Целью данной работы является исследование применимости архитектуры U-Net для автоматического определения контуров натуральных кож с использованием библиотек TensorFlow и Keras на языке Python. Разработано программное приложение, основанное на методах, включающих библиотеки OpenCV, а также модель реализации глубокой сверточной нейронной сети. Набор данных для обучения и тестирования сети создавался с использованием аугментации. Обучение производилось методом стохастического градиентного спуска после разбиения выборки данных на тренировочные и тестовые изображения. В дальнейшем полученные результаты будут положены в работу над созданием автоматизированной системы, которая позволит определять контуры кожи и ее пороки, что в свою очередь откроет возможности к вычислению полезной площади кожи и созданию автоматизированной раскладки лекал с учетом выявленных пороков.

Ключевые слова: компьютерное зрение, определение контуров, натуральная кожа, машинное обучение, сверточные нейронные сети, U-Net архитектура, глубокое обучение

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.6.16 - Технология производства изделий текстильной и легкой промышленности

Горные породы, которые образуют естественный геологический резервуар для подземного хранения газа, в процессе эксплуатации ПХГ, находятся в условиях воздействия длительных циклических нагрузок, обусловленных периодическими закачками и отборами природного газа. При этом возможно развитие и накопление в горных породах остаточных деформаций, которые вызывают необратимые изменения свойств пород и это необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации ПХГ.

Ключевые слова: подземное хранилище газа, геомеханическое моделирование, каверна, соляной массив, деформации.

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения

Работа посвящена сравнительному анализу различных расчётно-математических моделей между собой. Выполнен расчёт рамного узла сопряжения железобетонных конструкций: пилона и консольной балки. Предложено три способа выполнения расчёта данного узла: аналитический метод, МКЭ стержневая модель и МКЭ объёмная модель. Выполнен анализ результатов расчёта: сопоставление внутренних усилий и расчётного армирования. Показаны последствия поверхностного анализа конструкции и упрощения расчётных моделей на примере повреждений реальной конструкции под действием эксплуатационных нагрузок.

Ключевые слова: железобетонная консоль, расчёт сооружения, расчёт узла, Лира 10, Российское ПО, оптимальное проектирование железобетонных конструкций, анализ армирования

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения

В данной статье разрабатывается и исследуется математическая модель управления коммерческим предприятием, специализирующимся на производстве асфальта и асфальтобетонной смеси. Исследование основано на методах математического моделирования и теории управления. Предлагается система управления, организованная по принципу двухуровневой иерархии, включающая предприятие по производству асфальта и его клиентов-покупателей. Задача рассматривается численно для различных типов входных данных. Компания ООО "ФИРМА ПРОФИЛЬ" предоставила необходимую информацию для проведения расчетов. В статье приведен анализ полученных результатов и предложены практические рекомендации по улучшению управления указанным предприятием.

Ключевые слова: оптимальное управление, математическое моделирование, имитационное моделирование, модель предприятия, иерархическая система

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.4 - Управление в организационных системах

В данной статье рассмотрен вопрос выбора модели турбулентности при прогнозировании теплоотдачи в пучках труб с учётом двухмерной и трёхмерной постановки. Численное исследование проводилось для коридорного и шахматного пучка труб с помощью программного продукта Ansys Fluent c тремя RANS моделями турбулентности (k-ω SST, RSM EWT и RNG k-ε) и ламинарным решателем. Длина трубок l при трехмерной постановке соответствовала 0,5D и 3D при фиксированном диаметре трубок D. Число Рейнольдса Re находилось в диапазоне от 100 до 2900. Результаты показали, что выбор модели турбулентности влияет на качественную картину течения в пучках труб, при этом независимо от выбора модели турбулентности в течении преобладают двухмерные структуры. Поэтому длина трубок пучка практически не оказывает влияние на способность предсказывать интенсивность теплообмена. Показано, что при использовании ламинарного решателя влияние длины трубок пучка может быть значительно в зависимости от Re и компоновки пучка. Экспериментальные данные согласуются с результатами расчета для моделей RSM EWT и RNG k-ε EWT. Для шахматного пучка при выборе k-ω SST модели наблюдается удовлетворительное совпадение с экспериментальными данными, при этом теплоотдача коридорного пучка существенно ниже. Использование ламинарного решателя в стационарной постановке оправдано для выраженного ламинарного течения, при Re < 1000 c дальнейшим увеличением Re необходимо использовать нестационарную постановку с достаточным временным и пространственным разрешением.

Ключевые слова: конвективный теплообмен, коридорный пучок труб, шахматный пучок труб, компьютерное моделирование, моделирование турбулентности

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника

В статье рассматриваются многокритериальные задачи математического программирования, нацеленные на оптимизацию производства продовольственной продукции. Одна из моделей однопараметрического программирования связана с решением задачи сочетания растениеводства, животноводства и переработка продукции. В качестве основного параметра предложено использовать фактор времени, поскольку некоторые производственно-экономические характеристики могут быть описаны значимыми трендами. Вторая многокритериальная модель параметрического программирования позволяет оптимизировать производство сельскохозяйственной продукции и заготовку дикоросов. применительно муниципальному образованию, что имеет значение для территорий с развитым сельским хозяйством и высоким потенциалом пищевых лесных ресурсов.

Ключевые слова: параметрическое программирование, аграрное производство, двухкритериальная модель

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Работа посвящена исследованию распределения температур и эквивалентного напряжения на поверхности приемника теплового излучения в ходе экспериментальных и расчетных серий. Эксперименты показали качественное и количественное совпадение температурных данных, полученных тепловизионной съемкой, с результатами численного моделирования. Средняя погрешность составила 0.5℃, с максимальным отклонением в 1.5℃ в отдельных точках, что связано с краевыми эффектами и особенностями теплоизоляции. Расчетная модель воспроизводит основные характеристики температурного поля, включая влияние экранирования, при использовании сравнительно низкой плотности расчетной сетки. В рамках верификации численной модели был проведен анализ сеточной сходимости, а также выполнялся контроль невязок и контроль параметров решения.

Ключевые слова: теплоутилизатор, численно-аналитический расчет, конвективный и лучистый теплообмен, повышение эффективности, уходящий дымовой газ, рекуперация теплоты, газожидкостный теплообменник, численное моделирование, математическая модель, программное обеспечение

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника

Применение имитационного и статистического моделирования требует проведения большого количества имитаций и времени вычислений. Сократить время расчета в сложных системах имитационного и статистического моделирования позволяет внедрение технологий параллельного программирования в реализуемые модели. В настоящей работе ставиться задача распараллеливания алгоритма имитационного моделирования динамики некоторого показателя (на примере модели динамики объема груза на складе хранения), описываемого моделью, представленной в виде линейной комбинации входных и выходных потоков, заданных в виде: моделей авторегрессии скользящего среднего с трендовыми составляющими; потоков описываемых процессами, заданными по принципу суммы произведений интенсивности на объем (размер) исследуемого параметра, при условии стационарности каждого из них. Предложена схема распараллеливания алгоритма с применением технологии OpenMP. Проведены вычислительные эксперименты, оценены показатели эффективности параллельного алгоритма в зависимости от числа имитационных экспериментов.

Ключевые слова: имитационное моделирование, параллельное программирование, эффективность параллельного алгоритма, модель загрузки склада, технология OpenMP

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Рассмотрена задача планирования отправки сообщений в сети сотовой связи в пункты назначения c известными потребностями. Предполагается, что затраты на передачу информации с одной стороны пропорциональны передаваемым объёмам и стоимости передачи единицы информации по выбранным каналам связи в случаях превышения трафика, установленного договором с сотовым оператором, а с другой стороны связаны с фиксированной абонентской платой за использование каналов, не зависящей от объёма передаваемой информации. Показателем качества плана при такой постановке являются суммарные затраты на отправку всего запланированного объёма сообщений. Предложена процедура сведения сформулированной задачи к линейной транспортной задаче. Проведена оценка точности решения, получаемого на основе предложенного алгоритма.

Ключевые слова: функция единичного скачка, транспортная задача, критерий минимума суммарных затрат, вычислительная сложность алгоритма, доверительный интервал

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В данной статье рассматривается проблема разработки эквалайзера высокоскоростного канала приема данных, который предназначен для компенсации неравномерности частотной характеристики входного дифференциального сигнала. Используя специальные методы проектирования, а также средства моделирования частотных и переходных характеристик, был разработан эквалайзер с возможностью цифровой регулировки коэффициента усиления. Данная регулировка также позволяет снизить влияние разброса параметров технологического процесса, неизбежного при производстве микросхемы.

Ключевые слова: затухание, приемопередатчик, эквалайзер, сложно-функциональный блок, выравнивание, усиление, амплитуда

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.2.15 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Предложено использовать туманные расчеты для обеспечения снижения нагрузки на устройства передачи данных и вычислительной системы в ГИС. Для повышения точности оценки оперативности туманных вычислений используется не Марковская модель многоканальной системы с очередями, «прогреванием» и «охлаждением». Предложен метод расчета вероятностно-временных характеристик не Марковской системы с очередями и с распределениями Кокса длительности «прогревания» и «охлаждения». Создана программа вычисления характеристик оперативности туманных расчетов. Решение может быть использовано в качестве программного средства прогнозной оценки характеристик оперативности доступа к геоинформационным системам с учетом особенностей технологии туманных вычислений и затрат на обеспечение информационной безопасности.

Ключевые слова: туманные вычисления, модель многоканальной системы обслуживания с очередями, «прогревание», «остужение», геоинформационные системы, распределение Кокса

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В работе рассматривается способ построения нелинейной функции эффективности надежности программного обеспечения. Предложенный алгоритм основан на использовании информации о значениях критериев надежности, а также некоторых экспертных суждениях. Данный подход существенно отличается от предложенных раннее моделей оценки надежности программного обеспечения, которые основаны на вероятностном подходе. В предложенном методе помимо объективной информации учитываются субъективные экспертные оценки, что позволяет более гибко оценить надежность программных продуктов.

Ключевые слова: надежность программного обеспечения, вероятностные модели, статистические модели, частные критерии эффективности, линейное программирование, векторная оптимизация, теория принятия решений

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В статье исследуется двумерное обтекание прямоугольных цилиндров с соотношением сторон от 0.1 до 2.0 с применением модели турбулентности k-e Realizable при числе Рейнольдса 2×E5. Численными расчетами в программе ANSYS Fluent были получены изменения коэффициентов лобового сопротивления, поперечной силы и числа Струхаля в зависимости от размеров сечения призмы. Расчеты были проведены при интенсивности турбулентности набегающего потока 2% и 4%. По результатам расчетов было установлено, что при турбулентности 4% отмечается хорошее совпадение суммарных аэродинамических характеристик с имеющимися экспериментальными данными.

Ключевые слова: обтекание прямоугольного цилиндра, модель турбулентности k-e Realizable, аэродинамические характеристики прямоугольного цилиндра

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения

Рассматривается обратная задача идентификации коэффициента теплопроводности конечного функционально-градиентного цилиндра. Прямая задача о нахождении распределения температуры в различные моменты времени при известных граничных условиях и коэффициенте теплопроводности формулируется в слабой постановке и решается в конечно-элементном пакете FreeFem++. Исследовано влияние различных двумерных степенных законов коэффициента теплопроводности на температуру внешней поверхности цилиндра. Для решения обратной задачи построена проекционно-итерационная схема. Коэффициент теплопроводности представлен в виде суммы начального приближения и функции-поправки, заданной в виде разложения по системе полиномов. На каждом этапе итерационного процесса вычисляются коэффициенты разложения из решения системы алгебраических уравнений, полученной при алгебраизации операторного уравнения. Представлены результаты идентификации различных двумерных законов изменения коэффициента теплопроводности.

Ключевые слова: функционально-градиентный конечный цилиндр, конечно-элементный пакет FreeFem++, идентификация, коэффициент теплопроводности, обратная задача, итерационно-проекционный подход, операторное уравнение

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника

Работа посвящена разработке и исследованию теплоутилизатора ̶ контактного газожидкостного теплообменного аппарата. Для повышения эффективности теплообмена поверхность, воспринимающая тепло, оснащена продольным оребрением и поперечными перегородками, формирующими вихревые структуры в турбулентном газовом потоке. Ожидаемое снижение температуры газов составляет 300–600 °C при охлаждении водой с температурой 50 °C. Проведено имитационное моделирование, включающее анализ температурного распределения и гидравлического сопротивления, тепловой мощности и напряжений.

Ключевые слова: теплоутилизатор, повышение эффективности, уходящий дымовой газ, рекуперация теплоты, смесительный теплообменник, численное моделирование, математическая модель, метод пикселизации

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье рассматривается разработанное программное приложение для синхронизации расписания занятий в системе Modeus с другими системами и различными устройствами. Подробно описан опыт создания сервиса, который интегрирует учебное расписание в приложение календаря, обеспечивая актуальность данных и их доступность для пользователей. Анализируются особенности взаимодействия с платформой Modeus, включая недостатки, такие как нестабильность доступа и необходимость ручного ввода данных. Предложены механизмы оптимизации обновления расписания с использованием формата iCalendar, что позволяет автоматизировать процессы и снизить вероятность ошибок. Приведены результаты внедрения разработанного приложения, его влияние на повышение удобства образовательного процесса для студентов и преподавателей, а также рассмотрены перспективы масштабирования приложения на другие учебные учреждения.

Ключевые слова: учебное расписание, университет, Modeus, SaaS, программный агент, календарь, информационное табло, iCalendar, BOOCO, образовательный процесс

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье рассматривается численное решение динамической задачи взаимодействия здания с основанием. Разработанные алгоритм и компьютерная программа реализованы на примере расчета 9-этажного каркасного здания с учетом работы буронабивных свай. от воздействия в виде заданной акселерограммы землетрясения.

Ключевые слова: численное моделирование, коренная порода, акселерограмма, сплайн аппроксимация, буронабивные сваи, парциальные частоты, шаг интегрирования

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения

Статья посвящена разработке нового математического метода моделирования радиальных подшипников скольжения, имеющих на опорной поверхности полимерное покрытие с осевой канавкой. Для расчетной оценки технических решений на износостойкость учитывается сжимаемость истинно вязкого смазочного материала при ламинарном режиме течения. В результате получены новые математические модели, позволяющие оценить продолжительность гидродинамического режима течения смазочного материала, доказать стабильность и возможность смены режимов смазывания с граничного на гидродинамический, а также произвести расчетную оценку влияния сжимаемости смазочного материала и износостойкости на эксплуатационные характеристики.

Ключевые слова: моделирование, разработка математического метода, модифицированная конструкция, сжимаемость оценка влияния

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

С развитием научно-технического прогресса использование современных методов прогнозирования данных становится всё более необходимой и важной задачей при анализе экономической деятельности любого предприятия, поскольку бизнес-операции могут генерировать очень большой объем данных. Данная статья посвящена исследованию методов прогнозирования финансово-торговых показателей при помощи нейросетей для предприятий Краснодарского края. В качестве рассматриваемых показателей выступают выручка предприятия за отчетный период, количество опубликованных (доступных к продаже) товаров, а также количество заказанных товаров в течение дня, недели и месяца. В данном исследовании подробно рассмотрен многослойный персептрон, который можно применять в задачах прогнозирования выручки с применением нейронных сетей, а также на основе данных онлайн-магазина автохимии «Profline-23» построены нейросетевые предиктивные модели «MLP 21-8-1», «MLP 21-6-1», и «MLP 20-10-1».

Ключевые слова: автоматизированные нейронные сети, маркетплейсы, прогнозирование, нейросетевые модели, математические модели, методы прогнозирования

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Развитие цифровых технологий стимулирует повсеместное автоматизирование процессов на предприятиях. В настоящей статье рассматривается задача определения значений маслоуказателя трансформатора по полученному изображению, при помощи компьютерного зрения. В ходе исследования изучено устройство стрелочных маслоуказателей МС-1 и МС-2 и рассмотрены особенности, которые необходимо учитывать, при распознавании прибора на изображении и определении его значения. На основе обработанного материала разработан метод распознавания элементов прибора на изображении при помощи библиотеки OpenCV и языка программирования Python. Разработанный метод определяет показания прибора с разным углом поворота и в разных погодных условиях, что подтверждает эффективность предлагаемой методики.

Ключевые слова: техническое зрение, маслоуказатель, распознавание контуров, библиотека OpenCV

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В работе описана многофакторная нелинейная регрессионная модель динамики выручки горно-металлургической компании «Северсталь», построенная на основе ретроспективной информации за 2009 – 2021 гг. В качестве независимых переменных использованы объемы выпуска продукции по видам: горячекатаный и холоднокатаный лист, оцинкованный лист и лист с другим металлическим покрытием, сортовый прокат, трубы большого диаметра, прочие трубные изделия и профили. В качестве критериев адекватности модели были задействованы критерии множественной детерминации и Фишера, а также средняя абсолютная ошибка аппроксимации. С целью выбора лучшей регрессионной зависимости был проведен конкурс моделей. В результате построена модель, содержащая в правой части обратные преобразования двух независимых переменных.

Ключевые слова: регрессионная модель, метод наименьших квадратов, критерии адекватности, горно-металлургическая компания, выручка, конкурс моделей

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Настоящая работа посвящена исследованию возможности определения сердечных заболеваний на основе 13 категориальных и численных признаков. Мы представляем подробный анализ набора данных, включающий разделение данных на обучающую и тестовую выборки, разбиение признаков на численные и категориальные, применение 4 различных алгоритмов классификации, проверка качества модели двумя техниками – отложенной выборки и кросс-валидацией. Для оценки качества модели обращаем внимание на значение метрики recall и на матрицу ошибок, построенные на тестовом наборе данных из отложенной выборки или на каждом тестовом фолде при использовании кросс-валидации. Результаты исследования имеют значение как для глубинного понимания связи определённых медицинских показателей с сердечными заболевания, так и для развития эффективных методов их прогнозирования при наличии отдельных симптомов.

Ключевые слова: сердечные заболевания, задача классификации, метрики качества, кросс-валидация, recall, машинное обучение, случайный лес

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 3.1.20 - Кардиология

Одним из важнейших моментов в повышении конверсионной составляющей веб-ресурса является определение наиболее привлекательных мест для пользователя сайта. Для определения этих мест был создано средство визуализации данных активности пользователя сайта, который предоставляет визуальное представление каждого действия пользователя на странице сайта.

Ключевые слова: тепловая карта, сайт, окулограф, фиксация, приоритетная область

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.5 - Математическое и программное обеспечение вычислительных систем, комплексов и компьютерных сетей

Провода воздушных линий электропередачи испытывают воздействие различных внешних факторов, таких как ветер, ледяные отложения, переменный температурный режим, избыточная влажность. В конечном итоге это приводит к усталостному разрушению провода. Оно заключается в зарождении и медленном подрастании усталостной трещины. Конечной стадией разрушения является внезапное движение трещины с большой скоростью. В работе предлагается модель медленного роста трещины, в устье которой находится граница зерен. Под действием внешнего напряжения участок границы является источником вакансий. Возникающий градиент концентрации вакансий между границей зерен и свободной поверхностью в устье трещины приводит к диффузионному потоку вакансий в трещину. Из решения диффузионной задачи находится величина потока и скорость увеличения длины трещины.

Ключевые слова: трещина, граница зерна, диффузия вакансий, усталостное разрушение, воздушная линия, механическое напряжение, поток вакансий

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.8 - Физика конденсированного состояния

Рассматривается вариант построения модели цифрового двойника для диагностики работы механической зубчатой передачи – редуктора, состоящего из пары цилиндрических шестерен. Основу рассматриваемой модели цифрового двойника составляет адаптивная обучаемая вибрационная математическая модель статического режима работы при вращении шестерен с постоянной скоростью. Как основные информационные, измеряемые на объекте, используется вибрационные сигналы редуктора, фиксируемые акселерометрами и являющиеся эффективными для обнаружения и диагностики неисправностей. Выявляемые неисправности: растрескивание, износ, откол и изъязвление зубьев. Особенностью реализуемого цифрового двойника является возможность одновременного выявления по временным и частотным характеристикам неисправностей сразу нескольких зубьев, как на ведущей, так и на ведомой шестернях, а также возможность определения по вибрационным характеристикам основных технических данных конкретного редуктора.

Ключевые слова: диагностическая математическая модель, цифровой двойник, вибрационная диагностика, механический редуктор, дефект зубьев, диагностический сигнал, спектр мощности вибраций, синхронно усредненная временная характеристика

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации