Исследование посвящено развитию средств электронного и дистанционного обучения при освоении специалистами в области разработки автоматизированных систем навыков применения математических методов. Разработана и схематично представлена концепция (структура) автоматизированной информационной системы (АИС) управления жизненным циклом упражнений по изучению методов оптимизации. Важным элементом поддержки принятия решений в АИС являются программные тренажеры (тренажерно-обучающие компоненты), осуществляющие функцию генерации вариантов упражнений и их автоматической проверки на основе свойств математических моделей задач оптимизации. Разработаны алгоритмическое и прототип программного обеспечения тренажерной подсистемы для контроля навыков решения задач оптимизации. Продемонстрированы вариации интерфейсов построения обучаемым математической модели для задачи оптимизации при выполнении упражнения в АИС. Построение модели в интерфейсе, и соответственно, сложность выполнения упражнения, зависит от числа допустимых для изменения студентом параметров модели. Тренажер обеспечивает интегральное оценивание действий обучаемого при выполнении задания. Внедрение тренажера в цифровую образовательную среду вуза позволит автоматизировать и упростить проведение мероприятий текущего и промежуточного контроля знаний и навыков по изучаемым дисциплинам.

Ключевые слова: задачи оптимизации, математическое программирование, поддержка принятия решений, программный тренажер, математическое моделирование систем и процессов, визуальное моделирование

2.3.4 - Управление в организационных системах , 5.8.7 - Методология и технология профессионального образования

Представлены результаты анализа архитектуры роботизированных технологий, применяемых в складской логистике. Выявлены такие способы оптимизации архитектуры, как многофункциональность, модульность, роевой интеллект, внедрение нескольких режимов работы. На основании проведенного анализа создана концептуальная модель робота для инвентаризации складских помещений. Основными преимуществами модели являются: возможность использования робота в нерабочее время за счет наличия автономного режима работы; применение для инвентаризации и для совместной работы с другими роботами (координация движения наземных роботов); наличие алгоритма взаимозамены, обеспечивающего отказоустойчивость и частичное решение проблемы ограниченности времени работы робота от аккумуляторной батареи.

Ключевые слова: роботизированные технологии, дроны, модульность, роевой интеллект, отказоустойчивость, складская логистика

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами , 2.3.4 - Управление в организационных системах

Представлены результаты исследования, посвященного разработке подсистемы идентификации оператора производственного процесса в мобильном тренажере, используемом для обучения и контроля профессиональных навыков. Формализовано на основе визуальных моделей в нотации UML описаны функциональные требования к подсистеме идентификации оператора на основе нейросетевых технологий, процессы взаимодействия пользователя с подсистемой распознавания личности, загрузки эталонного изображения для дальнейшей идентификации оператора при обучении и контроле на тренажере. Разработан прототип подсистемы на основе языка программирования Kotlin и библиотеки TensorFlow. Разработанная подсистема анализа изображений обладает высокой скоростью обнаружения и инициализации лиц, достигающей менее 0,5 с, что делает ее особенно эффективной для задач реального времени, где быстродействие играет ключевую роль. Локальная обработка данных на мобильных устройствах обеспечивает защиту конфиденциальности пользователей, исключая передачу данных на удаленные серверы, что минимизирует риски утечек информации. Оптимизация энергопотребления обеспечивает продолжительную работу на устройствах с ограниченной емкостью батареи, что делает систему удобной и практичной в использовании. Рассмотренную подсистему планируется адаптировать для контроля формирования навыков работы на оборудовании при обучении операторов на мобильных тренажерах. Подсистема, основанная на технологиях VR/AR, а также обученной нейронной сети, будет осуществлять анализ данных о реакциях пользователей в режиме реального времени.

Ключевые слова: мобильные тренажеры, нейронные сети, идентификация пользователя, профессиональное обучение, диаграммы UML, TensorFlow

2.3.4 - Управление в организационных системах

Статья посвящена проектированию системы автоматизации тестирования менеджера управления облачными базами данных DBaaS Postgres Pro. Сформулированы новые и актуализированы старые подходы, понятия и определения теории автоматизации тестирования. Проведен анализ современных инструментов, широко используемых в коммерческой разработке программных продуктов. Исследованы особенности тестируемой системы, включающие в себя специфику работы с облачными вычислениями и СУБД Postgres. На основе полученных данных сформирован оптимальный стек технологий, который планируется использовать в разработке, и выработаны функциональные требования к системе автоматизации тестирования. В практическом аспекте применение данной системе на проекте DBaaS позволит снизить трудоемкость и ускорить работы на этапах тестирования и разработки, повысить эффективность тестирования и качество программного продукта.

Ключевые слова: автоматизация тестирования программного обеспечения, DBaaS, облачная база данных, СУБД Postgres, язык программирования GO

2.3.4 - Управление в организационных системах

Статья посвящена развитию автоматизированных информационных систем (АИС) электронного документооборота в образовательной сфере. На примере процесса аккредитационного мониторинга основных профессиональных образовательных программ, реализуемых на кафедрах вузов, разработаны функциональные требования, алгоритмы работы пользователей и прототип АИС (веб-системы) для формирования документов. Применение рассмотренной АИС позволяет гибко настраивать структуру документов и форм заполнения данных для аккредитационного мониторинга, производить добавление и редактирование требуемых данных о преподавателях в наглядных веб-интерфейсах, автоматически формировать документы на основе хранящейся в базе данных информации, управлять жизненными циклами (ЖЦ) документов, оценивать качество составленных документов. Значительно упрощается трудоемкость работы с документами по сравнению с существующими бизнес-процессами. Предложенный подход может быть применен к разработке подсистем документооборота для различных бизнес-процессов вуза в рамках учебной, методической, научной и других видов деятельности сотрудников и, как следствие, к созданию единой АИС электронного документооборота вуза, основанной на интеграции всех подсистем. Описанные функциональные возможности и алгоритмы могут быть адаптированы к созданию веб-систем электронного документооборота компьютерных тренажерных комплексов (КТК) для сбора и обработки данных об успеваемости обучаемых, управления ЖЦ разработки упражнений для КТК и выполнения их обучаемыми.

Ключевые слова: автоматизированные информационные системы, электронный документооборот, информационные технологии в образовании, жизненный цикл документа, графическая нотация UML

2.3.4 - Управление в организационных системах

Исследование посвящено развитию моделей, алгоритмов и программного обеспечения компьютерных тренажерных комплексов (КТК) для обучения разработчиков автоматизированных информационных систем (АИС). Формализовано, на основе диаграмм IDEF0, описаны процесс автоматизированного контроля знаний и навыков студентов с применением КТК при изучении математического обеспечения АИС (на примере нечеткого моделирования), и, как один из компонентов контроля, процесс оценки выполнения упражнений. Преимуществом КТК является отсутствие потребности преподавателя в разработке индивидуальных вариантов упражнения, поскольку в КТК производится настройка структуры и сложности упражнения и последующее автоматическое формирование уникального варианта выполнения упражнения для каждого из студентов, проходящих контроль знаний по изучаемой теме. Проверка выполнения студентом упражнения производится автоматически, путем сравнения математических моделей решения задания студентом и эталонного решения, формируемого в КТК на основе постановки задачи. Разработаны алгоритмы оценки выполнения задачи в упражнениях по нечеткому моделированию. Создан прототип КТК в форме веб-системы с личными кабинетами преподавателя и студента. Разработанные концепцию и алгоритмы контроля знаний и навыков по нечеткому моделированию с применением КТК возможно адаптировать для различных дисциплин в области математического, программного, информационного и других видов обеспечения АИС.

Ключевые слова: автоматизированные информационные системы, математическое обеспечение, нечеткое моделирование, компьютерный тренажерный комплекс, электронное обучение, дистанционное обучение

2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.3.4 - Управление в организационных системах

Статья посвящена развитию тренажерно-обучающих систем для подготовки специалистов по автоматизации и информатизации. Разработаны структура и математическая модель тренажерно-обучающей системы (ТОС) для контроля навыков при обучении данных специалистов (в частности, по основам программирования). Параметры математической модели основаны на представлении знаний об изучаемых объектах и процессах в области разработки автоматизированных информационных систем, что позволяет с применением ТОС автоматически генерировать и оценивать небольшие практические задания для студентов. Разработан прототип программного обеспечения ТОС в форме веб-приложения. В практическом аспекте применение ТОС в учебном процессе по дисциплинам в области программирования позволит уменьшить долю трудоемкой работы преподавателя по составлению и проверке выполнения заданий.

Ключевые слова: информационные технологии в образовании, тренажерно-обучающая система, контроль знаний и навыков, языки программирования высокого уровня

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами , 2.3.4 - Управление в организационных системах

В статье представлены результаты развития исследований в области автоматизированного обучения операторов технологических процессов (на примере погрузочно-разгрузочных машин) на компьютерных тренажерных комплексах (КТК). Особенностью разрабатываемых КТК является интеллектуальная автоматизированная система (АС) контроля формирования сенсомоторных навыков, основанная на математических моделях и алгоритмах для представления знаний о технологическом процессе, автоматизированного проектирования учебных курсов для профессиональной подготовки операторов в виртуальной производственной среде, автоматической оценки формирования навыков. Применение КТК для обучения операторов погрузочно-разгрузочных машин, основанных на интеллектуальной АС, способствует повышению качества формирования профессиональных навыков эффективного и безопасного выполнения технологических процессов в различных сферах (например, речные и морские порты, строительство, добыча полезных ископаемых) по результатам прохождения учебных курсов.

Ключевые слова: погрузочно-разгрузочные машины, технологический процесс, компьютерный тренажерный комплекс, профессиональные навыки, сенсомоторные навыки, интеллектуальные автоматизированные системы

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами , 2.3.4 - Управление в организационных системах

В статье представлены результаты развития исследований в области автоматизированного обучения иностранным языкам (на примере английского языка) на мобильном устройстве с операционной системой IOS. Особенностью разрабатываемой тренажерно-обучающей системы (ТОС) является возможность формирования индивидуального подхода в обучении студентов для повышения качества образования, используя теоретический и практический материал, основываясь на показателях обучающегося. Внедрение ТОС способствует повышению качества образования за счет легкости освоения материала, а также четкого контроля изучаемых тем. Актуальность разработанного приложения обуславливается популярностью и доступностью мобильных устройств, а также высокой перспективностью направления реализации приложений (в частности, в сфере образования и самообразования) для данной платформы.

Ключевые слова: тренажерно-обучающие системы, мобильные устройства, иностранные языки, обучение, мобильное приложение, IOS, Apple, информационные технологии

2.3.4 - Управление в организационных системах , 5.8.7 - Методология и технология профессионального образования

Рассмотрены особенности математического, алгоритмического и программного обеспечения разрабатываемой тренажерно-обучающей системы (ТОС) для контроля навыков визуального моделирования при подготовке студентов направлений в области автоматизации, информатизации, роботизации. Применение ТОС позволяет автоматически генерировать индивидуальные варианты практических заданий по разработке и анализу визуальных моделей, автоматически оценить правильность выполнения заданий студентами, формировать для студента советующие воздействия (замечания и рекомендации для лучшего понимания изучаемой темы). Применение ТОС в процессе контроля начальных навыков визуального моделирования у студентов позволит: уменьшить необходимость ручного составления большого числа вариантов заданий преподавателем и последующей проверки результатов их выполнения; повысить качество обучения с учетом специфики рассматриваемых направлений подготовки студентов.

Ключевые слова: информационные системы в образовании, тренажерно-обучающая система, автоматизированный контроль знаний и навыков, визуальное моделирование, унифицированный язык моделирования (UML)

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами , 2.3.4 - Управление в организационных системах

Статья посвящена развитию моделей и алгоритмов расчета управляющих (советующих) воздействий при обучении операторов технологических процессов (на примере перегрузочных процессов и, в частности, портальных кранов) на компьютерных тренажерных комплексах (КТК). Предложен комплекс моделей и алгоритмов, на основе которых производится расчет управляющих воздействий относительно дискретных элементов управления крана и обеспечивается возможность перемещения груза в заданную позицию с минимизацией колебаний в конечной точке. Данные модели и алгоритмы используют изменяемые параметры технологического процесса, описываемые лингвистическими переменными, и настраиваемые характеристики моделей крана и двигателей, что позволяет производить расчет управляющих воздействий в зависимости от вида крана, специфики технологического процесса, используемой методики обучения операторов и других значимых факторов. Применение советующей системы на основе разработанных моделей и алгоритмов способствует улучшению процесса обучения операторов перегрузочных кранов на КТК и, как следствие, снижению вероятности возникновения аварийных ситуаций, уменьшению временных затрат и энергозатрат.

Ключевые слова: компьютерный тренажер, перегрузочные процессы, портальный кран, советующая система, управляющие воздействия, математическое моделирование, регулятор нечеткой логики

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.10 - Управление в социальных и экономических системах

В статье рассмотрены особенности предлагаемой методики разработки практических задач для автоматизированного контроля знаний и навыков при обучении ИТ-специалистов. Методика представлена на примере задач для контроля знаний и начальных навыков в области тестирования программного обеспечения (ПО) и описания функциональных требований к ПО. Применение методики способствует развитию средств электронного обучения и дистанционных образовательных технологий при обучении ИТ-специалистов (в частности, студентов вузов по соответствующим направлениям). Работа выполнена при поддержке стипендии Президента РФ молодым ученым и аспирантам (№ стипендии СП-100.2018.5), назначенной Советом по грантам Президента Российской Федерации.

Ключевые слова: ИТ-специалист, профессиональные знания и навыки, контроль знаний и навыков, автоматизированные обучающие системы, тестирование ПО

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Статья посвящена решению задачи в области разработки методов и средств автоматизации оценки эффективности обучения на компьютерных тренажерах, используемых для подготовки операторов производственных процессов. Во многих научных исследованиях по созданию и применению компьютерных тренажеров приведены подходы к оценке эффективности обучения. Однако недостаточно рассмотрена проблема автоматизации процесса данной оценки на базе самих тренажеров, без необходимости применения сотрудником глубоких знаний математических методов и специализированных программных продуктов. Для решения обозначенной задачи предложены методика оценки (основанная на методах математической статистики) и прототип подсистемы компьютерного тренажерного комплекса, применение которых при организации процесса профессиональной подготовки операторов позволяет снизить трудоемкость работы специалиста, ответственного за проведение оценки эффективности. Полученные результаты могут применяться в образовательных организациях, осуществляющих подготовку операторов, а также в учебных центрах на предприятиях. Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект № 18-38-00835.

Ключевые слова: компьютерный тренажер, методы математической статистики, эффективность процесса обучения, автоматизация процесса обучения

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Рассмотрена проблема повышения эффективности составления тест-планов при тестировании сложных программных систем (ПС). Средства автоматизации разработки тест-планов позволяют описать данный документ достаточно обобщенно, без учета многих атрибутов, требуемых для успешности дальнейших этапов тестирования ПС. Применение разрабатываемой автоматизированной системы (АС), описанной в статье, позволяет снизить трудоемкость создания тест-планов за счет наличия четкой последовательности шагов при составлении документа, предоставления специалисту справочной информации и советующих воздействий. Данная АС в перспективе может использоваться как непосредственно при разработке тест-планов в ходе реальных программных проектов, так и при обучении начинающих специалистов навыкам заполнения данных документов.

Ключевые слова: тестирование программного обеспечения, тест-план, автоматизированная система

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Статья посвящена решению актуальной проблемы повышения эффективности тестирования программного обеспечения (ПО) на основе разработки автоматизированной системы управления (АСУ) данным процессом. Предложена структура создаваемой АСУ, позволяющей формировать советующие воздействия специалистам для наилучшего осуществления каждого из этапов тестирования ПО. Представлены оптимизационные модели, обеспечивающие корректный подбор значений различных атрибутов планов тестирования, тест-кейсов, отчетов о дефектах и других документов, создаваемых в процессе тестирования. Описаны структура нейронной сети и концепция ее применения для наиболее точного подбора значений атрибутов. Работа выполнена при поддержке стипендии Президента РФ молодым ученым и аспирантам (№ стипендии СП-100.2018.5), назначенной Советом по грантам Президента Российской Федерации.

Ключевые слова: тестирование программного обеспечения, методы оптимизации, автоматизированная система управления, нейронные сети, тестовое покрытие

05.13.10 - Управление в социальных и экономических системах , 05.13.11 - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей