Монография может быть полезна для преподавателей, аспирантов, магистрантов и студентов технических и экономических специальностей ВУЗов, технических работников предприятий и организаций.
Предлагаем Вам ознакомиться с предисловием и содержанием монографии:
Предисловие
На протяжении XX в. развитие высоких технологий претерпело три основных этапа. На первом этапе (40-50-е годы) цель научно-технической революции состояла в создании систем вооружения, обеспечении военно-технического превосходства, что связано преимущественно со Второй Мировой войной и многочисленными международными и локальными конфликтами. На втором этапе (60-80-е годы) эта цель была дополнена качественно новой задачей – обеспечение стабильных темпов экономического роста, повышение глобальной конкурентоспособности ключевых отраслей. На этом этапе вклад научно-технического прогресса в экономический рост становится решающим, он превосходит вклад капитала, земли и трудовых затрат.
В настоящее время в индустриально развитых странах развитие высоких технологий перешло к третьему этапу, который характеризуется тем, что развитые страны приступили к решению комплекса новых, преимущественно социально-экономических задач, которые потребовали смещения приоритетов научно-технической политики в сторону информационных услуг, медицины, экологии и других аспектов устойчивого роста и повышения качества жизни. Очевидно, что эти задачи останутся актуальными на протяжении большей части XXI в.
Первый раздел монографии посвящен вопросам развития техники и технологий энергетической отрасли. Известно, что энергетика – жизнеобеспечивающая, инфраструктурная, одна из базовых отраслей экономики страны. Развитие энергетики должно осуществляться опережающими темпами по сравнению с другими отраслями промышленности. Во многом именно от состояния энергетики зависит конкурентоспособность большинства товаров, произведенных в стране. Поскольку энергетика – это прежде всего колоссальная по сложности и масштабам социо-техническая система, эффективность функционирования энергетических предприятий в значительной степени определяется состоянием и уровнем развития техники и технологии.
В первой главе монографии рассмотрены принципиальные аспекты проблемы переноса излучения в высокотемпературных средах и пламенах и их решение применительно к задачам дистанционной диагностики продуктов сгорания в топочных устройствах и атмосферных выбросов продуктов сгорания. Разработана математическая модель переноса излучения, позволяющая моделировать спектры интенсивности излучения двухфазных сред и выявить информационное содержание в интересах их диагностики. Особое внимание уделено учету неравновесных процессов излучения, которые могут быть вызваны химическими реакциями при горении топлив и фотохимическими реакциями в атмосфере. Излучение высокотемпературных сред является селективным в связи, с чем рассматривается задача численного моделирования передаточной функции атмосферы и спектрорадиометра для неоднородных селективных источников излучения, которыми являются пламена, продукты сгорания топлив, факелы и следы аэроносителей, продукты сгорания в топочных камерах. Отсутствие острой селекции спектра излучения дисперсной фазы создает возможность разделения излучения дисперсной и газовой фаз и при наличии априорной информации создает условия их дистанционной диагностики.
Во второй главе исследованы спектры эмиссии, спектральные характеристики и общая эмпирическая методика для вычисления функций спектрального пропускания газовой фазы продуктов сгорания как основной радиационной характеристики, определяющей радиационный теплообмен в высокотемпературных средах и топочной камере. Неоднородность структурных характеристик по объёму топки учитывается путём применения двухпараметрического метода эквивалентных масс. Параметризация функций спектрального пропускания различных оптически активных газовых компонентов продуктов сгорания выполняется в диапазоне температур 300-2500 К на основе экспериментальных данных и данных численного моделирования функций спектрального пропускания по тонкой структуре спектров молекулярного поглощения. По разработанным ранее алгоритмам радиационного теплообмена выполнены расчёты радиационного теплообмена в многокамерной топке с подовым матричным горелочным устройством восходящего потока пламени. Рассмотрено влияние неравновесности на формирование спектров теплового излучения в пламенах, в том числе для колебательно-вращательных полос гидроксила ОН в возбуждённом электронном состоянии. Выполнены расчёты спектрального и пространственного распределений теплового излучения на тепловоспринимающих поверхностях многокамерной топки. Выполненное моделирование является замкнутым, когда вычисляются химический состав продуктов сгорания, скорость радиационного выхолаживания и распределение температуры по высоте топочной камеры и тепловосприятие экранами топки.
Исключительно большое внимание уделяется автоматизации технологических процессов и производств в энергетике, расширению области применения информационных технологий.
В третьей главе представлены результаты разработки математической модели и программного обеспечения для автоматизации тепловых расчетов трансформаторов малой мощности. Программное обеспечение может быть рекомендовано для студентов, аспирантов и научных работников, занимающихся расчетом и исследованиями тепловых процессов в трансформаторах малой мощности.
Электроэнергетика в оценках своей деятельности опирается на математические модели, реализованные в программных средствах и управляющих системах. Именно неопределенность исходной информации, необходимость в скорейшей обработке данных, трудности в разработке формальных моделей процесса взаимодействия электроэнергетики с окружающей средой, получение достоверных данных в темпе реального времени, являются условиями побуждающими к разработке и созданию новых информационных технологий. В четвертой главе монографии исследованы особенности использования нейросетевых технологий обработки данных и прогнозирования в электроэнергетике: дана характеристика уровню применения информационных технологий в электроэнергетике, раскрыты особенности практического использования нейросетевых технологий, проведена адаптация нейросетевой модели к управлению технологическими процессами, дана нейросетевая оценка параметров, подлежащих прогнозированию, разработан прогноз электропотребления и дана сопоставительная оценка его результатов, разработана нейросетевая модель формирования структуры электрической сети.
Второй раздел монографии посвящен совершенствованию технологий материального производства, а также вопросам моделирования антропогенного воздействия на климат, что особенно актуально в последние годы.
В пятой главе монографии рассмотрен подход к обоснованию архитектуры перспективного информационного комплекса высотно-скоростных параметров полета самолета. В основе подхода – измерение поля давлений самолета и вычисление истинных значений давлений на основе разработанной математической модели давлений в отверстиях приемника воздушных давлений.
В шестой главе монографии представлены результаты анализа зависимостей между параметрами автомобильных шин и их эксплуатационными характеристиками; роли схождения управляемых колес в повышении срока службы шин; пассивных и активных методов регулирования схождения. Приведены принципиальная схема и конструкция одного из вариантов разработанной системы активного регулирования схождения управляемых колес автотранспортных средств в процессе движения.
В седьмой главе монографии рассмотрена математическая модель расчета парникового эффекта в приближении радиационно-конвективного равновесия и моделирования структурных и оптических характеристик атмосферы. Обсуждаются метод и результаты определения ингредиентного состава продуктов сгорания и атмосферных выбросов технологических сред, а также спектрометрическая информация, необходимая для применения метода тонкоструктурной спектрометрии. Предложено зональное моделирование парникового эффекта по статистическим моделям распределения структурных характеристик атмосферы и анализируются основные механизмы антропогенных изменений климата.
Уровень информатизации общества реально становится в XXI веке основным фактором, определяющим конкурентоспособность любой страны в условиях глобализации экономики. Нет будущего у общества, которые не способно эффективно сконцентрировать свои усилия на данном приоритетном направлении развития, оно неизбежно будет скатываться на периферию цивилизации. Таковы императивы постиндустриальной эпохи. Исследованию отдельных приоритетных направлений развития информационных технологий посвящен третий раздел монографии.
Восьмая глава монографии посвящена разработке информационной модели для задач транспортной логистики. Разработанный модуль «Журнал заявок» предназначен для проведения логистических операций по поступившим заявкам внутри курьерской службы доставки. Журнал заявок позволяет автоматизировать учет всех заявок, их сортировку и анализ данных. Для моделирования системы предлагается использовать программу построения чертежей и диаграмм Microsoft Office Visio 2007. Для реализации базы данных использованы инструментальные средства MS SQL Server. Клиентская часть проекта разработана в среде Borland Delphi.
В девятой главе монографии рассмотрены вопросы создания виртуальных предприятий, исследованию методологии управления IT-инфраструктурой предприятия, исследованию методов оценки надежности программного обеспечения.
Виртуальные организации относятся к новой организационной форме предприятий. Для работы предприятий-партнеров необходимо смоделировать систему управления процессами виртуальной сети. В монографии проанализированы основные средства и методы моделирования производственных процессов фирмы, такие как ARIS, IDEF, UML, SCOR. Предложена интегрированная бизнес-модель виртуального предприятия.
Исследованы вопросы построения эффективной системы управления современного компьютеризированного предприятия и управления его IT-инфраструктурой, современные стандарты в области управления службой информационных технологий, основные функции службы информационных технологий предприятия. Проведен анализ современные подходы к организации и управлению IT-инфраструктурой.
В условиях информационной экономики исключительную актуальность приобретают вопросы обеспечения надежности функционирования информационных систем. Надежность информационной системы представляет собой сочетание надежности аппаратных средств и надежности программного обеспечения. Реальная надежность программного обеспечения нередко оказывается ниже, чем надежность аппаратных средств и определяет надежность функционирования информационной системы в целом. Таким образом, оценка надежности программного обеспечения представляет собой важную и необходимую задачу. В монографии рассмотрены вероятностные методы оценки надежности программного обеспечения.
В десятой главе монографии рассмотрены вопросы применения информационных технологий в медицине. С целью изучения наиболее общих закономерностей функционирования иммунной системы организма человека, на основе детерминированной модели иммунного ответа при инфекционных заболеваниях, предложенной Г.И.Марчуком, предполагая, что значения ее некоторых коэффициентов не являются однозначно определёнными вследствие их зависимости от множества непрогнозируемых факторов, построена стохастическая модель, представленная системой нелинейных стохастических дифференциальных уравнений Ито. Разработан численный метод моделирования решений построенной системы стохастических дифференциальных уравнений, описывающих динамику иммунного ответа человеческого организма, основанный на унифицированном разложении Тейлора-Ито по повторным стохастическим интегралам с их последующей аппроксимацией с помощью полиномиальной системы функций. На основе программной реализации численного метода получены решения стохастической системы, описывающей динамику развития инфекционных заболеваний на клеточном уровне.
Представленная работа во многом является уникальной как по составу авторского коллектива (представители различных научных школ из ведущих университетов России), так и по многоаспектности охвата и глубине рассматриваемых проблем.
Монография подготовлена авторским коллективом в следующем составе:
- Болодурина И.П., Оренбургский государственный университет (г. Оренбург), заведующий кафедрой Прикладной математики, доктор технических наук, профессор – глава 10 (в соавторстве).
- Дулесов А.С., Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова (г. Абакан), заведующий кафедрой «Информационные технологии и системы», доктор технических наук, доцент – глава 4.
- Загидуллин Р.А., Казанский государственный энергетический университет (г. Казань), аспирант кафедры «Котельные установки и парогенераторы» – глава 2 (в соавторстве).
- Зарипов А.В., Казанский государственный энергетический университет (г. Казань), аспирант кафедры «Котельные установки и парогенераторы» – глава 2 (в соавторстве).
- Локтев Н.Ф., Казанский государственный энергетический университет (г. Казань), старший преподаватель кафедры «Котельные установки и парогенераторы» – глава 1 (в соавторстве).
- Луговскова Ю.П., Оренбургский государственный университет (г. Оренбург), ассистент кафедры Прикладной математики, аспирант – глава 10 (в соавторстве).
- Лукашенко С.В., Филиал Технологического института Всемирного технологического университета (г. Оренбург), декан факультета Техники и технологии, кандидат технических наук, доцент – глава 3.
- Москаленко Н.И., Казанский государственный энергетический университет (г. Казань), профессор кафедры «Котельные установки и Парогенераторы», доктор физико-математических наук, профессор – глава 1 (в соавторстве), глава 2 (в соавторстве), глава 7 (в соавторстве).
- Найзабаева Л., Казахстанско-Британский технический университет (Республика Казахстан, г. Алматы), ассистент-профессор кафедры Компьютерной инженерии, кандидат физико-математических наук, доцент – глава 8.
- Олейник А.И., Государственный университет – Высшая школа экономики (г. Москва), доцент, кандидат технических наук, доцент – глава 5, параграфы 9.2, 9.3.
- Рассоха В.И., Оренбургский государственный университет (г. Оренбург), заведующий кафедрой Автомобилей и безопасности движения, кандидат технических наук, доцент – глава 6.
- Садыкова М.С., Казанский государственный энергетический университет (г. Казань), магистрант кафедры «Котельные установки и парогенераторы» – глава 7 (в соавторстве).
- Сафиуллина Я.С., Казанский государственный энергетический университет (г. Казань), аспирант кафедры «Котельные установки и парогенераторы» – глава 7 (в соавторстве).
- Ткачева Е.Н., Южный институт менеджмента (г. Краснодар), доцент кафедры Экономики, кандидат экономических наук – параграф 9.1.
- Чернов С.С., Новосибирский государственный технический университет (г. Новосибирск), заведующий кафедрой Систем управления и экономики энергетики, заместитель декана факультета энергетики, руководитель «Центра развития научного сотрудничества», кандидат экономических наук, доцент – предисловие, общая редакция.
Центр развития научного сотрудничества выражает признательность всем исследователям, принявшим участие в написании книги.