Анотація до роботи:

Казимир В.В. Модельно-орієнтоване управління інтелектуальними виробничими системами. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – Автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології. – Інститут проблем математичних машин і систем НАН України, Київ, 2005.

Дисертація присвячена розробці теорії і практики модельно-орієнтованого підходу до управління інтелектуальними виробничими системами, який полягає у широкому використанні комп’ютерних моделей в процесі прийняття управлінських рішень на принципах ситуаційного, адаптивного й багатоагентного управління. Розроблено теорію керуючих Е-мереж та на її основі запропоновано метод специфікації алгоритмів управління за допомогою агрегативних моделей реалізації. Розроблено інтервальну логіку дерева обчислень, покладену в основу запропонованого методу оцінки динамічних властивостей процесу управління за допомогою моделей прогнозування, що враховують гібридний характер функціонування об’єкта управління. Вдосконалено ряд теоретичних методів, що вирішують задачі побудови віртуальної реальності та розпізнавання зображень за допомогою моделей відновлення. Розроблено цілий ряд алгоритмів та технологій, реалізованих у програмних засобах, що забезпечують побудову та використання запропонованих моделей безпосередньо в контурі управління. Отримані результати впроваджені при створенні комп’ютерних систем управління для ряду установок електронно-променевого зварювання нового покоління КЛ115, КЛ117 і КЛ118, які з успіхом експлуатуються на підприємствах аерокосмічної та металургійної галузей в Україні та США і відрізняються унікальними технологічними можливостями й високими виробничими показниками.

У роботі сформульовано й вирішено актуальну науково-прикладну проблему застосування комп'ютерних моделей при управлінні ІВС, що відрізняються складною структурою й динамікою поведінки, з метою підвищення ефективності управління. Як спосіб розв’язання зазначеної проблеми запропоновано концепцію модельно-орієнтованого управління, що базується на використанні трьох видів комп'ютерних моделей: моделей реалізації, моделей прогнозування й моделей відновлення, що вбудовуються безпосередньо в контур управління і використовуються у реальному масштабі часу на принципах ситуаційного, адаптивного й багатоагентного управління.

У ході проведеного дослідження розроблено цілий ряд нових методів, технологій і програмних засобів побудови й використання комп'ютерних моделей при управлінні ІВС, які довели свою ефективність у процесі створення та експлуатації КСУ установками ЕПЗ нового покоління КЛ115, КЛ117 і КЛ118 на провідних промислових підприємствах аерокосмічної й металургійної галузей в Україні та США.

Отримані в дисертації результати є істотним внеском у розвиток теорії й практики управління сучасними виробничими системами на основі прогресивних інформаційних технологій, зокрема:

1. Розроблено формальну теорію керуючих Е-мереж і надано інтерпретацію їхнього функціонування в термінах КЛМП. Розроблено новий метод специфікації алгоритмів управління за допомогою моделей реалізації, побудованих шляхом конкретизації кусочно-лінійних агрегатів апаратом керуючих Е-мереж. Показано повноту формальної теорії керуючих Е-мереж щодо змістовної теорії взаємодіючих послідовно-паралельних процесів.

2. Розроблено і досліджено темпоральну модель керуючих Е-мереж, що включає модель часу й модель обчислень, для якої сформульований набір причинно-наслідкових залежностей і на їх основі доведено теорему, що визначає властивість детермінізму поведінки керуючих Е-мереж. Розроблено алгоритм динамічної синхронізації керуючих Е-мереж, що забезпечує їхнє детерміноване функціонування.

3. Розроблено синтаксис і семантику нового різновиду темпоральних логік - интервальної логіки дерева обчислень DCTL, що дозволяє специфікувати динамічні властивості алгоритмів управління з урахуванням тривалості контрольованих часових інтервалів. На основі DCTL розроблено формальне визначення моделей прогнозування, що враховують гібридний характер функціонування ОУ. Розроблено алгоритм перевірки формул логіки DCTL на керуючих Е-мережах і механізм його реалізації.

4. Обґрунтовано, одержав подальший розвиток і доведений до рівня практичного застосування метод управління за допомогою вбудованих комп'ютерних моделей відновлення, що включають у своєму складі моделі відображення віртуальної реальності й моделі розпізнавання зображень. Розроблений метод побудови й використання в контурі управління моделей відновлення, що забезпечують відображення тримірного уявлення ОУ і його оточення з урахуванням динаміки зміни їхніх станів.

5. Розроблено комплекс моделей і алгоритмів розпізнавання зображень, які засновані на запропонованих у дисертації методі анізотропної фільтрації, що враховує структуру зображення, методі контрастування, що використовує динамічно створювані шаблони, та методі сегментації шляхом нарощування з одночасним застосуванням цифрової морфології. Дані методи забезпечують високу якість розпізнавання при жорстких обмеженнях на час обробки зображень упродовж циклу управління.

6. Розроблено архітектуру, основні алгоритми, мову специфікації і методику застосування оригінальної системи імітаційного моделювання, призначеної для проектування моделей реалізації й прогнозування. Розроблено алгоритми роботи програмного інтерпретатора, що забезпечує виконання зазначених моделей при їхньому вбудовуванні в контур управління, і технологію “портування” середовища виконання на мікропроцесорну платформу, що дозволяє в кілька разів скоротити вартість і час розробки програмних моделей.

7. Уперше на єдиній формальній основі розроблений комплекс базових моделей процесів планування й управління якістю, що підтримують повний життєвий цикл продукції. Розроблено архітектуру, структури даних, алгоритми та методику застосування Internet-орієнтованих систем управління проектами й управління якістю, заснованих на використанні вбудованих моделей реалізації й прогнозування, що забезпечує супровід всього виробничого процесу на рівні вимог ISO 9001.

8. Розроблено технологію проектування інформаційно-керуючих систем на основі стандарту XML, що використовує шаблони документів, а також технологію створення й використання XML-описів керуючих Е-мереж, що розширює стандарт PNML. Дані технології забезпечують високу ефективність процесу розробки інформаційно-керуючих Internet-орієнтованих систем, більш як на 50% скорочуючи обсяг одержуваного коду.

9. Розроблено принципи побудови та оригінальну програмно-апаратну архітектуру розподілених КСУ установками ЕПЗ, що реалізує концепцію модельно-орієнтованого управління. Розроблено моделі реалізації й прогнозування, які здійснюють управління вакуумною системою, джерелом струму та системою переміщень, запобігаючи небажаному розвитку подій.

10. Уперше розроблений метод візуального проектування програм зварювань із багатокоординатними переміщеннями (до 4-х координат, що управляються одночасно), заснований на віртуальному відображенні виробу й автоматичному навчанні траєкторії стику довільної форми по моделях розпізнавання зображень. Завдяки застосуванню даного методу вдалося більш, ніж у 10 разів, скоротити час створення програм зварювань і забезпечити їх гнучку адаптацію під конкретні вироби при серійному виробництві.

11. На основі вбудованих комп'ютерних моделей реалізації й відновлення розроблені метод адаптивного спостереження за стиком довільної форми у процесі зварювання і метод багатоагентного управління одночасною роботою декількох електронно-променевих гармат у складі однієї установки, які забезпечили унікальні технологічні можливості створених установок ЕПЗ, високу якість одержуваних зварних з'єднань і дозволили більш, ніж в 2 рази, скоротити час виробничого циклу.

Публікації автора:

1. Казимир В.В., Демшевська Н.В. Візуальні засоби моделювання складних стохастичних систем // Вісник Чернігівського технологічного інституту: Збірник. – Чернігів: ЧТІ, 1997. – №3.– С. 112–117.

2. Казимир В.В., Куйвашев Д.В. До питання про програмну реалізацію мереж Петрі з динамічною структурою // Вісник Чернігівського технологічного інституту: Збірник. – Чернігів: ЧТІ, 1998. – №6.– С. 35–42.

3. Казимир В.В. Основні концепції побудови розподілених динамічних систем управління // Вісник Чернігівського технологічного інституту: Збірник. – Чернігів: ЧТІ, 1999. – №9. – С. 145–152.

4. Казимир В.В., Куйвашев Д.В. Використання мови програмування Форт як засобу реалізації динамічної системи керування // Управляющие системы и машины. – 1999.– №6. – С. 49–55.

5. Казимир В.В., Демшевська Н.В., Азарова А.О. Мова специфікацій імітаційного моделювання та методика її застосування // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2000. – №1. – С. 67–71.

6. Казимир В.В., Гавсієвич І.Б. Порівняльна характеристика та принципи реалізації програмних компонентних технологій // Вісник Чернігівського державного технологічного університету. Серія технічні науки: Збірник. – Чернігів: ЧДТУ, 2000. – №10. – С. 172–176.

7. Казимир В.В., Куйвашев Д.В. Компонентна схема побудови системи Форт для завдань керування // Вісник Чернігівського державного технологічного університету. Серія технічні науки: Збірник.– Чернігів: ЧДТУ, 2000.– №10.– С. 177–182.

8. Казимир В.В., Демшевская Н.В. Объектно-ориентированная визуальная система имитационного моделирования технологических процессов // Математичне моделювання. – 2000. – № 1(4). – С. 69–71.

9. Казимир В.В., Пастухов А.В. Имитационное моделирование условий функционирования информационно-управляющей системы телекоммуникационной сети // Математичне моделювання. –2000. – № 2(5).– С. 111–115.

10. Литвинов В.В., Казимир В.В., Гавсиевич И.Б. Распределенная система имитационного моделирования на основе архитектуры CORBA // Математичні машини і системи. – 2000. – №2, 3. – С. 76–87.

11. Казимир В.В. Проблеми моделювання і управління у робототехниці // Вісник Чернігівського державного технологічного університету. Серія технічни науки: Збірник. – Чернігів: ЧДТУ, 2001.– №12. – С. 129–137.

12. Казимир В.В. Верификация реактивных систем с помощью формул темпоральной логики на Е-сетевых моделях // Математичні машини і системи.–2002.–№1.–С.29–40.

13. Пастухов А.В., Казимир В.В. Применение стандарта XML при проектировании пользовательского интерфейса интерактивных программ // Проблемы программирования.– 2000.–№1-2. Специальный выпуск. – С.307–315.

14. Казимир В.В., Мирошниченко В.М., Пастухов А.В. Метод проектирования Internet-ориентированных информационно-управляющих систем на основе стандарта XML // Проблемы программирования.– 2002.–№1-2. Специальный выпуск. – С. 326–332.

15. Литвинов В.В., Казимир В.В., Дяченко В.В. Применение интервальной логики реального времени для моделирования систем управления потенциально-опасными объектами // Математичні машини і системи.– 2002.– №2.– С.112–121.

16. Казимир В.В., Тарасенко П.В., Кулешов В.А. Создание модификации ОС Linux для встраиваемых систем на базе процессоров семейства R3000 // Математичні машини і системи.– 2002.– №3. – С.45–52.

17. Казимир В.В. Открытая архитектура программных средств для электронно-лучевой сварки // Вестник СевГТУ: Автоматизация процессов и управление: Сб. науч. тр. – Севастополь: СевНТУ, 2003. – Вып.49. – С. 127–137.

18. Казимир В.В. Моделирование стыков при управлении процессом электронно-лучевой сварки // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету: Наукові праці КДПУ. – Кременчук: КДПУ, 2003. – № 3(20). – С.71–75.

19. Казимир В.В. Моделирование синтетического окружения для реактивных систем // Математичне моделювання. – 2003. – № 2(10). – С.24–32.

20. Морозов А.А., Литвинов В.В., Казимир В.В. Адаптивное управление с моделями в электронно-лучевой сварке // Математичні машини і системи.– 2003.– №3,4.– С.170–180.

21. Казимир В.В. Методи візуального проектування програм управління для установок електронно-променевого зварювання // Вісник Чернігівського державного технологічного університету. Серія технічні науки: Збірник. – Чернігів: ЧДТУ, 2004.– №21. – С.120–129.

22. Патон Б.Е., Назаренко О.К., Нестеренков В.М., Морозов А.А., Литвинов В.В., Казимир В.В. Компьютерное управление процессом электронно-лучевой сварки с многокоординатными перемещениями пушки и изделия // Автоматическая сварка. – 2004. – №5.– С.3–7.

23. Литвинов В.В., Казимир В.В. Модельно-ориентированное управление как стратегия функционирования интеллектуальных производственных систем // Математичні машини і системи.– 2004.– №4.– С.143–156.

24. Азарова А.О., Казимир В.В. Моделі систем підтримки прийняття рішень при управлінні підприємством // Математичні машини і системи.– 2005.– №1.– С.60–67.

25. Литвинов В.В., Казимир В.В., Хоминич А.В. Программные архитектуры экспертных систем в системах диагностики электронно-лучевой сварки // Математичні машини і системи.– 2005.– №3.– С.166–179.

26. Литвинов В.В., Казимир В.В., Гавсієвич І.Б. Алгоритм паралельного виконання та синхронізації Е-мережі // Математичні машини і системи. – 2005. – №4. – С. 72–83.

27. Казимир В.В., Шемет В.П. Імітаційна модель системи управління регіонального рівня // Вісник Чернігівського державного технологічного університету. Серія технічні науки: Збірник. – Чернігів: ЧДТУ, 2002. – №15. – С.149–160.

28. Казимир В.В., Демшевская Н.В. Формальный объектно-ориентированный подход к моделированию сложных систем // Праці Першої міжнародної науково-практичної конференції з програмування УкрПРОГ'98. –Київ: Кібернетичний центр Національної академії наук України. – 1998. – 2–4 вересня. – С. 593–598.

29. Казимир В.В., Демшевская Н.В. Internet-ориентированная система имитационного моделирования // Перша міжнародна науково-методична конференція “Методичні та організаційні аспекти використання мережі INTERNET в закладах науки та освіти” (ІНТЕРНЕТ – ОСВІТА – НАУКА – 98). Матеріали конференції. Том 1. – Вінниця: “УНІВЕРСУМ–Вінниця”. – 1998. – 16–20 листопада. – С. 177–183.

30. Kazymyr V., Demshevska N. Application of Java-Technologies for Simulation in the Web // Lecture Notes in Informatics (LNI) Proceedings. Series of the German Informatics Society (GI): Bohn. – 2001. – Vol. P-2. – Р. 173–184.

31. Казимир В.В., Куйвашев Д.В. Форт-модель динамической системы управления // Міждержавна науково-методична конференція "Комп’ютерне моделювання". Тези доповідей. – Дніпродзержинськ. – 1999. – 30 червня–2 липня. – С.135–136.

32. Казимир В.В., Демшевская Н.В. Объектно-ориентированная система имитационного моделирования // Міждержавна науково-методична конференція "Комп’ютерне моделювання". Тези доповідей. – Дніпродзержинськ. – 1999. – 30 червня – 2 липня. – С.133–134.

33. Казимир В.В., Пастухов А.В. Платформно-независимая система имитационного моделирования // Праці Першої міжнародної науково-практичної конференції з програмування УкрПРОГ'98. –Київ: Кібернетичний центр Національної академії наук України. – 1998. – 2–4 вересня. – C.572-577.

34. Пастухов А.В., Казимир В.В. Микросистема имитационного моделирования // Міждержавна науково-методична конференція "Комп’ютерне моделювання". Тези доповідей. – Дніпродзержинськ. – 1999. – 30 червня–2 липня. – С.148–149.

35. Казимир В.В., Тарасенко П.В. Моделирование виртуальных отображений в системах управления реального времени // Міждержавна науково-методична конференція "Комп’ютерне моделювання". Тези доповідей. – Дніпродзержинськ. – 2000. – 29 червня–1 липня. – С.105–106.

36. Казимир В.В. Моделирование синтетического окружения систем управления установками электронно-лучевой сварки // Міждержавна науково-методична конференція "Комп’ютерне моделювання". Тези доповідей. – Дніпродзержинськ. –2003. – 28 травня – 30 травня. – С. 91-92.

37. Казимир В.В., Гавсиевич И.Б. Распределенная система имитационного моделирования технологических процессов // Міждержавна науково-методична конференція "Компьютерне моделювання". Тези доповідей. – Дніпродзержинськ. – 2000. – 29 червня–1 липня. – С. 93–94.

38. Lytvynov V., Kazymyr V., Havsiyevych I. Corba-based distributed simulation system with E-nets specification // Автоматизація: проблеми, ідеї, рішення: Матеріали міжнародної науково-технічної конференції. – Севастополь: СевНТУ. – 2003. – 26–30 травня. – С. 60–63.

39. Литвинов В.В., Казимир В.В., Гавсиевич И.Б. Анализ алгоритма работы Е-сетевого перехода при традиционном и распределенном моделировании с помощью алгебры взаимодействующих процессов // Системи підтримки прийняття рішень. Теорія і практика. СППР’2005. – Київ: ІПММС. – 2005. – 7 червня. – С. 139–173.