Том 16, Выпуск 2 - Моделирование систем и процессов

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

DOI: 10.12737/2219-0767-2023-16-2-7-14

И.А. Астраханцева¹, С.П. Бобков¹

Дискретная стохастическая модель гидродинамики потока

¹Ивановский государственный химико-технологический университет, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Для математического описания гидродинамических условий в промышленном оборудовании обычно используются идеализированные модели. При их получении принимается ряд упрощающих допущений, которые, с одной стороны облегчают использование, а с другой – ухудшают адекватность модели. Все типовые модели структуры потоков относятся к классу детерминированных и континуальных. В то же время, известно, что реальная ситуация в движущихся потоках в значительной мере определяется случайными факторами. Данные обстоятельства вызывают необходимость более широкого применения вероятностных подходов к моделированию технологических процессов и аппаратов с использованием современных цифровых технологий. В данной статье рассматривается попытка создания гидродинамической модели с использованием вероятностных клеточных автоматов. В модели принимается наличие двух составляющих скорости потока, одна из которых определяется действием перепада давления, а другая – случайными блужданиями микрообъемов движущейся среды. Описана методика создания модели, приведены некоторые результаты ее использования. В частности, приведены результаты моделирования траекторий движения отдельных частиц в потоке, процесса их общего перемещения и локализации в отдельных зонах. В статье приводятся результаты сравнения дискретной стохастической модели с типовой диффузионной моделью, с точки зрения отражения физической сущности реальных потоков, возможностей определения модельных параметров, удобства использования. Показаны отличительные стороны новой модели, ее достоинства и недостатки. Рассмотрены возможные области применения полученной модели. Подводятся итоги имитационного моделирования с использованием предложенной модели, которые показали, что полученные результаты не только не противоречат классическим подходам гидродинамики, но позволяют получить новые данные о протекании изучаемых процессов.
Ключевые слова — Дискретное моделирование, гидродинамика потоков, вероятностные клеточные автоматы.
[1] Процессы и аппараты химической технологии. В 5 т. Т. 1. Основы теории процессов химической технологии / Д.А. Баранов [и др.] ; gод.ред. А.М. Кутепова. – М. : Логос, 2000. – 480 с.

[2] Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа / Л.Г. Лойцянский. – М. : Наука, 1987. – 840 с.

[3] Иванов, Б.Н. Мир физической гидродинамики / Б.Н. Иванов. – М. : УРСС, 2010. - 240 с.

[4] Заварухин, С.Г. Математическое моделирование химико-технологических процессов и аппаратов / С.Г. Заварухин. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2017. – 86 с.

[5] Ефремов, Г.И. Моделирование химико-технологических процессов / Г.И. Ефремов. – М.: ИНФРА-М, 2021. – 260 с.

[6] Гумеров, А.М. Математическое моделирование химико-технологических процессов : учеб. пособие / А.М. Гумеров. – Санкт-Петербург : Лань, 2022. – 176 с.

[7] Некрасов, А.В. Компьютерное моделирование гидродинамических процессов систем водоснабжения / А.В. Некрасов. – Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2014. – 312 с.

[8] Кафаров, В.В. Системный анализ процессов химической технологии / В.В. Кафаров, И.Н. Дорохов. – М. : Юрайт, 2018. – 499 с.

[9] Бандман, О.Л. Клеточно-автоматные модели естественных процессов и их реализация на современных компьютерах / О.Л. Бандман // Прикладная дискретная математика. – 2017. – № 35. – С. 102-121. – DOI: 10.17223/20710410/35/9.

[10] Ершов, Н.М. Дискретное моделирование с помощью стохастических клеточных автоматов / Н.М. Ершов, А.В. Кравчук // Вестник Российского университета дружбы народов: Сер. Математика, информатика, физика. – 2014. – № 2. – С. 359-362.

[11] Бобков, С.П. Применение агентного подхода для моделирования процессов теплопроводности / С.П. Бобков, И.А. Астраханцева // Вестник ИГЭУ. – 2022. – №. 2. – С. 58-66.

[12] Bandman, O. Relationships between cellular automata model parameters and their physical counterparts / O. Bandman // Bulletin of the Novosibirsk Computing Center, Series: Computer Science. – 2018. – I. 42. – P. 1-14. – DOI: 10.31144/bncc.cs.2542-1972.2018.n42.p1-14.

[13] Бобков, С.П. Применение системного подхода при разработке математических моделей / С.П. Бобков, И.А. Астраханцева, Э.Г. Галиаскаров // Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение. 2021. - №1(65). – С. 66-71. – DOI: 10.6060/snt.20216501.0008.

[14] Бобков, С.П. Моделирование процесса теплопроводности с использованием систем клеточных автоматов / С.П. Бобков, Э.Г. Галиаскаров // Программные продукты и системы. – 2020. – № 4. – С. 641-650. –DOI:10.15827/0236-235X.132.641-650.

[15] Bobkov, S.P. The use of multi-agent systems for modeling technological processes / S.P. Bobkov, I.A. Astrakhantseva // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – T. 2001. – С. 012002. - DOI: 10.1088/1742-6596/2001/1/012002.

[16] Ершов, Н.М. Естественные модели параллельных вычислений / Н.М. Ершов, Н.Н. Попова // Компьютерные исследования и моделирование. – 2015. – Т. 7, № 3. – С. 781-785. - DOI: https://doi.org/10.20537/2076-7633-2015-7-3-781-785.

[17] Bobkov, S.P. Use of Discrete Approaches for Simulation the Basic Processes of Chemical Technology / S.P. Bobkov // Russian Journal of General Chemistry. – 2021. – V. 91, № 6. - Pp. 1190–1197. – DOI: 10.1134/S1070363221060311.

[18] Бекман, И.Н. Математический аппарат диффузии / И.Н. Бекман. - М. : Юрайт, 2017. – 459 с.

[19] Кириченко, Н.А. Термодинамика, статистическая и молекулярная физика / Н.А. Кириченко. – М. : Физматлит, 2012. – 192 с.
С. 7-14.

DOI: 10.12737/2219-0767-2023-16-2-14-25

В.Г. Горбунов¹, О.Л. Бордюжа¹, В.В. Лавлинский¹, Д.В. Байбеков¹

Управление качеством учебного процесса

¹ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript., Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript., Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript., Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Рассматриваются вопросы качества процесса обучения студентов, управления учебным процессом на основе оцифровки знаний, полученных студентами. В статье приводится алгоритм корректировки резервов для повышения качества знаний обучающихся. Приводится детальная оценка наличия количественной связи между параметрами учебного процесса. Особое внимание уделено определению стратегий для управления качеством образования. Выдвигаемые в статье гипотезы подтверждаются экспериментальными данными и математическими расчетами. Управление качеством учебного процесса детально разобрано на примере. Так, в приведенном примере, обучающиеся студенты разделены на 4 группы по принадлежности к группам риска потери качества учебного процесса. На основе анализа выявленных зон риска, сделаны выводы и даны рекомендации по выбору управляющих стратегий для повышения качества процесса обучения для каждой группы студентов. При верно выбранных управляющих воздействиях на учебный процесс, его эффективность значимо повышается, соответственно существенно возрастает качество и уровень знаний обучающихся. Таким образом, в статье представлена методика управления учебным процессом, в которой определены цель, задачи и этапы управления, даны алгоритмы корректировки резервов обучения и выбора стратегий управления качеством учебного процесса. Применение данного подхода на практике позволяет существенно повысить эффективность обучения студентов.
Ключевые слова — Методика, эффективность, анализ, учебный процесс, алгоритм, стратегии управления.
[1] Абасова, А.А. Оценка эффективности управления качеством образования в вузе / А.А. Абасова, З.А. Широкова // Вестник Челябинского государственного университета. – 2020. - № 38. - С. 6-17. - DOI: 10.24411/1993-4316-2020-10001.

[2] Scheerens, J. Evaluating educational quality: Models and challenges / J. Scheerens // Quality Assurance in Education. – 2018. – T. 26(3). – Pp. 267-284. – DOI: 10.1108/QAE-07-2017-0052.

[3] Белоусова, Е.С. Система управления качеством образовательного процесса на основе применения современных методов / Е.С. Белоусова, Е.В. Кузнецова // Научный вестник Российского государственного социального университета. – 2019. – Т. 4. – С. 49-55. – DOI: 10.24411/2541-9051-2019-00005.

[4] Li, L. Evaluating the teaching quality of Chinese universities based on DEA-Malmquist index: The roles of heterogeneity and diversity / L. Li, L. Yang, C. Li // Journal of Cleaner Production. – 2020. – Т. 279. – С. 123654. – DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.123654.

[5] Березина, С.В. Методика оценки качества учебного процесса на основе использования облачных технологий / С.В. Березина, Т.М. Мирзоев // Современные технологии в науке и образовании. – 2020. - № 1. - С. 123-127. DOI: 10.26724/2225-4564-2020-1-123-127.

[6] Головачева, М.А. Использование инструментов системного анализа в управлении качеством образования в вузе / М.А. Головачева, Е.В. Кузнецова // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. – 2018. - № 4. - С. 50-61. – DOI: 10.15593/2224-9833/2018.4.6.

[7] Давыдова, М.М. Оценка качества образовательного процесса в вузе на основе системного подхода / М.М. Давыдова, С.В. Чалдыбина // Вестник Иркутского государственного университета. – 2021. – № 35. – С. 98-108. – DOI: 10.26516/2304-1226.2021.35.98.

[8] Зиновьева Л.П. Качество учебного процесса: управление и оценка / Л.П. Зиновьева, А.И. Кондаков, О.В. Мамонова // Научно-методический электронный журнал «Концептуальное развитие управления образованием». - 2019. – № 1. – С. 13-22. – DOI: 10.14486/crmu.v0i1.583.

[9] Афанасьева Ю.А. Методика комплексной оценки качества учебного процесса в вузе / Ю.А. Афанасьева // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Экономика и управление - 2019. – № 2. – С. 103-109. – DOI: 10.21577/2071-7124.2019.2.25.

[10] Lashgari, M. Evaluation of e-learning system quality: A fuzzy approach / M. Lashgari, S. Shafaatian Sadat, H. Ranjbar // ComputersinHumanBehavior. – 2019. - № 91. – Pp. 150-161. – DOI: 10.1016/j.chb.2018.09.032.

[11] Буданцева Н.А. Методические подходы к оценке качества образовательных программ / Н.А. Буданцева, Е.В. Грачева, А.Е. Калашников // Образование и наука. - 2019. - № 8. - С. 36-52. - DOI: 10.17853/1994-5639-2019-8-36-52.

[12] Кондаков, А.И. Система управления качеством учебного процесса в современном вузе / А.И. Кондаков, Л.П. Зиновьева, О.В. Мамонова // Вестник Пензенского государственного университета. - 2019. - № 4. - С. 483-495. DOI: 10.21603/2500-3372-2019-4-483-495.

[13] Кочергина, Н.В. Оценка качества учебного процесса в вузе: методические аспекты / Н.В. Кочергина, Т.И. Вайшельберг // Менеджмент в России и за рубежом. - 2019. - № 3. - С. 23-32. – DOI: 10.24891/0025-5742-2019-3-23-32.

[14] Demetriadis, S. Analyzing and improving the quality of online learning: A data analytics approach / S. Demetriadis, I. Vlahavas // Computers&Education. – 2021. – T. 156. – C. 104045. - DOI: 10.1016/j.compedu.2020.104045.

[15] Al-Shehri, A. Applying Six Sigma to improve the quality of higher education: A case study / A. Al-Shehri, N. Hatami // Total Quality Management & Business Excellence. – 2019. – T. 30(11-12). – Pp. 1276-1289. – DOI: 10.1080/14783363.2017.1418965.

[16] Белянин, А.В. Моделирование управления качеством обучения студентов на основе системного подхода / А.В. Белянин, А.В. Романюк, Л.М. Козак // Вестник Харьковского национального университета радиоэлектроники. – 2021. – Т. 23, № 2. – С. 134-142. – DOI: 10.15421/192114.

[17] Гайбуллин, Р.И. Методика управления качеством учебного процесса на основе оценки компетентностей студентов / Р.И. Гайбуллин, Э.В. Харисов, Р.И. Рахимов // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. – 2020. – Т. 27, № 4. – С. 20-29. – DOI: 10.31652/2076-5817-2020-4(27)-20-29.

[18] Жернакова, Е.А. Оценка качества учебного процесса в высшей школе / Е.А. Жернакова, Е.А. Тарасова, Н.А. Коренева // Известия ПГУ. Серия Естественные науки. – 2021. – Т. 6, № 6(83). – С. 145-151. – DOI: 10.25587/SNP.2021.6.62894.

[19] Кузнецов, В.В. Моделирование процесса управления качеством образования в высшем учебном заведении / В.В. Кузнецов, Н.В. Куликова // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экономика. – 2021. – Т. 21, № 2. – С. 167-180. – DOI: 10.22363/2313-2329-2021-21-2-167-180.

[20] Миронов, В.Н. Управление качеством учебного процесса на основе моделирования и анализа системы / В.Н. Миронов, О.В. Чухрай // Известия вузов. Машиностроение. – 2021. – Т. 64, № 6. – С. 529-536. – DOI: 10.18698/0536-1044-2021-6-529-536.
С. 14-25.

DOI: 10.12737/2219-0767-2023-16-2-26-33

И.З. Мустаев¹, Н.А. Муфтахова¹, В.Ю. Иванов²

Оценка технологического потенциала деталей

¹Уфимский университет науки и технологий, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

²Уфимский филиал ООО «ОДК-Инжиниринг», Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
В статье изложена методика оценки технологического потенциала деталей, базирующаяся на социофизической теории потенциалов и размерного анализа технологического процесса. Технологический потенциал детали выступает в качестве системной характеристики сложной технической системы. В качестве инструментального средства расчета технологического потенциала выбрана программа A'PROPOS. Выдвинута гипотеза, что технологический потенциал детали связан с трудоемкостью технологического процесса изготовления этой детали. Существует возможность его оценки с помощью размерного анализа с использованием средств САПР. Методы и материалы. Появление и создание принципиально новых технологий считается историческим процессом развития проектируемой технической системы, в данном случае ДСЕ. Технологический потенциал детали формируется по мере реализации технологического процесса. Величина и структура потенциала обуславливаются и согласуются со свойствами проектируемой детали. По результатам анализа технологического процесса изготовления детали, построение эскиза детали в A'PROPOS, рассчитывается технологический потенциал по математической модели. Потенциал рассчитываются на основе исходных данных предприятия по объекту исследования. Результат. На основе построенной модели выполняется оптимизация технологического процесса. Результатом является новый план обработки, содержащий составы и точность обрабатываемых на этапах поверхностей и минимальный припуск. На базе модели с вариациями размерных связей производится улучшение размерной структуры для расширения полей допусков с гарантированным выдерживанием технологических параметров. На основе этого вычисляется отклонение в рекомендуемой трудоемкости по сравнению с реальной. Далее произведен расчет накопленного технологического потенциала детали. Выводы. Система дает возможность итерационно выполнять технологические расчеты, а также интеграцию с CAD-системами на предприятии. При расчете технологического потенциала вместо использования начальных данных предприятия трактуется адекватностью модели.
Ключевые слова — Моделирование, сложные системы, жизненный цикл, технологический потенциал, системы автоматизированного проектирования.
[1] Абросимов, С.Н. Основы компьютерной графики САПР изделий машиностроения (MCAD): учебное пособие / С.Н. Абросимов. – СПб., 2018. – 206 с.

[2] Береговская, Е.О. Военно-экономический анализ стадий жизненного цикла высокотехнологичной продукции / Е.О. Береговская, А.И. Шалина, А.С. Красникова // Экономика высокотехнологичных производств. – 2022. – Т. 3, № 1. – С. 27-38. – DOI: 10.18334/evp.3.1.112260.

[3] Бондаренкова, И.В. Интегрированные системы управления жизненным циклом продукции: учебно-методическое пособие / И.В. Бондаренкова. – СПб.: ВШТЭ СПбГУПТД, 2022. – 55 с.

[4] Бурдин, С. С. Концептуальная модель управления жизненным циклом наукоёмкой продукции авиационной промышленности / С. С. Бурдин // Экономика и предпринимательство. – 2020. – № 12(125). – С. 1300-1305. – DOI: 10.34925/EIP.2021.125.12.263.

[5] Галкин, М.Г. Практика технологического размерного анализа : учебно-методическое пособие / М.Г. Галкин, А.С. Смагин. – Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2016. – 107 с.

[6] Голубев, С.С. Проблемы развития системы управления полным жизненным циклом вооружения, военной и специальной техники / С.С. Голубев, Г.Р. Кукушкина // Экономика высокотехнологичных производств. – 2020. – № 4. – С. 183–196. – DOI: 10.18334/ evp.1.4.111157.

[7] Журавлев, В.Ю. Управление жизненным циклом изделий ракетно-космической техники : учеб. пособие / В.Ю. Журавлев. – Красноярск, 2015. – 194 с.

[8] Кандыбко, Н.В. Управление жизненным циклом высокотехнологичной продукции военного назначения / Н.В. Кандыбко, А.Т. Курманов // Менеджмент качества. – 2019. – № 2. – С. 128-134.

[9] Карпов, С.Р. Автоматизированные системы класса PLM / С.Р. Карпов, Н.С. Ковалев, М.А. Джума // Молодой ученый. – 2021. – № 16 (358). – С. 7-10. – URL: https://moluch.ru/archive/358/80083/.

[10] Лагута, В.С. Проектирование компьютерно-интегрированных производств в составе систем управления жизненным циклом высокотехнологичной продукции в машиностроении / В.С. Лагута, С.И. Ясиновский // Вопросы инновационной экономики. – 2020. – № 3. – С. 1245–1258. – DOI: 10.18334/vinec. 10.3.110623.

[11] Мельников, О.Н. Расширение подходов к процессу управления жизненным циклом продукции при диверсификации предприятий оборонно-промышленного комплекса / О.Н. Мельников, Д.А. Есипенко, Д.С. Алабужев // Вопросы инновационной экономики. – 2020. – № 3. – С. 1301-1310. – DOI: 10.18334/vinec.10.3.110810.

[12] Мустаев, И. З. Механика живых и интеллектуальных систем / И.З. Мустаев. – Уфа : УГАТУ, 2020. – 160 с.

[13] Муфтахова, Н.А. Принципы формирования системы мониторинга жизненного цикла социофизического объекта с использованием теории накопленных потенциалов / Н.А. Муфтахова // Научно-технический задел - основа эффективного инновационного развития : сборник статей Международной научно-практической конференции. – Уфа, 2021. – С. 18-20.

[14] Муфтахова, Н.А. Разработка инструментария управления жизненным циклом изделия с учетом его потенциалов / Н.А. Муфтахова, М.Р. Нафиков // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». – 2022. – Т. 22, № 1. – С. 5–13. – DOI: 10.14529/ctcr220101.

[15] Русакова, А.С. Анализ систем управления полным жизненным циклом высокотехнологичной продукции в России и зарубежных странах / А.С. Русакова, Е.А. Старожук, А.С. Красникова // Вопросы инновационной экономики. – 2021. – Т. 11, № 2. – С. 767-784. – DOI: 10.18334/vinec.11.2.112261.

[16] Шустов, С.А. CALS-PLM технологии. Текст лекций / С.А. Шустов, И.Н. Крупенич. – Самара, 2019.

[17] Smart manufacturing based on cyber-physical systems and beyond / X. Yao [et al.] // Journal of Intelligent Manufacturing. – 2019. – T. 30. – Pp. 2805–2817. – DOI: 10.1007/s10845-017-1384-5.

[18] Davis, L.S. Towards Unified Data and Lifecycle Management for Deep Learning / L.S. Davis, A. Deshpande // Proceedings of the 2018 IEEE 33rd International Conference on Data Engineering (ICDE). – 2017. - Pp. 571-582. – DOI: 10.1109/ICDE.2017.112.

[19] Dennis, A. The System Development Life Cycle / A. Dennis // Systems Analysis & Design: An Object-Oriented Approach with UML. – 2015. - Pp. 3-7.

[20] Ерофеев, В.С. Методы и технологии управления жизненным циклом сложных изделий и инженерных объектов / В.С. Ерофеев // Экономика высокотехнологичных производств. – 2020. – T. 1. (2). – C. 53-62. – DOI: 10.18334/evp.1.2.110966.

[21] How to model and implement connections between physical and virtual models for digital twin application / H. Jiang, S. Qin, J. Fu, J. Zhang, G. Ding // Journal of Manufacturing Systems. – 2021. – T. 58. – Pp. 36–51. – DOI: 10.1016/j.jmsy.2020.05.012.

[22] Communication Challenges and Solutions between Heterogeneous Industrial IoT Systems / D. Kozma, G. Soos, D. Ficzere, P. Varga // 2019 15th International Conference on Network and Service Management (CNSM). – 2019. - Pp. 1-6. – DOI: 10.23919/CNSM46954.2019.9012664.

[23] Kozma, D. System of Syste Lifecycle Management - A New Concept Based on Proces Engineering Methodologies / D. Kozma, P. Varga // Applied Sciences. – 2021. – T. 11. – C. 3386. - DOI: 10.3390/app11083386.

[24] Muftakhova, N.A. Product potential as a method of mathematical modeling of a life cycle management system / N.A. Muftakhova, M.R. Nafikov // PROCEEDINGS OF SPIE - THE INTERNATIONAL SOCIETY FOR OPTICAL ENGINEERING. – 2022. - C. 122510W. – DOI: 10.1117/12.2631225.

[25] Ramler, R. Application lifecycle management as infrastructure for software process improvement and evolution: Experience and insights from industry / R. Ramler // Proceedings Conference on Software Engineering and Advanced Applications. – 2011. - Pp. 286–293.
С. 26-33.

DOI: 10.12737/2219-0767-2023-16-2-34-47

С.А. Сазонова¹, А.В. Кочегаров¹, Н.В. Акамсина¹

Моделирование возникновения рисков при опасных условиях труда для строительных организаций

¹ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет (ВГТУ)», Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript., Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript., Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Рассматриваются условия труда, характеризующиеся наличием вредных и опасных факторов производственной среды, а также функциональное состояние организма строителей различных профессий. Исследуются выбранные уровни вредных и опасных факторов трудового процесса в теплый и холодный периоды года и физиологические показатели, характеризующие динамику изменения в функциональном состоянии организма строителей. В работе решены следующие задачи: определены гигиенические особенности условий труда строительных работ и выявлены ведущие вредные и опасные производственные факторы; изучены количественные и качественные характеристики вредных факторов и причины их образования; дана профессиографическая характеристика труда строителей с оценкой тяжести и напряженности трудового процесса. В статье отмечено, что весь комплекс вредных производственных факторов влияет на функциональное состояние и работоспособности строителей различных профессий. Выполнено моделирование рисков от опасных условий труда строителей, а также определение риска неблагоприятных событий на рабочем месте. Приведена оценка профессиональных рисков в программе “Охрана труда”. На основе проведенных исследований разработаны мероприятия для создания безопасных условий труда, а также для повышения работоспособности и поддержания состояния здоровья строителей.
Ключевые слова — Моделирование, производственные риски, условия труда, строительные профессии, оценка профессиональных рисков, расчеты в программе, комплекс мероприятий.
[1] ГОСТ Р 12.0.010–09. Система стандартов безопасности труда. Системы управления охраной труда. Определение опасностей и оценка рисков. – Введ. 2011–01–01. – М.: Стандартинформ, 2011. – 20 с.

[2] Математические модели производственных рисков и систем защиты: монография / А.В. Горяга [и др.]. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2014. – 104 с.

[3] Профессиональные риски: как самостоятельно и быстро провести оценку с использованием автоматизации процессов. – URL: https://voronezh.1cbit.ru/blog/professionalnye-riski-kak-samostoyatelno-i-bystro-provesti-otsenku/ (дата обращения: 10.02.2023).

[4] Sazonova, S.A. Control of load-bearing structures of technological overpasses / S.A. Sazonova, S.D. Nikolenko, A.A. Osipov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2022. - V. 988(5). - P. 052012. - DOI: 10.1063/5.0093524.

[5] Sazonova, S.A. Monitoring concrete road pavement damages / S.A. Sazonova, S.D. Nikolenko, N.V. Akamsina // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2022. - V. 988(5). - P. 052054. - DOI: 10.1088/1755-1315/988/5/052054.

[6] Assessment of the load-bearing capacity of materials and structures using a finite element model / S.A. Sazonova, T.V. Zyazina, G.I. Smetankina [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. – 2022. - V. 2388(1). - P. 012059. - DOI:10.1088/1742-6596/2388/1/012059.

[7] Ecologically safe construction of monolithic concrete structures / S.D. Nikolenko, V.Y. Manohin, I.V. Mihnevich, M.V. Manohin // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Construction and Architecture: Theory and Practice of Innovative Development" (CATPID-2020). - 2020. - P. 052068. - DOI: 10.1088/1757-899X/913/5/052068.

[8] Measures to improve the performance of concrete of rein-forced concrete supports of technological overpasses / S.D. Nikolenko, S.A. Sazonova, N.V. Akamsina [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. V International Scientific Conference on Agribusiness, Environmental Engineering and Biotechnologies. - 2021. - P. 052036. - DOI: 10.1088/1755-1315/839/5/052036.

[9] Evdokimova, S.A. Segmentation of store customers to increase sales using ABC-XYZ-analysis and clustering methods / S.A. Evdokimova // Journal of Physics: Conference Series. - 2021. - P. 012117. - DOI: 10.1088/1742-6596/2032/1/012117.

[10] Dust control of workplaces from bulk materials / S.A. Sazonova, S.D. Nikolenko, E. Vysotskaya [et al.] // AIP Conference Proceedings. Proceedings of the III International Conference on Advanced Technologies in Materials Science, Mechanical and Automation Engineering. - 2021. - P. 060028. - DOI: 10.1063/5.0072036.

[11] Control of the formation of defects in brickwork of buildings / S. Sazonova, S. Nikolenko, S. Dorokhin, D. Sysoev // AIP Conference Proceedings. - 2022. - V. 2467- P. 020023. - DOI: 10.1063/5.0093524.

[12] Weld defects and automation of methods for their detection / S.A. Sazonova, S.D. Nikolenko, A.A. Osipov [et al.] // IOP Conference Series. Krasnoyarsk Science and Technology City Hall. Krasnoyarsk, Russian Federation, 2021. - P. 22078. - DOI: 10.1088/1742-6596/1889/2/022078.

[13] Evaluation of the effect of fermentation conditions on the functional and technological characteristics of the semifinished meat product / Yu.A. Safonova, A.V. Skrypnikov, E.N. Kovaleva [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International Conference on Production and Processing of Agricultural Raw Materials (P2ARM 2021). - 2022. - P. 012049. - DOI: 10.1088/1755-1315/1052/1/012049.

[14] Example of integrating e-learning platforms with social network for create effective training courses / O.Y. Lavlinskaya, O.V. Kuripta, F.A. Desyatirikov [et al.] // Proceedings of the 2022 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus 2022. - 2022. - Pp. 48-52. - DOI: 10.1109/ElConRus54750.2022.9755510.

[15] Development of an operational quality management application for the production process / Yu.A. Safonova, A.V. Lemeshkin, A.N. Pegina, S.S. Rylev // AIP Conference Proceedings. Krasnoyarsk Scientific Centre of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences. Melville, New York, United States of America. - 2021. - P. 70031. -DOI: 10.1063/5.0071375.

[16] Study of the production process of extruded feed and evaluation of the quality of the resulting product using software methods / E.N. Kovaleva, Yu.A. Safonova, A.V. Lemeshkin [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International Conference on Production and Processing of Agricultural Raw Materials (P2ARM 2021). - 2022. - P. 012139. -. DOI: 10.1088/1755-1315/1052/1/012139.

[17] Novikov, A.I. Grading of Scots pine seeds by the seed coat color: how to optimize the engineering parameters of the mobile optoelectronic device / A.I. Novikov, V.K. Zolnikov, T.P. Novikova // Inventions. - 2021. - V. 6, № 1. - P. 7. - DOI: 10.3390/inventions6010007.

[18] Methods of assessing the effectiveness of reforestation based on the theory of fuzzy sets / A. Kuzminov, L. Sakharova, M. Stryukov, V.K. Zolnikov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. "International Forestry Forum "Forest Ecosystems as Global Resource of the Biosphere: Calls, Threats, Solutions". - 2020. - P. 012007. - DOI: 10.1088/1755-1315/595/1/012007.

[19] Sakharova, L. Methodology for assessing the sustainability of agricultural production, taking into account its economic efficiency / L. Sakharova, M. Stryukov, V.K. Zolnikov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International scientific and practical conference "Forest ecosystems as global resource of the biosphere: calls, threats, solutions" (Forestry-2019). - 2019. - P. 012019. - DOI: 10.1088/1755-1315/392/1/012019.

[20] Belokurov, V.P. Modeling passenger transportation processes using vehicles of various forms of ownership / V.P. Belokurov, S.V. Belokurov, V.K. Zolnikov // Transportation Research Procedia. - 2018. - Pp. 44-49. - DOI: 10.1016/j.trpro.2018.12.041.

[21] Formation of the predicted training parameters in the form of a discrete information stream / T.E. Smolentseva, V.I. Sumin, V.K. Zolnikov, V.V. Lavlinsky // Journal of Physics: Conference Series. - 2018. - P. 012045. - DOI: 10.1088/1742-6596/973/1/012045.

[22] Methods of multi-criteria optimization in problems of simulation of trucking industry / S.V. Belokurov, V.P. Belokurov, V.K. Zolnikov, O.N. Cherkasov // Transportation Research Procedia. 12th International Conference "Organization and Traffic Safety Management in Large Cities", SPbOTSIC 2016. - 2017. - Pp. 47-52. - DOI: 10.1016/j.trpro.2017.01.010.

[23] Kubicka, K. Influence of the thermal insulation type and thickness on the structure mechanical response under fire conditions / K. Kubicka, U. Pawlak, U. Radoń //Applied Sciences (Switzerland). - 2019. - Vol. 9(13). - P. 2606. - DOI: 10.3390/app9132606.

[24] Modeling evacuation dynamics on stairs by an extended optimal steps model / Y. Zeng, W. Song, F. Huo, G. Vizzari // Simulation Modelling Practice and Theory. - 2018. - Vol. 84. - Pp. 177-189. - DOI: 10.1016/j.simpat.2018.02.001.

[25] Fire risk assessment for building operation and maintenance based on BIM technology / L. Wang, W. Li, W. Feng, R. Yang // Building and Environment. - 2021. - Vol. 205. - P. 108188. - DOI: 10.1016/j.buildenv.2021.108188.

[26] Bim and computer vision-based framework for fire emergency evacuation considering local safety performance / H. Deng, Z. Ou, G. Zhang [et al.] // Sensors. - 2021. - Vol. 21(110). - P. 3851. - DOI: 10.3390/s21113851.

[27] Interactive WebVR visualization for online fire evacuation training / F. Yan, Y. Hu, J. Jia [et al.] // Multimedia Tools and Applications. - 2020. - Vol. 79(41-42). - Pp. 31541-31565. - DOI: 10.1007/s11042-020-08863-0.

[28] Wang, C. Fire evacuation in metro stations: Modeling research on the effects of two key parameters / C. Wang, Y. Song // Sustainability (Switzerland). - 2020. - Vol. 12(2). - P. 684. - DOI: 10.3390/su12020684.

[29] Risk assessment model for building fires based on a Bayesian network / X. Shu, J. Yan, J. Hu, [et al.] // Qinghua Daxue Xuebao/Journal of Tsinghua University. - 2020. - Vol. 60(4). - Pp. 321-327. - DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.26.036.

[30] Probabilistic fire risk framework for optimizing construction site layout / R. El Meouche, M. Abunemeh, I. Hijazi [et al.] // Sustainability (Switzerland). - 2020. - Vol. 12(10). - P. 4065. - DOI: 10.3390/SU12104065.

[31] Suchy, P.T. The influence of the arrangement of passenger cars in indoor car parks on CFD calculations / P.T. Suchy, W. Węgrzyński//Bezpieczenstwo i Technika Pozarnicza. - 2018. - Vol. 52. - № 4. - Pp. 118-139. - DOI: 10.12845/bitp.52.4.2018.8.

[32] Strength test of the industrial building's load-bearing structures / S.A. Sazonova, S.D. Nikolenko, T.V. Zyazina [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. ICMSIT-III 2022: Metrological Support of Innovative Technologies, 2022. - P. 022016. - DOI: 10.1088/1742-6596/2373/2/022016.

[33] Behavior of dispersion-reinforced concrete under dynamic action / S.D. Nikolenko, S.A. Sazonova, V.F. Asminin [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. ICMSIT-III 2022: Metrological Support of Innovative Technologies, 2022. - P. 022006. - DOI: 10.1088/1742-6596/2373/2/022006.

[34] Condition monitoring of multi-apartment buildings / S. Sazonova, S. Nikolenko, E. Chernikov [et al.] // AIP Conference Proceedings. – 2022. - V. 2647. - P. 030018. - DOI: 10.1063/5.0104699.

[35] Inspection of project documentation during the construction of an apartment building / S. Sazonova, S. Nikolenko, A. Meshcheryakova [et al.] // AIP Conference Proceedings. – 2022. - V. 2647. - P. 030019. - DOI: 10.1063/5.0104700.
С. 34-47.

DOI: 10.12737/2219-0767-2023-16-2-48-61

С.А. Сазонова¹, Д.В. Сысоев¹, О.А. Соколова¹

Имитационно-стохастическое моделирование движения людских потоков при эвакуации людей из здания больницы

¹ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет (ВГТУ)», Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript., Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript., Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Приведены общие данные по пожарам в Воронежской области. Рассмотрена общая статистика по пожарам в лечебных учреждениях. Выполнена оценка пожарной безопасности на примере ВГКБСМП №10. Для этого приведены общие сведения об объекте исследования. Выполнен анализ причин возникновения пожаров в ВГКБСМП №10. Приведены необходимые исходные данные для расчёта времени эвакуации людей из здания больницы. Представлены правила эвакуации из ВГКБСМП №10. Рассмотрены существующие службы жизнеобеспечения и их задачи в случае пожара. Изложены особенности эвакуации из больниц в случае возникновения пожара людей с ограниченными возможностями. Рассмотрены закономерности движения людских потоков. Приведены схемы перемещения потока людей на границах соседних участков путей эвакуации, на которых обозначены наблюдатели и наблюдаемые в потоке люди. Исследовано движение людского потока через границу смежных участков пути, а также особенности слияния и разделения потоков. Рассмотрены возможные варианты слияния людских потоков. Рассмотрено имитационно-стохастическое моделирование движения потоков людей. Приведены результаты расчета времени эвакуации людей из ВГКБСМП №10. Вычисления проведены с помощью использования программы Фогард.
Ключевые слова — Имитационно-стохастическое моделирование, численные расчеты, пожарная безопасность, статистика, движение людских потоков, эвакуация, здание больницы.
[1] Холщевников, В.В. Эвакуация и поведение людей при пожарах / В.В. Холщевников, Д.А. Самошин. – М. : Академия ГПС МЧС России, 2009. – 212 с.

[2] Предтеченский, В.М. Проектирование зданий с учетом организации движения людских потоков / В.М. Предтеченский, А.И. Милинский. – М. : Стройиздат, 1979. – 375 с.

[3] Приказ МЧС России от 30.06.2009 N 382 "Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности". – М., 2009. – 66 с.

[4] Sazonova, S.A. Control of load-bearing structures of technological overpasses / S.A. Sazonova, S.D. Nikolenko, A.A. Osipov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2022. - V. 988(5). - P. 052012. - DOI: 10.1063/5.0093524.

[5] Sazonova, S.A. Monitoring concrete road pavement damages / S.A. Sazonova, S.D. Nikolenko, N.V. Akamsina // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2022. - V. 988(5). - P. 052054. - DOI: 10.1088/1755-1315/988/5/052054.

[6] Assessment of the load-bearing capacity of materials and structures using a finite element model / S.A. Sazonova, T.V. Zyazina, G.I. Smetankina [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. – 2022. - V. 2388(1). - P. 012059. - DOI:10.1088/1742-6596/2388/1/012059.

[7] Ecologically safe construction of monolithic concrete structures / S.D. Nikolenko, V.Y. Manohin, I.V. Mihnevich, M.V. Manohin // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Construction and Architecture: Theory and Practice of Innovative Development" (CATPID-2020). - 2020. - P. 052068. - DOI: 10.1088/1757-899X/913/5/052068.

[8] Measures to improve the performance of concrete of rein-forced concrete supports of technological overpasses / S.D. Nikolenko, S.A. Sazonova, N.V. Akamsina [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. V International Scientific Conference on Agribusiness, Environmental Engineering and Biotechnologies. - 2021. - P. 052036. - DOI: 10.1088/1755-1315/839/5/052036.

[9] Evdokimova, S.A. Segmentation of store customers to increase sales using ABC-XYZ-analysis and clustering methods / S.A. Evdokimova // Journal of Physics: Conference Series. - 2021. - P. 012117. - DOI: 10.1088/1742-6596/2032/1/012117.

[10] Dust control of workplaces from bulk materials / S.A. Sazonova, S.D. Nikolenko, E. Vysotskaya [et al.] // AIP Conference Proceedings. Proceedings of the III International Conference on Advanced Technologies in Materials Science, Mechanical and Automation Engineering. - 2021. - P. 060028. - DOI: 10.1063/5.0072036.

[11] Control of the formation of defects in brickwork of buildings / S. Sazonova, S. Nikolenko, S. Dorokhin, D. Sysoev // AIP Conference Proceedings. - 2022. - V. 2467- P. 020023. - DOI: 10.1063/5.0093524.

[12] Weld defects and automation of methods for their detection / S.A. Sazonova, S.D. Nikolenko, A.A. Osipov [et al.] // IOP Conference Series. Krasnoyarsk Science and Technology City Hall. Krasnoyarsk, Russian Federation, 2021. - P. 22078. - DOI: 10.1088/1742-6596/1889/2/022078.

[13] Evaluation of the effect of fermentation conditions on the functional and technological characteristics of the semifinished meat product / Yu.A. Safonova, A.V. Skrypnikov, E.N. Kovaleva [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International Conference on Production and Processing of Agricultural Raw Materials (P2ARM 2021). - 2022. - P. 012049. - DOI: 10.1088/1755-1315/1052/1/012049.

[14] Example of integrating e-learning platforms with social network for create effective training courses / O.Y. Lavlinskaya, O.V. Kuripta, F.A. Desyatirikov [et al.] // Proceedings of the 2022 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus 2022. - 2022. - Pp. 48-52. - DOI: 10.1109/ElConRus54750.2022.9755510.

[15] Development of an operational quality management application for the production process / Yu.A. Safonova, A.V. Lemeshkin, A.N. Pegina, S.S. Rylev // AIP Conference Proceedings. Krasnoyarsk Scientific Centre of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences. Melville, New York, United States of America. - 2021. - P. 70031. -DOI: 10.1063/5.0071375.

[16] Study of the production process of extruded feed and evaluation of the quality of the resulting product using software methods / E.N. Kovaleva, Yu.A. Safonova, A.V. Lemeshkin [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International Conference on Production and Processing of Agricultural Raw Materials (P2ARM 2021). - 2022. - P. 012139. -. DOI: 10.1088/1755-1315/1052/1/012139.

[17] Novikov, A.I. Grading of Scots pine seeds by the seed coat color: how to optimize the engineering parameters of the mobile optoelectronic device / A.I. Novikov, V.K. Zolnikov, T.P. Novikova // Inventions. - 2021. - V. 6, № 1. - P. 7. - DOI: 10.3390/inventions6010007.

[18] Methods of assessing the effectiveness of reforestation based on the theory of fuzzy sets / A. Kuzminov, L. Sakharova, M. Stryukov, V.K. Zolnikov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. "International Forestry Forum "Forest Ecosystems as Global Resource of the Biosphere: Calls, Threats, Solutions". - 2020. - P. 012007. - DOI: 10.1088/1755-1315/595/1/012007.

[19] Sakharova, L. Methodology for assessing the sustainability of agricultural production, taking into account its economic efficiency / L. Sakharova, M. Stryukov, V.K. Zolnikov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International scientific and practical conference "Forest ecosystems as global resource of the biosphere: calls, threats, solutions" (Forestry-2019). - 2019. - P. 012019. - DOI: 10.1088/1755-1315/392/1/012019.

[20] Belokurov, V.P. Modeling passenger transportation processes using vehicles of various forms of ownership / V.P. Belokurov, S.V. Belokurov, V.K. Zolnikov // Transportation Research Procedia. - 2018. - Pp. 44-49. - DOI: 10.1016/j.trpro.2018.12.041.

[21] Formation of the predicted training parameters in the form of a discrete information stream / T.E. Smolentseva, V.I. Sumin, V.K. Zolnikov, V.V. Lavlinsky // Journal of Physics: Conference Series. - 2018. - P. 012045. - DOI: 10.1088/1742-6596/973/1/012045.

[22] Methods of multi-criteria optimization in problems of simulation of trucking industry / S.V. Belokurov, V.P. Belokurov, V.K. Zolnikov, O.N. Cherkasov // Transportation Research Procedia. 12th International Conference "Organization and Traffic Safety Management in Large Cities", SPbOTSIC 2016. - 2017. - Pp. 47-52. - DOI: 10.1016/j.trpro.2017.01.010.

[23] Kubicka, K. Influence of the thermal insulation type and thickness on the structure mechanical response under fire conditions / K. Kubicka, U. Pawlak, U. Radoń //Applied Sciences (Switzerland). - 2019. - Vol. 9(13). - P. 2606. - DOI: 10.3390/app9132606.

[24] Modeling evacuation dynamics on stairs by an extended optimal steps model / Y. Zeng, W. Song, F. Huo, G. Vizzari // Simulation Modelling Practice and Theory. - 2018. - Vol. 84. - Pp. 177-189. - DOI: 10.1016/j.simpat.2018.02.001.

[25] Fire risk assessment for building operation and maintenance based on BIM technology / L. Wang, W. Li, W. Feng, R. Yang // Building and Environment. - 2021. - Vol. 205. - P. 108188. - DOI: 10.1016/j.buildenv.2021.108188.

[26] Bim and computer vision-based framework for fire emergency evacuation considering local safety performance / H. Deng, Z. Ou, G. Zhang [et al.] // Sensors. - 2021. - Vol. 21(110). - P. 3851. - DOI: 10.3390/s21113851.

[27] Interactive WebVR visualization for online fire evacuation training / F. Yan, Y. Hu, J. Jia [et al.] // Multimedia Tools and Applications. - 2020. - Vol. 79(41-42). - Pp. 31541-31565. - DOI: 10.1007/s11042-020-08863-0.

[28] Wang, C. Fire evacuation in metro stations: Modeling research on the effects of two key parameters / C. Wang, Y. Song // Sustainability (Switzerland). - 2020. - Vol. 12(2). - P. 684. - DOI: 10.3390/su12020684.

[29] Risk assessment model for building fires based on a Bayesian network / X. Shu, J. Yan, J. Hu, [et al.] // Qinghua Daxue Xuebao/Journal of Tsinghua University. - 2020. - Vol. 60(4). - Pp. 321-327. - DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.26.036.

[30] Probabilistic fire risk framework for optimizing construction site layout / R. El Meouche, M. Abunemeh, I. Hijazi [et al.] // Sustainability (Switzerland). - 2020. - Vol. 12(10). - P. 4065. - DOI: 10.3390/SU12104065.

[31] Suchy, P.T. The influence of the arrangement of passenger cars in indoor car parks on CFD calculations / P.T. Suchy, W. Węgrzyński//Bezpieczenstwo i Technika Pozarnicza. - 2018. - Vol. 52. - № 4. - Pp. 118-139. - DOI: 10.12845/bitp.52.4.2018.8.

[32] Strength test of the industrial building's load-bearing structures / S.A. Sazonova, S.D. Nikolenko, T.V. Zyazina [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. ICMSIT-III 2022: Metrological Support of Innovative Technologies, 2022. - P. 022016. - DOI: 10.1088/1742-6596/2373/2/022016.

[33] Behavior of dispersion-reinforced concrete under dynamic action / S.D. Nikolenko, S.A. Sazonova, V.F. Asminin [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. ICMSIT-III 2022: Metrological Support of Innovative Technologies, 2022. - P. 022006. - DOI: 10.1088/1742-6596/2373/2/022006.

[34] Condition monitoring of multi-apartment buildings / S. Sazonova, S. Nikolenko, E. Chernikov [et al.] // AIP Conference Proceedings. – 2022. - V. 2647. - P. 030018. - DOI: 10.1063/5.0104699.

[35] Inspection of project documentation during the construction of an apartment building / S. Sazonova, S. Nikolenko, A. Meshcheryakova [et al.] // AIP Conference Proceedings. – 2022. - V. 2647. - P. 030019. - DOI: 10.1063/5.0104700.
С. 48-61.

DOI: 10.12737/2219-0767-2023-16-2-62-74

С.А. Сазонова¹, Д.В. Сысоев¹, О.А. Соколова¹

Математическое моделирование индивидуально-поточного движения людей из здания роддома при пожаре

¹ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет (ВГТУ)», Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript., Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript., Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Приведены данные статистики по количеству пожаров и погибших людей на пожарах в РФ за рассматриваемый период и по объектам возникновения пожаров. Рассмотрены основы пожарной безопасности роддомов. Выполнена оценка пожарной безопасности рассматриваемого роддома. Приведены данные по системе противопожарной защите здания роддома, по применяемым системам противодымной защиты и сигнализации, по противопожарному водоснабжению, а также сведения о характеристиках электроснабжения, отопления и вентиляции. Представлены математические модели, применяемые для расчета времени эвакуации людей из рассматриваемого здания роддома. Рассмотрена координатная схема возможного варианта размещения людей, находящихся в заданный момент времени на путях эвакуации. Анализируется возможная плотность потока эвакуирующихся людей в потоке в пределах рассматриваемого эвакуационного участка. Приведены основные расчетные формулы, применяемые при проектировании зданий с учетом организации движения людских потоков. Применялся программой комплекс Фогард, реализующий индивидуально-поточную модель, разработанный на основе математической модели индивидуально-поточного движения людей из здания. В качестве исходных данных для проведения расчетов использовался разработанный план эвакуации типового этажа. В итоге достигнута основная цель работы, заключающаяся в проведении анализа движения людских потоков и выяснении расчетного времени, которое необходимо для спасения эвакуируемых из здания роддома.
Ключевые слова — Математическое моделирование, численные расчеты, пожарная безопасность, статистика, индивидуально-поточное движение людей, эвакуация, здание роддома.
[1] Предтеченский, В.М. Проектирование зданий с учетом организации движения людских потоков / В.М. Предтеченский, А.И. Милинский. – М.: Стройиздат, 1979. – 375 с.

[2] Приказ МЧС России от 30.06.2009 N 382 "Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности". – М., 2009. – 66 с.

[3] Холщевников, В.В. Эвакуация и поведение людей при пожарах / В.В. Холщевников, Д.А. Самошин. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2009. – 212 с.

[4] Sazonova, S.A. Control of load-bearing structures of technological overpasses / S.A. Sazonova, S.D. Nikolenko, A.A. Osipov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2022. - V. 988(5). - P. 052012. - DOI: 10.1063/5.0093524.

[5] Sazonova, S.A. Monitoring concrete road pavement damages / S.A. Sazonova, S.D. Nikolenko, N.V. Akamsina // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2022. - V. 988(5). - P. 052054. - DOI: 10.1088/1755-1315/988/5/052054.

[6] Assessment of the load-bearing capacity of materials and structures using a finite element model / S.A. Sazonova, T.V. Zyazina, G.I. Smetankina [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. – 2022. - V. 2388(1). - P. 012059. - DOI:10.1088/1742-6596/2388/1/012059.

[7] Ecologically safe construction of monolithic concrete structures / S.D. Nikolenko, V.Y. Manohin, I.V. Mihnevich, M.V. Manohin // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Construction and Architecture: Theory and Practice of Innovative Development" (CATPID-2020). - 2020. - P. 052068. - DOI: 10.1088/1757-899X/913/5/052068.

[8] Measures to improve the performance of concrete of rein-forced concrete supports of technological overpasses / S.D. Nikolenko, S.A. Sazonova, N.V. Akamsina [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. V International Scientific Conference on Agribusiness, Environmental Engineering and Biotechnologies. - 2021. - P. 052036. - DOI: 10.1088/1755-1315/839/5/052036.

[9] Evdokimova, S.A. Segmentation of store customers to increase sales using ABC-XYZ-analysis and clustering methods / S.A. Evdokimova // Journal of Physics: Conference Series. - 2021. - P. 012117. - DOI: 10.1088/1742-6596/2032/1/012117.

[10] Dust control of workplaces from bulk materials / S.A. Sazonova, S.D. Nikolenko, E. Vysotskaya [et al.] // AIP Conference Proceedings. Proceedings of the III International Conference on Advanced Technologies in Materials Science, Mechanical and Automation Engineering. - 2021. - P. 060028. - DOI: 10.1063/5.0072036.

[11] Control of the formation of defects in brickwork of buildings / S. Sazonova, S. Nikolenko, S. Dorokhin, D. Sysoev // AIP Conference Proceedings. - 2022. - V. 2467- P. 020023. - DOI: 10.1063/5.0093524.

[12] Weld defects and automation of methods for their detection / S.A. Sazonova, S.D. Nikolenko, A.A. Osipov [et al.] // IOP Conference Series. Krasnoyarsk Science and Technology City Hall. Krasnoyarsk, Russian Federation, 2021. - P. 22078. - DOI: 10.1088/1742-6596/1889/2/022078.

[13] Evaluation of the effect of fermentation conditions on the functional and technological characteristics of the semifinished meat product / Yu.A. Safonova, A.V. Skrypnikov, E.N. Kovaleva [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International Conference on Production and Processing of Agricultural Raw Materials (P2ARM 2021). - 2022. - P. 012049. - DOI: 10.1088/1755-1315/1052/1/012049.

[14] Example of integrating e-learning platforms with social network for create effective training courses / O.Y. Lavlinskaya, O.V. Kuripta, F.A. Desyatirikov [et al.] // Proceedings of the 2022 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus 2022. - 2022. - Pp. 48-52. - DOI: 10.1109/ElConRus54750.2022.9755510.

[15] Development of an operational quality management application for the production process / Yu.A. Safonova, A.V. Lemeshkin, A.N. Pegina, S.S. Rylev // AIP Conference Proceedings. Krasnoyarsk Scientific Centre of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences. Melville, New York, United States of America. - 2021. - P. 70031. -DOI: 10.1063/5.0071375.

[16] Study of the production process of extruded feed and evaluation of the quality of the resulting product using software methods / E.N. Kovaleva, Yu.A. Safonova, A.V. Lemeshkin [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International Conference on Production and Processing of Agricultural Raw Materials (P2ARM 2021). - 2022. - P. 012139. -. DOI: 10.1088/1755-1315/1052/1/012139.

[17] Novikov, A.I. Grading of Scots pine seeds by the seed coat color: how to optimize the engineering parameters of the mobile optoelectronic device / A.I. Novikov, V.K. Zolnikov, T.P. Novikova // Inventions. - 2021. - V. 6, № 1. - P. 7. - DOI: 10.3390/inventions6010007.

[18] Methods of assessing the effectiveness of reforestation based on the theory of fuzzy sets / A. Kuzminov, L. Sakharova, M. Stryukov, V.K. Zolnikov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. "International Forestry Forum "Forest Ecosystems as Global Resource of the Biosphere: Calls, Threats, Solutions". - 2020. - P. 012007. - DOI: 10.1088/1755-1315/595/1/012007.

[19] Sakharova, L. Methodology for assessing the sustainability of agricultural production, taking into account its economic efficiency / L. Sakharova, M. Stryukov, V.K. Zolnikov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International scientific and practical conference "Forest ecosystems as global resource of the biosphere: calls, threats, solutions" (Forestry-2019). - 2019. - P. 012019. - DOI: 10.1088/1755-1315/392/1/012019.

[20] Belokurov, V.P. Modeling passenger transportation processes using vehicles of various forms of ownership / V.P. Belokurov, S.V. Belokurov, V.K. Zolnikov // Transportation Research Procedia. - 2018. - Pp. 44-49. - DOI: 10.1016/j.trpro.2018.12.041.

[21] Formation of the predicted training parameters in the form of a discrete information stream / T.E. Smolentseva, V.I. Sumin, V.K. Zolnikov, V.V. Lavlinsky // Journal of Physics: Conference Series. - 2018. - P. 012045. - DOI: 10.1088/1742-6596/973/1/012045.

[22] Methods of multi-criteria optimization in problems of simulation of trucking industry / S.V. Belokurov, V.P. Belokurov, V.K. Zolnikov, O.N. Cherkasov // Transportation Research Procedia. 12th International Conference "Organization and Traffic Safety Management in Large Cities", SPbOTSIC 2016. - 2017. - Pp. 47-52. - DOI: 10.1016/j.trpro.2017.01.010.

[23] Kubicka, K. Influence of the thermal insulation type and thickness on the structure mechanical response under fire conditions / K. Kubicka, U. Pawlak, U. Radoń //Applied Sciences (Switzerland). - 2019. - Vol. 9(13). - P. 2606. - DOI: 10.3390/app9132606.

[24] Modeling evacuation dynamics on stairs by an extended optimal steps model / Y. Zeng, W. Song, F. Huo, G. Vizzari // Simulation Modelling Practice and Theory. - 2018. - Vol. 84. - Pp. 177-189. - DOI: 10.1016/j.simpat.2018.02.001.

[25] Fire risk assessment for building operation and maintenance based on BIM technology / L. Wang, W. Li, W. Feng, R. Yang // Building and Environment. - 2021. - Vol. 205. - P. 108188. - DOI: 10.1016/j.buildenv.2021.108188.

[26] Bim and computer vision-based framework for fire emergency evacuation considering local safety performance / H. Deng, Z. Ou, G. Zhang [et al.] // Sensors. - 2021. - Vol. 21(110). - P. 3851. - DOI: 10.3390/s21113851.

[27] Interactive WebVR visualization for online fire evacuation training / F. Yan, Y. Hu, J. Jia [et al.] // Multimedia Tools and Applications. - 2020. - Vol. 79(41-42). - Pp. 31541-31565. - DOI: 10.1007/s11042-020-08863-0.

[28] Wang, C. Fire evacuation in metro stations: Modeling research on the effects of two key parameters / C. Wang, Y. Song // Sustainability (Switzerland). - 2020. - Vol. 12(2). - P. 684. - DOI: 10.3390/su12020684.

[29] Risk assessment model for building fires based on a Bayesian network / X. Shu, J. Yan, J. Hu, [et al.] // Qinghua Daxue Xuebao/Journal of Tsinghua University. - 2020. - Vol. 60(4). - Pp. 321-327. - DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.26.036.

[30] Probabilistic fire risk framework for optimizing construction site layout / R. El Meouche, M. Abunemeh, I. Hijazi [et al.] // Sustainability (Switzerland). - 2020. - Vol. 12(10). - P. 4065. - DOI: 10.3390/SU12104065.

[31] Suchy, P.T. The influence of the arrangement of passenger cars in indoor car parks on CFD calculations / P.T. Suchy, W. Węgrzyński//Bezpieczenstwo i Technika Pozarnicza. - 2018. - Vol. 52. - № 4. - Pp. 118-139. - DOI: 10.12845/bitp.52.4.2018.8.

[32] Strength test of the industrial building's load-bearing structures / S.A. Sazonova, S.D. Nikolenko, T.V. Zyazina [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. ICMSIT-III 2022: Metrological Support of Innovative Technologies, 2022. - P. 022016. - DOI: 10.1088/1742-6596/2373/2/022016.

[33] Behavior of dispersion-reinforced concrete under dynamic action / S.D. Nikolenko, S.A. Sazonova, V.F. Asminin [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. ICMSIT-III 2022: Metrological Support of Innovative Technologies, 2022. - P. 022006. - DOI: 10.1088/1742-6596/2373/2/022006.

[34] Condition monitoring of multi-apartment buildings / S. Sazonova, S. Nikolenko, E. Chernikov [et al.] // AIP Conference Proceedings. – 2022. - V. 2647. - P. 030018. - DOI: 10.1063/5.0104699.

[35] Inspection of project documentation during the construction of an apartment building / S. Sazonova, S. Nikolenko, A. Meshcheryakova [et al.] // AIP Conference Proceedings. – 2022. - V. 2647. - P. 030019. - DOI: 10.1063/5.0104700.
С. 62-74.

DOI: 10.12737/2219-0767-2023-16-2-75-84

Е.А. Шипилова¹, О.Ю. Лавлинская¹, Д.В. Игнатов¹

Модель комплектования мобильного комплекса оптимальным составом телекоммуникационного оборудования для обслуживания и ремонта объектов в сложноорганизованных системах

¹Военный учебно-научный центр военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского И Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж), Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Вопросы оптимальной организации функционирования сложноорганизованных систем находятся в компетенции субъектов управления, которые нуждаются в проблемно-ориентированном инструментарии в виде моделей анализа и синтеза организационных структур. В статье рассмотрен подход к синтезу оптимального состава мобильного комплекса, как подсистемы сложноорганизованной критически важной систем. Сформулирована задача комплектования мобильного комплекса оптимальным составом телекоммуникационного оборудования для обслуживания и ремонта объектов. Предложена математическая модель поставленной задачи. Модель классифицирована как многоиндексная открытая задача о назначениях с недопустимыми назначениями. Данный тип задачи относится к транспортным задачам линейного программирования. Рассмотрены методы приведения задачи к закрытому типу, предложены эквивалентные преобразования матрицы назначений, сводящие задачу к линейной модели. Вводом на модель дополнительных ограничений учитывается влияние недопустимых назначений. Для реализации математической модели предложен метод решения на основе «жадных» алгоритмов. Математическая модель реализована в виде программного приложения, показавшего достоверность получаемых результатов, универсальность и высокую устойчивость к изменению входных данных.
Ключевые слова — Сложноорганизованные системы, задача о назначениях, многоиндексная задача, открытая задача, задача с недопустимыми назначениями, задачи оптимизации, транспортная задача, линейное программирование, матрица назначений, целевая функция, венгерский метод, метод Мака, «жадные» алгоритмы.
[1] Лавлинская, О.Ю. Направления повышения эффективности управленческой деятельности органов государственной власти и местного самоуправления / О.Ю. Лавлинская, Ю.С. Сова // Cборник материалов V Международной научно-практической конференции. – Алчевск: ГОУ ВО ЛНР «ЛГУ им. В. Даля», 2023. – C. 408–416.

[2] The Comparison of the Metaheuristic Algorithms Performances on Airport Gate Assignmnet Problem / A. Aktel, B. Yagmahan, T. Özcan [et al.] // Transportation Research Procedia. – 2017. – Vol. 22. -Pp. 469-478. - DOI: 10.1016/j.trpro.2017.03.061.

[3] Probability Model of Situational Decision-Making under the Influence of Subjective Factors / O.Y. Lavlinskaya [et al.] // Proceedings of the 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus. – 2021. - Pp. 502-506. - DOI: 10.1109/ElConRus51938.2021.9396589.

[4] Liles, J.M. Improving defensive air battle management by solving a stochastic dynamic assignment problem via approximate dynamic programming / J.M. Liles, M.J. Robbins, B.J. Lunday // European Journal of Operational Research. – 2023. - Vol. 305, I. 3. – Pp. 1435-1449. – DOI: 10.1016/j.ejor.2022.06.031.

[5] Балашова, И.Ю. Модели и алгоритмы решения обобщенных задач о назначениях / магистерская диссертация. – URL: https://habr.com/ru/post/63982/ (дата обращения 13.02.2023).

[6] Коркишко, Н.М. Приближенные алгоритмы решения некоторых многоиндексных задач о назначениях : автореферат дис. канд. физ.-мат. наук.: 01.01.09 – Новосибирск, 2003. – 20 с.

[7] Bouzekri, H. An integrated Decision Support System for planning production, storage and bulk port operations in a fertilizer supply chain / H. Bouzekri, N. Bara, G. Alpan, V. Giard // International Journal of Production Economics. – 2022. – Pp. 108561. – DOI: 10.1016/j.ijpe.2022.108561.

[8] Хыдырова, Г.Д. Математическая модель задачи о назначениях и возможности ее использования при принятии управленческих решений / Г.Д. Хыдырова, А.Ю. Душкина, А.Г. Савина // Научные записки ОрелГИЭТ. – 2014. – № 1 (7). – С. 305-310.

[9] Fontes, D.B.M.M. Joint production and transportation scheduling in flexible manufacturing systems / D.B.M.M. Fontes, S.M. Homayouni // Journal of Global Optimization. – 2019. – Vol.784. – Pp. 879–908. – DOI: 10.1007/s10898-018-0681-7.

[10] Малюгина, О.А. Использование задачи о назначениях при решении проблемы формирования штатов / О.А. Малюгина, Г.Д. Чернышова // Вестник Факультета прикладной математики, информатики и механики. – 2010. – № 8.– С. 141-148.

[11] Коган, Д.И. Концепции и алгоритмы решения многокритериальных модификаций задачи о назначениях / Д.И. Коган, Ю.С. Федосенко, Д.А. Хандурин // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. – 2018. – № 53. – С. 25-36.

[12] Модель и алгоритмизация оптимизационной задачи о назначениях в условиях дополнительных ограничений / Р.Ю. Кордюков, Р.В. Допира, А.В. Иванова [et al.] // Программные продукты и системы. – 2016. – № 2 (114). – С. 16-22.

[13] Goyala, S. An evaluation of the productivity change in public transport sector using DEA-based model / S. Goyala, Sh. Agarwala, T. Mathura // Management Science Letters. – 2022. – Vol. 12. – Pp. 125–136. – DOI: 10.5267/j.msl.2021.10.001.

[14] Srinivasan, S A Heuristic Approach to Obtain an Optimal Solution for Transportation Problem Using Assignment / S. Srinivasan, N. Srinivasan // Taga Journal. – 2018. – Vol. 14. - Pp. 1862-1870.

[15] Frieze, A. Efficient Algorithms For Three-Dimensional Axial and Planar Random Assignment Problems / A. Frieze , G. Sorkin // Random Struct. Algorithms. – 2015. – № 46/1. – Pp. 160-196. – DOI: 10.48550/arXiv.1008.0390.

[16] Reyes, J.J.R. The Storage Location Assignment Problem: A Literature Review / J.J.R. Reyes, E.L. Solano-Charris, J.R. Montoya-Torres // International Journal of Industrial Engineering Computations. – 2019. – Vol. 10. – Pp. 199-224. – DOI: 10.5267/j.ijiec.2018.8.001.

[17] Salehi, K. An approach for solving multi-objective assignment problemwith interval parameters / K. Salehi // Management Science Letters. – 2017. – Vol. 4. – Pp. 2155 –2160.

[18] Arjomandia, M.A. Selecting maintenance strategy in a combined cycle power plant: An AHP model utilizing BOCR technique / M.A. Arjomandia, B. Mosallanezhadb // Management Science Letters. – 2022. – Vol. 12. – Pp. 153-164. – DOI: 10.5267/j.msl.2022.2.004.

[19] Kammerdiner, A. Multidimensional Assignment Problem for Multipartite Entity Resolution / A. Kammerdiner, A. Semenov, E.L. Pasiliao // Journal of Global Optimization. – 2022. – Vol. 84. – Pp. 491–523. – DOI: 10.48550/arXiv.2112.03346.

[20] An interleaved depth-first search method for the linear optimization problem with disjunctive constraints / Yi. Lyu, L. Chen, Ch. Zhang [et al.] // Journal of Global Optimization. – 2018. – Vol. 70. – Pp. 737-756. – DOI: 10.1007/s10898-017-0602-1.

[21] Медведева, О.А. Модели и алгоритмы решения многокритериальных задач о назначениях с дополнительными ограничениями : диссертация ... канд. физ.-мат. наук : 05.13.18 – Воронеж, 2013. – 159 с.

[22] Балашова, И.Ю. Модель и алгоритм решения задачи о назначениях с приоритетами / И.Ю. Балашова // Информационные технологии в науке и образовании : тр. VII Всерос. науч.-практ. конф. – Пенза: Изд-во ПГУ, 2020. – С. 80-82.

[23] Li, J. A dual approach to multi-dimensional assignment problems / J. Li, T. Kirubarajan, R. Tharmarasa [et al.] // Journal of Global Optimization. – 2021. – Vol. 81. – Pp. 691-716. – DOI: 10.1007/s10898-020-00988-8.

[24] Лелякова, Л. В. Прикладные задачи о назначениях (модели, алгоритмы решения) / Л. В. Лелякова, А. Г. Харитонова, Г. Д. Чернышова // Вестник Воронежского государственного университета. – 2019. – № 2. – С. 22-27.

[25] Homayouni, S.M. Production and transport scheduling in flexible job shop manufacturing systems / S.M. Homayouni, D.B.M.M. Fontes // Journal of Global Optimization. – 2021. – Vol. 79. – Pp. 463–502. – DOI: 10.1007/s10898-021-00992-6.
С. 75-84.

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

DOI: 10.12737/2219-0767-2023-16-2-85-93

С.А. Ильин¹, Д.Ю. Копейкин¹, О.В. Ласточкин¹, И.Е. Полунина¹, Д.С. Шипицин¹

Анализ влияния шин трассировки на результаты моделирования стандартных цифровых элементов по технологии КМОП 28 нм

¹АО «Научно-исследовательский институт молекулярной электроники», Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
В работе проведено исследование влияния шин трассировки на временные характеристики (длительность фронта и задержку переключения) стандартных цифровых элементов вследствие проявления LDE- и паразитных эффектов. Предложен набор специализированных тестовых структур для учёта таких эффектов в слоях от первого до четвертого металла включительно. Тестовые структуры представляет собой некоторые из возможных случаев взаимного расположения шин трассировки и топологии стандартной ячейки. Выполнены паразитная экстракция и характеризация получившегося нетлиста для каждой тестовой структуры. Комплект нетлистов с паразитными параметрами отхарактеризован с получением Liberty-файлов. Показано, что среднее отклонение временных характеристик составило от 1,8 до 3,9 % по сравнению с исходной структурой без шин трассировки. Наибольшее относительное отклонение по задержке переключения характерно для наименьшей нагрузочной ёмкости, тогда как от величины фронта относительное отклонение характеристик ячеек зависит сравнительно слабо. На основе проведённого исследования сформулированы рекомендации для модификации маршрута экстракции паразитных параметров стандартных цифровых элементов с учётом шин трассировки – для повышения точности их моделирования.
Ключевые слова — Библиотека стандартных цифровых элементов, шина трассировки, LDE-эффект, экстракция паразитных элементов, моделирование с учётом паразитных элементов.
[1] Шелепин, Н.А. Физические основы моделирования паразитных элементов КНИ КМОП СБИС / Н.А. Шелепин // Нано- и микросистемная техника. – 2015. – № 5(178). – С. 9-16.

[2] Красников, Г.Я. Возможности микроэлектронных технологий с топологическими размерами менее 5 нм / Г.Я. Красников // Наноиндустрия. – 2020. – Т. 13, № S5-1(102). – С. 13-19. – DOI: 10.22184/1993-8578.2020.13.5s.13.19.

[3] Особенности технологии, компонентов и библиотек уровня 28 нм / Г.Я. Красников, Н.А. Шелепин, Д.С. Шипицин, П.В. Игнатов // 5-я Международная научная конференция «Электронная компонентная база и микроэлектронные модули»: сборник тезисов. - Алушта, 2019. - С. 45-47.

[4] Власов, А.О. Оптимизация маршрута проектирования топологии высокопроизводительного блока по технологии 28нм / А.О. Власов, А.А. Горелов, Е.К. Эмин // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем. - 2018. - №1. - С. 38-44. - DOI: 10.31114/2078-7707-2018-1-38-44.

[5] A Multi-level Analog IC Design Flow for Fast Performance Estimation Using Template-based Layout Generators and Structural Models / B. Prautsch, T. Markwirth, F. Schenkel [et al.] // 2022 18th International Conference on Synthesis, Modeling, Analysis and Simulation Methods and Applications to Circuit Design (SMACD), Villasimius, Italy, 2022. - Pp. 1-4. – DOI: 10.1109/SMACD55068.2022.9816280.

[6] Reinforcement Learning Driven Physical Synthesis : (Invited Paper) / Z. He, L. Zhang, P. Liao [et al.] // 2020 IEEE 15th International Conference on Solid-State & Integrated Circuit Technology (ICSICT), Kunming, China, 2020. - Pp. 1-4. - DOI: 10.1109/ICSICT49897.2020.9278350.

[7] Efficient post-layout simulation method using Auto layout effect modification module in Reinforcement learning for optimizing circuit / J. Jeong, J. Yang, T. -H. Kim [et al.] // 2022 IEEE International Conference on Consumer Electronics-Asia (ICCE-Asia), Yeosu, Korea, 2022. - Pp. 1-3. - DOI: 10.1109/ICCE-Asia57006.2022.9954851.

[8] Kitamura, K. A two-step routing method with wire length budgeting for PTL routing of SFQ logic circuits / K. Kitamura, N. Takagi, K. Takagi // Journal of Physics: Conference Series. – 2019. – Vol. 1590. – P. 012043. – DOI: 10.1088/1742-6596/1590/1/012043.

[9] Рыжова, Д.И. Алгоритм межвентильного ресинтеза на транзисторном уровне для автоматизированного проектирования микроэлектронных схем / Д.И. Рыжова, Н.О. Васильев, Т.Д. Жукова // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем. - 2018. -№1. - С. 193-198. - DOI: 10.31114/2078-7707-2018-1-193-198.

[10] Железников, Д.А. Исследование механизма разрыва и перетрассировки на этапе топологического синтеза в базисе реконфигурируемых систем на кристалле / Д.А. Железников, М.А. Заплетина, В.М. Хватов // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем. - 2018. - №1. - С. 188-192. - DOI: 10.31114/2078-7707-2018-1-188-192.

[11] Лебедев, О.Б. Распределение соединений по слоям при многослойной глобальной трассировке / О.Б. Лебедев, Б.К. Лебедев, А.Н. Щелоков // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС). - 2022. - №3. - С. 24-31. - DOI: 10.31114/2078-7707-2022-3-24-31.

[12] Handling the Effects of Variability and Layout Parasitics in the Automatic Synthesis of LNAs / F. Passos [et al.] // 2018 15th International Conference on Synthesis, Modeling, Analysis and Simulation Methods and Applications to Circuit Design (SMACD), Prague, Czech Republic, 2018. - Pp. 1-164. - DOI: 10.1109/SMACD.2018.8434887.

[13] Transistor Placement for Automatic Cell Synthesis through Boolean Satisfiability / M. Cardoso, A. Bubolz, J. Cortadella [et al.] // 2020 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), Seville, Spain, 2020. – Pp. 1-5. - DOI: 10.1109/ISCAS45731.2020.9181137.

[14] Jo, K. Optimal Transistor Placement Combined with Global In-cell Routing in Standard Cell Layout Synthesis / K. Jo, T. Kim, // 2021 IEEE 39th International Conference on Computer Design (ICCD), Storrs, CT, USA, 2021. - Pp. 517-524. - DOI: 10.1109/ICCD53106.2021.00085.

[15] On the Exploration of Design Tradeoffs in Analog IC Placement with Layout-dependent Effects / R. Martins, N. Lourenço, R. Póvoa, N. Horta // 2019 16th International Conference on Synthesis, Modeling, Analysis and Simulation Methods and Applications to Circuit Design (SMACD), Lausanne, Switzerland, 2019. - Pp. 25-28. - DOI: 10.1109/SMACD.2019.8795297.

[16] Исследование и анализ изменения характеристик стандартных цифровых элементов на этапе размещения топологии для технологии КМОП 28 нм / С. А. Ильин, Д. Ю. Копейкин, О. В. Ласточкин [и др.] // Наноиндустрия. – 2021. – Т. 14, № S7(107). – С. 379-381. – DOI 10.22184/1993-8578.2021.14.7s.379.381.

[17] Надин, А.С. Метод повышения точности схемотехнического моделирования на основе учета LDE-параметров для технологии 28 нм / А.С. Надин, А.В. Тюрин, Д.С. Шипицин // Наноиндустрия. – 2020. – Т. 13. – № S4(99). – С. 350-352.

[18] Медведева, О.И. Исследование влияния LDE на выбор топологии стандартных ячеек по технологии 28 нм / О.И. Медведева, М.Ю. Семёнов, Ю.А. Титов // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС). - 2021. - № 3. - С. 152-158. - DOI: 10.31114/2078-7707-2021-3-152-158.

[19] Сравнительный анализ параметров стандартных цифровых элементов на примере библиотек в базисе технологии КМОП 28 нм / С.А. Ильин, Д.Ю. Копейкин, О.В. Ласточкин, Д.С. Шипицин // Наноиндустрия. – 2020. – Т. 13, № S4(99). – С. 268-271.

[20] Загидуллина, О.Р. Исследование LDE-эффектов и методов аттестации файлов DRC для субмикронных технологий 90-28 нм / О.Р. Загидуллина, А.С. Надин // Наноиндустрия. – 2020. – № S96-2. – С. 619-622. – DOI 10.22184/1993-8578.2020.13.3s.619.622.
С. 85-93.

DOI: 10.12737/2219-0767-2023-16-2-93-100

А.А. Осыкин¹, А.Г. Потупчик¹, К.А. Панышев¹

Verilog-A модель эффекта вымораживания примеси в LDD областях при криогенных температурах

¹АО «Научно-исследовательский институт молекулярной электроники», Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript., Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript., Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
В статье показана практическая реализация эффекта вымораживания примеси в слаболегированных областях стока и истока (LDD) в Verilog-A модели резистора. Данная модель разработана на основе теоретических представлений об эффекте вымораживания примеси при криогенных температурах и данных TCAD моделирования МОП транзистора. Данные TCAD моделирования были представлены набором необходимого минимума характеристик, а именно — проходными характеристиками n- и p-канальных транзисторов Id(Vg) в линейном режиме (Vd=0.1 В) и в температурном диапазоне от −200 °C до 27 °C для транзисторов, геометрическими размерами затвора 10 мкм × 10 мкм. Модель применима к использованию в составе макромодели МОП транзистора для КМОП технологического процесса на объёмном кремнии с напряжением питания 1.8 В и минимальной длиной канала транзистора 0.18 мкм. Поскольку модель разработана на основе ограниченного набора данных TCAD моделирования, то в представленном в статье варианте она является базой, на основе которой возможно построение уже геометрически масштабируемой модели, валидной во всём диапазоне напряжений на стоке, для последующего применения при проектировании.
Ключевые слова — SPICE, Verilog-A, КМОП, криогенные температуры, вымораживание примеси
[1] Метод валидации в кремнии библиотек стандартных цифровых элементов / С.А. Ильин, Д.Ю. Копейкин, О.В. Ласточкин [и др.] // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем. – 2020. – № 4. – С. 140-145.

[2] Определение параметров SPICE–моделей МОПТ при низких температурах (до минус 200 °C) / И. А. Харитонов, И. А. Четвериков, Е. Ю. Кузин, М. Р. Исмаил–Заде // Труды НИИСИ РАН. – 2017. – Т.7. – № 2. – С. 41-45.

[3] Бирюков, В.Н. Таблично-аналитическая модель полевого транзистора для криогенных температур / В.Н. Бирюков, А.М. Пилипенко, И.В. Семерник. – 2012.

[4] Zhao, H. Modeling of a standard 0.35 um CMOS technology operating from 77 K to 300 K / H. Zhao, X. Liu // Cryogenics. – 2014. – V. 59. – Pp. 49-59.

[5] Kan, J. A sub–circuit MOSFET model with a wide temperature range including cryogenic temperature / J. Kan, S. Weifeng, S. Longxing // Journal of Semiconductors. – 2011. – V. 32, № 6. – Pp. 1-6.

[6] Красников, Г.Я. Общая теория технологии и микроэлектроника: Ч. 2. Вопросы метода и классификации / Г.Я. Красников, Е.С. Горнев, И.В. Матюшкин // Электронная техника. Серия 3: Микроэлектроника. – 2017. – № 4(168). – C. 16-41.

[7] Beckers, A. Cryogenic MOS Transistor Model / A. Beckers, F. Jazaeri, C. Enz // IEEE Transactions on Electron Devices. – 2018. – V. 65, № 9. – P. 3617-3625.

[8] Cryo-CMOS Circuits and Systems for Quantum Computing Applications / B. Patra [et al.] // IEEE Journal of Solid-State Circuits. – 2018. – V. 53, № 1. – Pp. 309-321.

[9] Incandela, R.M. / Nanometer CMOS characterization and compact modeling at deep-cryogenic temperatures / R.M. Incandela // Proc. 47th Eur. Solid-State Device Res. Conf. (ESSDERC). – 2017. – Pp. 58–61.

[10] Balestra, F. Physics and performance of nanoscale semiconductor devices at cryogenic temperatures / F. Balestra, G. Ghibaudo // Semicond. Sci. Technol. – 2017. – V. 32, № 2. – P. 1-14.

[11] Steady-state over-current safe operation area (SOA) of the SiC MOSFET at cryogenic and room temperatures / X. Chen [et al.] // Cryogenics. – 2022. – V. 122 (10). – C. 103424. – DOI: 10.1016/j.cryogenics.2022.103424.

[12] Büttner, S. Characterization of a Si and GaN converter at cryogenic temperatures / S. Büttner, A. Nowak, M. März // Cryogenics. – 2022. – V. 128. – C. 103594. - DOI: 10.1016/j.cryogenics.2022.103594.

[13] Büttner, S. Profitability of low-temperature power electronics and potential applications / S. Büttner, M. März // Cryogenics. – 2021. – V. 121. – C. 103392. - DOI: 10.1016/j.cryogenics.2021.103392.

[14] Homulle, H. Cryogenic low-dropout voltage regulators for stable low-temperature electronics / H. Homulle, E. Charbon // Cryogenics. – 2018. – V. 95. – Pp. 11-17.

[15] Dongmin, K. Low-temperature characteristics of normally off AlGaN/GaN-on-Si gate-recessed MOSHFETs / D. Keum, H. Kim // Cryogenics. – 2018. – V. 93. – Pp. 51-55.

[16] Tayal, S. Study of temperature effect on junction less Si nanotube FET concerning analog/RF performance / S. Tayal, A. Nandi // Cryogenics. – 2018. – V. 92. – Pp. 71-75.

[17] MOSFET characterization and modeling at cryogenic temperatures / C. Luo [et al.] // Cryogenics. – 2019. – V. 98. – Pp. 12-17. - DOI: 10.1016/j.cryogenics.2018.12.009.

[18] Impact of LDD structures on the operation of silicon MOSFETs at low temperature / I.M. Hafez, G. Ghibaudo, F. Balestra, M. Haond // Solid–State Electronics. – 1995. – V. 38. – № 2. – Pp. 419-424.

[19] Beckers, A. Charactrerization and Modeling of 28–nm Bulk CMOS Technology Down to 4.2 K / A. Beckers, F. Jazaeri, C. Enz // Journal of the Electronic Devices Society. – 2018. – V. 6. – P. 1007-1018.

[20] Homulle, H. Cryogenic electronics for the read-out of quantum processors : doctoral thesis: 2019.05.01 / H. Homulle. – Delft, 2019. – 173 p. –DOI: 10.4233/uuid:e833f394-c8b1-46e2-86b8-da0c71559538.
С. 93-100.

DOI: 10.12737/2219-0767-2023-16-2-100-112

А.М. Соловьёв¹, Н.И. Сельвесюк², Е.Ю. Зыбин², В.М. Новиков², А.С Пикалов³, А.В. Толкачев^3,4

Оптическая сеть реального времени в задачи авионики

¹ГК «Ростех», АО Концерн «Созвездие»

²ФАУ «ГосНИИАС»

³ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет»

⁴ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»
В настоящей работе проведен анализ существующих подходов к построению отказоустойчивых бортовых систем на аппаратном и программном уровнях. Рассмотрены основные преимущества построения БИВС на базе компонентов волоконной оптики, в частности, для развертывания на ее основе единой интеллектуальной системы (ЕИС), производящей интеллектуальный вывод в случае возникновения нештатных ситуаций. Разработаны сценарии по парированию различных нештатных ситуаций на разных уровнях функционирования комплекса бортового оборудования (КБО), позволяющие повысить отказоустойчивость его систем и, как следствие, безопасность полета в целом. Разработаны алгоритмы реконфигурации БИВС в случае возникновения нештатных ситуаций, как в процессе полета, так и на земле. Предложены принципы формирования специализированной базы знаний информационной поддержки (СБЗИП) на основе эксплуатационной документации. С целью упрощения формализации знаний, хранящихся в СБЗИП, а также для упрощения модификации и дополнения СБЗИП при появлении новых данных, применяются методы логического программирования. Также предложены методики расчета характеристик конфигураций БИВС из СБЗИП. Разработаны методы динамического синтеза новых конфигураций БИВС, для нештатных ситуаций, возникающих в процессе эксплуатации ВС. Для решения задачи синтеза используется информация из пространства состояний, формализованная с помощью методов логического программирования. На основе нее производится построение полного графа системы с учетом ее избыточности и выполняется поиск-синтез наиболее подходящей архитектуры БИВС, позволяющей парировать возникшие отказы.
Ключевые слова — Архитектура распределённой информационной вычислительной сети, полностью оптическая сеть, динамическая реконфигурация, экспертная система, система поддержки принятия решения, нейроконтроллер, WDM-сеть, система на кристалле.
[1] Новиков, В.М. Решение задач интеллектуальной поддержки экипажа в части реконфигурации при КБО при отказах / В.М. Новиков // Сборник тезисов докладов VI Международной научно-практической конференции «АВИАТОР» (14–15 февраля 2019 года). – Воронеж, 2019. - С. 189-192.

[2] Kopetz, H. Real-Time Systems. Design Principles for Distributed Embedded Applications / H. Kopetz // Springer, 2011. – 376 p.

[3] Distributed Interrupt Signalling for SpaceWire Networks / S. Gorbachev, L. Koblyakova, Y. Sheynin, A. Stepanov, E. Suvorova, M. Suess // Proceedings of the 5th International SpaceWire Conference. – Gothnburg 2013. – Pp. 35-41.

[4] Koblyakova L. Asynchronous hard real time signals transmission in embedded networks / L. Koblyakova, Y. Sheynin, E. Suvorova // International Journal of Embedded and Real-Time Communication Systems. – 2014. – T. 5(4). – P. 24-44. - DOI: 10.4018/IJERTCS.2014100102.

[5] Коблякова, Л.В. Задачи сигналов жесткого реального времени во встроенных системах и бортовых сетях / Л.В. Коблякова, С.В. Горбачев // Научная сессия ГУАП : сборник докладов. – Санкт-Петербург, 2016. – С. 79-87.

[6] Sheinin, Y. SpaceWire technology for parallel systems and onboard distributed systems / Y. Sheinin, T. Solokhina, Y. Petrichkovich // Electronics: science, technology, business. - 2006. - №. 5. - P. 64-75.

[7] Optimizing Extensibility in Hard Real-Time Distributed Systems / Q. Zhu [et al.] // Real-Time and Embedded Technology and Applications, IEEE Transactions on Industrial Informatics. – 2010. – T. 6(4). – Pp. 621-636. - DOI: 10.1109/TII.2010.2053938.

[8] Zhu, X. Multi-Dimensional Scheduling for Real-Time Tasks on Heterogeneous Clusters / X. Zhu, P. Lu. // Journal of Computer Science and Technology. – 2009. – Vol. 24, Is. 3. – Pp. 434–446.

[9] Steen, M. A brief introduction to distributed systems / M. Steen, A.S. Tanenbaum // Computing. – 2016. – Vol. 98, Is. 10. – Pp. 967–1009.

[10] Aydin H. Power-aware scheduling for periodic real-time tasks / H. Aydin, R. Melhem, D. Mossé, P. Mejía-Alvarez // IEEE Transactions on Computers. – 2004. – T. 53(5). – Pp. 584-600.

[11] Scheduling Mechanisms for SpaceWire Networks / I. Korobkov, E. Podgornova, D. Raszhivin [et al.] // 2015 17th Conference of Open Innovations Association (FRUCT), Yaroslavl, Russia. – 2015. - Pp. 82-88. - DOI: 10.1109/FRUCT.2015.7117976.

[12] SpaceFibre Draft H1 / S. Parkes, A. Ferrer-Florit, A. Gonzalez, C. McClements / Space Technology Centre, University of Dundee, 2013.

[13] Специализированный нейроконтроллер аппаратной поддержки принятия решений / А.М. Соловьёв, М.Е. Семёнов, И.Б. Мищенко, В.М. Новиков // Сборник трудов Международной научно-практической конференции «АВИАТОР», 11–12 февраля 2021 г. – Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», 2021.

[14] Wei, M.Y. Design of a DSP-based motion-cueing algorithm using the kinematic solution for the 6-DoF motion platform / M.Y. Wei // Aerospace. – 2022. – V. 9. – C. 203.

[15] Chen K. Simulation platform for SINS/GPS integrated navigations system of hypersonic vehicles based on flight mechanics / K. Chen, F. Shen, J. Zhou, X. Wu // Sensors 2020. – T. 20(18). – C. 5418. – DOI: 10.3390/s20185418.

[16] Design and control of a multi-axis servo motion chair system based on a microcontroller / M.Y. Wei [et al.]// Energies. – 2022. – V. 15(12). – C. 4401. - DOI: 10.3390/en15124401.

[17] Robotic experimental setup with a Stewart platformto emulate underwater vehicle-manipulator systems / K.A. Cetin, H. Tugal, Y. Petillot [et al.] // Sensors. – 2022. – V. 22(15). – C. 5827. - DOI: 10.3390/s22155827.

[18] Increasing motion fidelity in driving simulators using a fuzzy-based washout filter. / H. Asadi, C.P. Lim, S. Mohamed [et al.] // IEEE Transactions on Intelligent Vehicles. – 2019. – Vol. 4(2). – Pp. 298-308. – DOI: 10.1109/TIV.2019.2904388.

[19] Golebiewski, M. Flight simulator’s energy consumption depending on the conditions of the air operation / M. Golebiewski, M. Galant-Golebiewska; R. Jasinksi // Energies. – 2022. – Vol. 15(2). – C. 580. - DOI: 10.3390/en15020580.

[20] Design, Analysis, and Implementation of a Four-DoF Chair Motion Mechanism / M.Y. Wei, Y.L. Yeh, S.W. Chen [et al.] // IEEE Access. – 2021. – Vol. 9. – Pp. 124986–124999. - doi: 10.1109/ACCESS.2021.3109974.

[21] Air traffic complexity recognition based on complex networks. / M.G. Wu, Z.L. Ye, X.X. Wen, X. Jiang // J. Beijing Univ. Aeronaut. Astronaut. – 2020. – Vol. 46. – Pp. 839–850.

[22] Identification of key flight conflict nodes based on complex network theory / M. Wu, Z. Wang, X. Gan [et al.] // J. Northwestern Polytech. Univ. – 2020. – Vol. 38. – Pp. 279–287.

[23] Control- aircraft state interdependent network model and characteristic analysis / A. Li, D.M. Nie, X.X. Wen [et al.] // J. Beijing Univ. Aeronaut. Astronaut. – 2020. – Vol. 46. – Pp. 1204–1213.

[24] Li, A. Evolution process of control-aircraft state interdependent network / A. Li, D.M. Nie, X.X. Wen // Acta Aeronaut. Astronaut. Sin. – 2021. – Vol. 42. - Pp. 481-493.

[25] Target-aware recurrent attentional network for radar HRRP target recognition / B. Xu, B. Chen, J. Wan [et al.] // Signal Process. – 2019. – Vol. 155. – Pp. 268–280.

[26] Polarimetric HRRP recognition based on ConvLSTM with self-attention / L. Zhang, Y. Li, Y. Wang [et al.] // IEEE Sensors Journal. – 2021. Vol. 21, № 6. – Pp. 7884-7898. – DOI: 10.1109/JSEN.2020.3044314.

[27] One-shot HRRP generation for radar target recognition / L. Shi, Z. Liang, Y. Wen [et al.] // IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters. – 2022. – Vol. 19. - Pp. 1-5. - Art no. 3504405. – DOI: 10.1109/LGRS.2021.3063241.

[28] Концепция построения системы поддержки принятия решений при выполнении динамической реконфигурации комплекса бортового оборудования летательного аппарата / В.В. Косьянчук [и др.] // Теория и техника радиосвязи. – 2021. - №1. – С. 5-18.

[29] Dynamic Reconfiguration of a Distributed Information-Computer Network of an aircraft / A.M. Solovyov, M.E. Semenov, N.I. Selvesyuk [et al.] // Information Systems and Design. ICID 2021. Communications in Computer and Information Science. – 2021. – Vol. 1539. – DOI: 10.1007/978-3-030-95494-9_10.

[30] Model of a Universal Neural Computer with Hysteresis Dynamics for Avionics Problems / A.M. Solovyov, N.I. Selvesyuk, V.V. Kosyanchuk, E.Y. Zybin // Mathematics. – 2022. – Vol. 10. – C. 2390. – DOI: 10.3390/math10142390.

[31] Deterministic Real-Time Optical Network. / V.M. Novikov, N.I. Selvesyuk, V.L. Olenev [et al.] // Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF), St. Petersburg, Russian Federation, 2022. - Pp. 1-10. - DOI: 10.1109/WECONF55058.2022.9803642.
С. 100-112.

Авторам

О журнале

Моделирование систем и процессов

О журнале

Авторам