Modeling Processes in a Cyber-Physical System using a Simulation Approach

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Cyber-physical systems are currently actively spreading in various fields. In order to carry out their effective management, it is necessary to use approaches based on simulation modeling. The corresponding task is considered in the paper.

Materials and methods. The paper discusses the problem of modeling processes in the cyberphysical system. A set of stages that are used in the course of choosing characteristics related to its management is given. In the first step, the variables are selected. At the second stage, the methods to be used in the simulation are selected, taking into account that the processes taking place in the cyber-physical system, as well as external influences, are accidental. In the third stage, homogeneous components in the cyberphysical system are selected. At the fourth stage, based on the average values of the amount of transmitted data in the cyber-physical system, the value of its efficiency is determined. The structure of an algorithm that makes it possible to distinguish homogeneous modules in a cyber-physical system taking into account the influence of external factors is given. The features of a simulation experiment for a cyber-physical system using an optimization model are indicated. The stages on the basis of which the choice of the quasi-optimal option for the placement of modules in the cyberphysical system based on simulation methods is carried out are noted.

Results. Simulation of a cyber-physical system with specified characteristics is carried out. It is shown that using the proposed approach it was possible to increase the efficiency of the system.

Conclusion. The results of the work can be used to simulate a wide class of cyber-physical systems. The presented modeling algorithm is universal.

About the authors

Andrey P. Preobrazhenskiy

Voronezh Institute of High Technologies

Author for correspondence.
Email: Komkovvivt@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6911-8053

Doctor of Technical Sciences, Professor

Russian Federation, 73a, Lenin Str., Voronezh, 394043, Russian Federation

Tatiana V. Avetisyan

College of the Voronezh Institute of High Technologies

Email: vtatyana_avetisyan@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3559-6070

Teacher

Russian Federation, 73a, Lenin Str., Voronezh, 394043, Russian Federation

Yuri P. Preobrazhensky

Voronezh Institute of High Technologies

Email: petrovich@vivt.ru

Vice-Rector for IT, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

Russian Federation, 73a, Lenin Str., Voronezh, 394043, Russian Federation

References

  1. Perry L. Internet of Things for architects. Birmingham, UK: Packt Publish-ing, 2018.
  2. Petrova I.A. Vyyavlenie osnovnyh kriteriev dlya primeneniya gibkogo i kaskadnogo metoda upravleniya proektom [Identification of the main criteria for the application of flexible and cascade project management methods]. Modern Economy: Current Issues, Achievements and Innovations. Collection of articles of the XXVIII International Scientific and Practical Conference, 2019, pp. 229-231.
  3. England R. Mastering ITIL. Moscow: Livebook, 2011, 200 p.
  4. Muhammad Ali Babar, Brown A. W., Mistrik I. Agile software architecture aligning agile processes and software architectures. MA, USA: Morgan Kaufmann, 2014.
  5. Lysanov D.M., Amirov D.N., Eremina I.I. Analiz raboty mekhanizmov uzlov avtomatiki v proizvodstvennyh sistemah [Analysis of the operation of automation units in production systems]. International Journal of Advanced Studies, 2023, vol. 13, no. 3-2, pp. 14-20.
  6. Bakulin A.Yu., Lvovich Ya.E. Analiz i optimizaciya effektivnosti funkcionirovaniya organizacionnoj sistemy s avtomatizirovannymi ustrojstvami obsluzhivaniya na osnove imitacionnogo modelirovaniya [Analysis and optimization of the efficiency of an organizational system with automated service devices based on simulation modeling]. Modeling, optimization and information technology, 2024, vol. 12, no. 2 (45). https://doi.org/10.26102/2310-6018/2024.45.2.030
  7. Lvovich Ya.E., Pupykin A.N. Intellektualizaciya upravleniya v organizacionnyh sistemah s cifrovym koncentratorom rezul'tatov deyatel'nosti na osnove optimizacionnogo modelirovaniya [Intellectualization of management in organizational systems with a digital hub of performance results based on optimization modeling]. Modeling, optimization and information technology, 2024, vol. 12, no. 2 (45). https://doi.org/10.26102/2310-6018/2024.45.2.018
  8. Lysanov D.M., Amirov D.N., Eremina I.I. Razrabotka programmy dlya analiza raboty uzlov avtomatizirovannoj linii [Development of a program for analyzing the operation of automated line units]. International Journal of Advanced Studies, 2023, vol. 13, no. 3-2, pp. 7-13.
  9. Bukholtsev I.M., Lvovich Ya.E. Optimizaciya modelirovaniya processov balansirovki i rebalansirovki investicij dlya realizacii programmy razvitiya mnogoob"ektnoj organizacionnoj sistemy [Optimization of modeling of investment balancing and rebalancing processes for the implementation of a multi-object organizational system development program]. Modeling, optimization and information technology, 2024, vol. 12, no. 1 (44), p. 7. https://doi.org/10.26102/2310-6018/2024.44.1.015
  10. Avetisyan T.V., Preobrazhensky A.P. Problemy monitoringa kiberfizicheskih sistem [Problems of monitoring cyber-physical systems]. Bulletin of the Voronezh Institute of High Technologies, 2023, no. 3 (46), pp. 4-5.
  11. Avetisyan T.V., Menyailov D.V., Preobrazhensky A.P. Osobennosti formirovaniya sovremennyh dialogovyh siste [Features of the formation of modern dialogue systems]. Bulletin of the Voronezh Institute of High Technologies, 2023, no. 1 (44), pp. 31-33.
  12. Avetisyan T.V., Kozlova D.N., Shunulina V.V., Preobrazhensky A.P. O vozmozhnostyah testirovaniya informacionno-telekommunikacionnyh sistem [On the possibilities of testing information and telecommunication systems]. Bulletin of the Voronezh Institute of High Technologies, 2023, no. 4 (47), pp. 6-7.
  13. Gusev P.Yu., Lvovich Ya.E. Strukturizaciya mnogofunkcional'noj cifrovizirovannoj sistemy i upravlenie eyu na osnove optimizacionnyh modelej dezagregacii resursov i ob"emov deyatel'nosti [Structuring of a multifunctional digitalized system and its management based on optimization models of disaggregation of resources and activity volumes]. Modeling, optimization and information technology, 2023, vol. 11, no. 4 (43). https://doi.org/10.26102/2310-6018/2023.43.4.004
  14. Lvovich I.Ya., Voronov A.A. Primenenie metodologicheskogo analiza v issledovanii bezopasnosti [Application of methodological analysis in security research]. Information and security, 2011, vol. 14, no. 3, pp. 469-470.
  15. Goyan V.I., Nikonova E.Z. Reinzhiniring i ego mesto v zhiznennom cikle informacionnoj sistemy [Reengineering and its place in the life cycle of an information system]. International Journal of Advanced Studies, 2019, vol. 9, no. 1-2, pp. 45-51.
  16. Avetisyan T.V., Preobrazhensky A.P. Nekotorye osobennosti rekomendatel'nyh sistem [Some features of recommender systems]. Bulletin of the Voronezh Institute of High Technologies, 2023, no. 1 (44), pp. 34-37.
  17. Lvovich Ya.E., Preobrazhensky Yu.P., Ruzhitsky E. Osobennosti optimizacii besprovodnyh sistem svyazi [Features of optimization of wireless communication systems]. Bulletin of the Voronezh Institute of High Technologies, 2022, no. 1 (40), pp. 68-71.
  18. Lvovich Ya.E., Preobrazhensky Yu.P., Ruzhitsky E. Analiz nekotoryh napravlenij povysheniya propusknoj sposobnosti ip-setej svyazi [Analysis of some directions for increasing the throughput of IP communication networks]. Bulletin of the Voronezh Institute of High Technologies, 2022, no. 1 (40), pp. 42-45.
  19. Khamitov R.M. Skhemy razvertyvanij baz dannyh dlya obespecheniya vysokoj dostupnosti [Database deployment schemes to ensure high availability]. International Journal of Advanced Studies, 2023, vol. 13, no. 4, pp. 159-174. https://doi.org/10.12731/2227-930X-2023-13-4-159-174

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Preobrazhenskiy A.P., Avetisyan T.V., Preobrazhensky Y.P.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

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».