Алгоритмические методы событийно-прогнозного управления качеством сложных систем обработки данных: интеграция системного анализа и вычислительного моделирования

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Целью исследования является разработка алгоритмического комплекса событийно-прогнозного управления качеством сложных систем обработки данных (ССОД) через интеграцию методов системного анализа и вычислительного моделирования. Современные подходы к оценке качества, основанные на статических метриках ГОСТ Р 59797–2021, не учитывают динамические эмерджентные свойства и прогнозные сценарии функционирования ССОД. [4: 51]. В работе предложена гибридная модель, сочетающая многоуровневый системный анализ с L-устойчивыми методами численного моделирования, что позволило формализовать «событийно-прогнозный уровень качества» как функцию временных параметров системы. Разработанный алгоритмический комплекс включает трехуровневую архитектуру агрегирования данных с адаптивными весовыми коэффициентами, динамическую систему управления качеством, интегрированную в жизненный цикл ССОД, нейросетевой модуль превентивной оптимизации на базе обучения с подкреплением. Экспериментальная апробация на 15 промышленных ССОД продемонстрировала повышение точности прогнозирования критических событий до 89,7% и сокращение времени реакции системы с 15,3 до 2,7 с. Внедрение решения в контур управления нефтеперерабатывающим предприятием позволило снизить энергоемкость операций на 33% и увеличить межсервисный интервал на 27%. Оригинальность работы заключается в синтезе методов реляционного анализа с нейросетевыми архитектурами глубокого обучения, принципов управления качеством ISO 25010 с прогнозной аналитикой жестких систем, динамической адаптации параметров в реальном времени через модифицированный (2,1)-метод. Практическая значимость подтверждена интеграцией алгоритма в этапы проектирования, тестирования и эксплуатации ССОД, что соответствует требованиям ГОСТ Р 59797–2021. Результаты исследования могут быть применены при создании отказоустойчивых систем управления для критически важных объектов в энергетике, телекоммуникациях и финансовом секторе. Перспективы работы связаны с адаптацией алгоритма для квантовых вычислительных систем и распределенных IoT-архитектур.

Об авторах

Наталья Станиславовна Самохина

Поволжский государственный университет сервиса

Автор, ответственный за переписку.
Email: skipert.99@ya.ru
ORCID iD: 0009-0000-6829-8972
SPIN-код: 8455-6622

кандидат технических наук; доцент, кафедра высшей школы передовых производственных технологий

Россия, г. Тольятти

Алексей Станиславович Ефремов

Поволжский государственный университет сервиса

Email: efremov.aleksei@internet.ru
ORCID iD: 0009-0004-1386-0402
SPIN-код: 6105-7077

аспирант

Россия, г. Тольятти

Список литературы

  1. Аршинский Л.В., Лебедев В.С. Объективизация баз знаний интеллектуальных систем на основе индуктивного вывода с использованием нестрогих вероятностей // Информационные и математические технологии в науке и управлении. 2022. № 4 (28). С. 190–200. doi: 10.38028/ESI.2022.28.4.015. EDN: LGJXFH.
  2. Васильев Н.Н. Моделирование маршрутов бампинга в алгоритме RSK и анализ их подхода к ограничению форм // Информационно-управляющие системы. 2022. № 6. С. 2–8. doi: 10.31799/1684-8853-2022-6. EDN: WRCOSH.
  3. Вересников Г.С., Голев А.В., Московцев А.М., Мартиросян М.П. Методы и алгоритмы для решения задачи ранней диагностики технических объектов с использованием методов интеллектуального анализа данных // Информационные технологии. 2022. № 9 (28). С. 475–484. doi: 10.17587/it.28.475-484. EDN: UJWIRT.
  4. Десницкий В.А., Новикова Е.С. Обнаружение неисправностей в промышленных изделиях с использованием малых обучающих наборов данных // Вестник ВГУ. Серия: Системный анализ и информационные технологии. 2024. № 1. С. 49–61. doi: 10.17308/sait/1995-5499/2024/1/49-61. EDN: DHNYCM.
  5. Душкин Р.В. Принципы решения проблемы привязки символов при разработке искусственных когнитивных агентов общего уровня // Информационные технологии. 2022. № 7. С. 15–29. doi: 10.17587/it.28.368-377. EDN: BZMVWL.
  6. Еременко В.Т., Логинов И.В., Фисун А.П., Рытов М.Ю. Управление перестроением информационно-вычислительных платформ эволюционирующих киберфизических систем в условиях неопределенности // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2023. № 2. С. 26–36. doi: 10.14489/vkit.2023.02.pp.026-036. EDN: HOSPS.
  7. Мельников А.В., Кобяков Н.С. Численный метод модификации моделей, разработанных на основе метода анализа иерархий, с использованием искусственной нейронной сети // Вестник ВГУ. Серия: Системный анализ и информационные технологии. 2025. № 4. C. 5–21. doi: 10.17308/sait/1995-5499/2024/4/5-21. EDN: CENQIP.
  8. Меньших В.В., Морозова В.О. Численный метод исследования динамических рядов с апериодическими аномалиями // Вестник ВГУ. Серия: Системный анализ и информационные технологии. 2023. № 2. С. 22–30. doi: 10.17308/sait/1995-5499/2023/2/22-30. EDN: GVIANX.
  9. Попов А.П., Тихомиров С.Г., Хаустов И.А. и др. Системный анализ и синтез предиктивной системы управления процессом термоокислительной деструкции полимера в реакторе периодического действия // Вестник ВГУ. Серия: Системный анализ и информационные технологии. 2020. № 1. С. 36–50. doi: 10.17308/sait.2020.1/2582. EDN: LLVDQL.
  10. Резова Н.Л., Казаковцев Л.А., Шкаберина Г.Ш., Цепкова М.И. Предварительная обработка данных для анализа поведения сложных систем // Системы управления и информационные технологии. 2022. № 2 (88). doi: 10.36622/VSTU.2022.88.2.008. EDN: BYGESB.
  11. Чуканов С.Н., Чуканов И.С. Формирование признаков машинного обучения на основе топологического анализа данных // Вестник ВГУ. Серия: Системный анализ и информационные технологии. 2022. № 3. С. 115–126. doi: 10.17308/sait/1995-5499/2022/3/115-126. EDN: GEZXCX.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Алгоритм получения прогнозного решения

Скачать (282KB)


Ссылка на описание лицензии: https://www.urvak.ru/contacts/

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».