Онтология проектирования

Целью создания цифрового двойника работника является минимизация рисков: непредсказуемого нежелательного поведения, профессионального выгорания, снижения вовлечённости в рабочие процессы, снижения производительности, возникновения деструктивных конфликтов. Описаны подходы к проектированию цифровых двойников. Предложено организационно-методическое обеспечение разработки цифровых двойников как социально-экономических систем, обладающих свойствами целеполагания, динамичности, рефлексии и ограниченной рациональности. Прототип цифрового двойника работника основан на гибридной модели, объединяющей математические модели, обеспечивающие компьютерное моделирование физических процессов, и основанные на данных модели, включающие методы интеллектуального анализа данных и машинного обучения с подкреплением и позволяющие обнаружить в данных закономерности, полезные для принятия решений. Такой цифровой двойник работника с интеллектуальным управлением совмещает оба класса моделей и связан с концепцией индивидуального человеческого капитала, т.е. совокупностью его профессиональных, интеллектуальных и социальных ресурсов, которые определяют производительность работника и его доход. Цифровой двойник включает модель оценки человеческого капитала работника и модель управления, обеспечивающую формирование индивидуальной траектории профессионального развития работника. В модели управления используются алгоритмы машинного обучения с подкреплением, формируется оптимальный режим управления и представляется набор мероприятий (управленческих решений), направленных на развитие работника с учётом изменяющихся его индивидуальных характеристик (здоровья, уровня профессиональных и иных компетенций, мотивации и др.). Практическую значимость имеют результаты внедрения цифрового двойника работника, позволяющие уменьшить влияние возможных рисков, улучшить производительность работников и эффективность предприятия в целом.

Применение систем управления проектами, основанных на искусственном интеллекте, позволяет повысить эффективность командной работы. Целью исследования является разработка концепции системы коллективного проектирования и прототипирования на основе нейрокогнитивного мультиагентного подхода. Структура коллективной системы прототипирования представлена в виде клиент-серверного приложения. В качестве клиентов системы могут выступать как реальные пользователи, так и интеллектуальные агенты в виде отдельных программ на основе мультиагентных нейрокогнитивных архитектур. На сервере хранится обобщённая модель поведения создаваемого устройства в различных условиях и информация обо всех его элементах. Разработанная схема взаимодействия между сервером и клиентами коллективной системы прототипирования позволяет обеспечить динамическое создание онтологии, описывающей структуру проектируемого устройства, что позволит упростить обработку данных и процесс проектирования. Представленная система проектирования устройств для робототехники обеспечивает общее управление проектами, в частности возможность создания, редактирования и удаления проекта, подключение пользователей и отдельных программных агентов, а также обмен данными между ними.

Системное структурирование клинических данных позволяет проводить комплексную оценку степени функциональных нарушений, уровня активности и степени вовлечённости в реабилитационный процесс пациентов травматолого-ортопедического профиля. Для стандартизации представления медицинских знаний и создания единого семантического пространства для всех участников процесса реабилитации выбрана онтолого-ориентированная технология разработки информационных систем. В работе представлен комплекс взаимосвязанных и логически согласованных онтологических моделей, формирующих семантическую основу интеллектуальной системы поддержки принятия врачебных решений в области реабилитации. Разработаны модели медицинской диагностики, планирования восстановительных процедур, оценивания динамики состояния пациентов. Практическая реализация онтологического комплекса осуществляется на базе облачной платформы IACPaaS. Формируемые на основе онтологических моделей специализированные целевые ресурсы и программные средства составляют систему поддержки принятия решений травматолога.

Рассматривается применение онтологического подхода в проектировании индустриальных цифровых платформ в контексте концепции «Индустрия 4.0». Предложен подход к созданию баз знаний об элементах технических систем с использованием онтологических моделей и аппарата нечёткой логики. Эталонная модель Индустрии 4.0 представлена в виде онтологий с учётом стандартов из сфер «умного производства» и проектирования онтологий, применяемых для построения бизнес-моделей. Классифицированы свойства и отношения элементов технических систем, имеющих цифровое представление в индустриальных цифровых платформах. Представленаногоуровневая система онтологий, включающая мета-онтологию, прикладные онтологии и онтологии предприятий, обеспечивающая стандартизацию и интеграцию данных в экосистемах цифровых платформ. Определены функции интеллектуального ассистента для автоматизированного ввода элементов в онтологическую модель в концепции «Индустрия 4.0». Разработан инструмент структурирования данных для корпоративных информационных систем в машиностроении и энергетике на базе «1С: Предприятие». Показано, что для управления индустриальными цифровыми платформами и в задачах формирования цифровых моделей изделий и процессов их производства использованиентологического подхода позволяет обеспечить единое понимание данных всеми субъектами, входящими в производственные экосистемы, совместимость и автоматизацию обработки знаний в течение жизненного цикла, гибкость интеграции новых элементов и соответствие стандартам Индустрии 4.0.

Обсуждается особый вид целостности в базах данных – целостность «множественности предка» (МП-целостность), понятие которого было введено авторами на концептуально-онтологическом уровне применительно к моделям «сущность–связь». В данной статье это понятие распространяется на реляционную модель с целью практического применения при создании баз данных. Рассматриваются связанные с этим видом целостности понятия: линия восходящего родства, отношение и ограничение множественности предка. Для перехода к реляционной модели требуется учёт также первичных и внешних ключей, ссылочной целостности, табличных триггеров. В качестве универсального средства обеспечения целостности в реляционной среде предлагается подход на основе применения триггеров базы данных. Триггеры обнаруживают и блокируют операции вставки и обновления строк в таблицах, которые ведут к нарушению целостности. Отмечается необходимость процедурного программирования триггеров, а также сложность переноса данных между системами баз данных разного вида из-за различий языков процедурного программирования. Предлагается подход на основе использования возможностей поддержания ссылочной целостности. В этом случае целостность множественности предка обеспечивается как часть ссылочной целостности. Конкретное решение зависит от использования простых/составных, натуральных/суррогатных ключей, а также от технических ограничений среды реализации базы данных. Может потребоваться введение избыточных компонентов в состав ключей для отслеживания экземпляра предка вдоль линий восходящего родства. Приведены тестовые примеры реляционных моделей в различных реляционных средах (полностью – в MySQL и MariaDB, и частично в PostgreSQL, MS SQL Server, Oracle Database).

Статья посвящена описанию методов анализа научной деятельности и созданных на их основе инструментов для принятия обоснованных решений на всех уровнях управления в научной сфере – от отдельных исследователей до руководителей научных организаций. Проведён обзор отечественных и зарубежных исследований в области наукометрии, выявлены основные тенденции, а также обозначены пробелы, на устранение которых направлен проект ИПУ РАН по созданию информационной системы анализа научной деятельности. Проект включает разработку моделей, методов и алгоритмов анализа научной деятельности учёных, организаций, журналов, конференций в области теории управления на основе данных о публикациях. Эта задача решается с помощью междисциплинарного подхода, включающего сетевой анализ, онтологическое проектирование, методы анализа больших данных и машинного обучения, оптимизации. В основе разработанной системы лежит онтология научного знания в теории управления, основные принципы создания и структура которой описаны в статье. В сочетании с технологическими возможностями этой системы представленная онтология позволяет обеспечить высокий уровень детализации анализа, недоступный в других наукометрических системах (Web of Science, Scopus, РИНЦ и др.). Показано, что принципы создания и структура разработанной онтологии переносимы на другие области исследований. Рассмотрены современные методы сбора и представления данных, методы сетевого анализа и анализа содержания научных текстов. Представлены основные подходы, методы и модели анализа научной деятельности, рассмотрено применение этих методов в разработанной информационной системе.

Рассматриваются методы топологической оптимизации конструкций и особенности их применения. Описываются решётчатые и другие сложные геометрические структуры с регулярно повторяющимися элементарными ячейками, позволяющие обеспечить несплошное внутреннее заполнение деталей с учётом возможности их производства аддитивными технологиями. Выполнена топологическая оптимизация детали с использованием неявного представления геометрической модели для производства её по технологии селективного лазерного плавления металлопорошковых композиций. В результате оптимизации получено снижение массы детали на 27% без ухудшения её прочностных характеристик за счёт изменения геометрии внутреннего заполнения детали. Отмечена важность верификации результатов топологической оптимизации изделий в соответствии с эксплуатационными нагрузками и с учётом особенностей технологий аддитивного производства.