целью увеличения долговечности узлов трения машин и механизмов
Ключевые слова:
подшипник скольжения, трение, изнашивание, композиционные материалы
Наиболее слабым звеном в конструкции навесного оборудования транспортных и технологических машин сельскохозяйственного, лесозаготовительного, лесохозяйственного, дорожно-строительного назначения являются подшипники скольжения, износ которых в значительной мере определяет ресурс технологического оборудования. Значительные удельные нагрузки и реверсивный характер трения в соединении вал - втулка подшипника скольжения приводят к выдавливанию смазки из зоны трения. Это вызывает дополнительные нагрузки, удары, вибрации, что становится причиной разрушения втулки подшипника скольжения и деталей технологического оборудования. Поэтому, решение задачи
повышения долговечности и износостойкости подшипника скольжения навесного технологического оборудования является актуальным.
Одной из серьезных причин, вызывающих интенсивный износ подшипника скольжения и влияющих на долговечность других узлов машин, нередко является нарушение технических условий на эксплуатацию (в частности, соблюдения периодичности смазочных работ), что приводит к трению без смазки, задирам и схватыванию поверхностей.
Известны подходы и направления повышения долговечности и надежности подшипников скольжения, работающих при малых скоростях скольжения, значительных удельных нагрузках и в условиях воздействия абразивной и коррозионной сред. Это:
