priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2023-66-5-389-398pribor-114Research ArticleСИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИSYSTEM ANALYSIS, MANAGEMENT AND INFORMATION PROCESSINGОптимизация процессов в киберфизических системахOptimization of processes in cyber-physical systemsАветисянТ. В.AvetisyanТ. V.

Аветисян Татьяна Владимировна — кафедра информационных систем и технологий, ВИВТ; ст. преподаватель.

Воронеж

Tatiana V. Avetisyan — Voronezh Institute of High Technologies, Department of Information Systems and Technologies; Senior Lecturer.

Voronezh

vtatyana_avetisyan@mail.ruЛьвовичЯ. Е.LvovichYa. E.

Львович Яков Евсеевич — д-р техн. наук, профессор; кафедра информационных систем и технологий, ВИВТ.

Воронеж

Yakov E. Lvovich — Dr. Sci., Professor; Voronezh Institute of High Technologies, Department of Information Systems and Technologies.

Voronezh

office@vivt.ruПреображенскийА. П.PreobrazhenskyA. P.

Преображенский Андрей Петрович — д-р техн. наук, профессор; кафедра информационных систем и технологий, ВИВТ.

Воронеж

Andrey P. Preobrazhensky — Dr. Sci., Professor; Voronezh Institute of High Technologies, Department of Information Systems and Technologies.

Voronezh

app@vivt.ruВоронежский институт высоких технологийVoronezh Institute of High Technologies202326112024665389398Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/114

Рассматриваются особенности решения задач, связанных с оптимизацией процессов передачи информации в киберфизических системах на производственных предприятиях. Представлен многоэтапный процесс принятия оптимального решения по формированию киберфизической системы, использование которой позволяет преодолеть трудности, связанные с большими размерностями анализируемой задачи. Продемонстрировано, какие условия накладываются на управляемые параметры. Представлена совокупность ограничений в системе. Приведена структурная схема процесса принятия оптимального решения, сводящегося к определенной процедуре. Показан принцип построения обобщенного критерия эффективности. Приведена совокупность экстремальных задач, используемых в ходе анализа киберфизической системы. Показано, как реализуется принцип оптимальности на основе системы функциональных уравнений, представленных в виде рекуррентных соотношений. Рассмотрены особенности распределения затрат по ресурсам в киберфизической системе и приведен пример рационального использования модульных мощностей в общей структуре системы. Представлены результаты математического моделирования, демонстрирующие возможность повышения эффективности процесса передачи данных.

The features of solving problems related to the optimization of information transfer processes in cyberphysical systems at manufacturing enterprises are considered. A multi-stage process of making an optimal decision on the formation of a cyber-physical system is presented, the use of which makes it possible to overcome the difficulties associated with the large dimensions of the analyzed problem. Conditions imposed on the controlled parameters are revealed. A set of restrictions in the system is presented. A block diagram of the process of making an optimal decision reduced to a certain procedure, is given. A principle of constructing a generalized efficiency criterion is shown. A set of extremal problems used in the course of a cyber-physical system analysis is formulated. On the basis of a system of functional equations presented in the form of recurrent relations, realization of the optimality principle is demonstrated. The features of costs distribution by resources in a cyber-physical system are considered and an example of the rational use of modular capacities in the overall structure of the system is given. The results of mathematical modeling are presented to demonstrate the possibility to increase the efficiency of the data transmission process.

киберфизическая системапроцессоптимальностьоптимизациямоделированиеcyber-physical systemprocessoptimalityoptimizationmodelingReferencesLvovich I., Lvovich Y., Preobrazhenskiy A. Modeling the processes of increasing the efficiency of the internet of things system // Proc. Intern. Conf. on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM 2022). 2022. Р. 1030—1034.Lvovich I., Lvovich Y., Preobrazhenskiy A. Proceedings-2022 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2022, 2022, рр. 1030–1034.Lvovich I., Lvovich Y., Preobrazhenskiy A. Modeling the classification of internet of things objects by failures // Proc. Intern. Conf. on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM 2022). 2022. Р. 1035—1039.Lvovich I., Lvovich Y., Preobrazhenskiy A. Proceedings-2022 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2022, 2022, рр. 1035–1039.Ингланд Р. Овладевая ITIL. М.: Лайвбук, 2011. 200 c.England R. Owning ITIL, Two Hills, 2009.Muhammad Ali Babar, Brown A. W., Mistrik I. Agile software architecture aligning agile processes and software architectures. MA, USA: Morgan Kaufmann, 2014.Babar M.A., Brown A.W., Mistrik I. Agile Software Architecture Aligning Agile Processes and Software Architectures, MA, USA, Morgan Kaufmann, 2014.Lvovich I. Ya., Preobrazhenskiy A. P., Preobrazhenskiy Yu. P., Lvovich Ya. E. Modeling and optimization internet of things systems in companies // Proc. SPIE. Computer Applications for Management and Sustainable Development of Production and Industry (CMSD 2021). 2022. Р. 122510D.Lvovich I.Ya., Preobrazhenskiy A.P., Preobrazhenskiy Yu.P., Lvovich Ya.E. Proceedings of the International Society for Optical Engineering. Computer Applications for Management and Sustainable Development of Production and Industry, CMSD 2021, 2022, рр. 122510D.Lvovich I. Ya., Preobrazhenskiy A. P., Preobrazhenskiy Yu. P., Lvovich Ya. E. Modeling and optimization of resources in information systems // Proс. SPIE. Computer Applications for Management and Sustainable Development of Production and Industry (CMSD 2021). 2022. Р. 122510E.Lvovich I.Ya., Preobrazhenskiy A.P., Preobrazhenskiy Yu.P., Lvovich Ya.E. Proceedings of the International Society for Optical Engineering. Computer Applications for Management and Sustainable Development of Production and Industry, CMSD 2021, 2022, рр. 122510E.Lvovich I. Y., Preobrazhenskiy A. P., Lvovich Y. E., Choporov O. N. Algorithmization of control of information and telecommunication systems based on the optimization model // Procedia Computer Science: 14th Intern. Symp. „Intelligent Systems“ (INTELS 2020). 2021. Р. 563—570.Lvovich I.Y., Preobrazhenskiy A.P., Lvovich Y.E., Choporov O.N. Procedia Computer Science. 14th International Symposium "Intelligent Systems", INTELS 2020, 2021, рр. 563–570.Modelling and optimizing sensor wireless network systems / I. Ya. Lvovich, Ya. E. Lvovich, A. P. Preobrazhenskiy, Yu. P. Preobrazhenskiy, O. N. Choporov // Journal of Physics: Conf. Series. II Intern. Scientific Conf. on Metrological Support of Innovative Technologies (ICMSIT II-2021). Krasnoyarsk, 2021. Р. 22080.Lvovich I.Ya., Lvovich Ya.E., Preobrazhenskiy A.P., Preobrazhenskiy Yu.P., Choporov O.N. Journal of Physics: Conference Series. II International Scientific Conference on Metrological Support of Innovative Technologies (ICMSIT II-2021), Krasnoyarsk, 2021, рр. 22080.Мещеряков Р. В., Исхаков А. Ю., Евсютин О. О. Современные методы обеспечения целостности данных в протоколах управления киберфизических систем // Тр. СПИИРАН. 2020. Т. 5, вып. 19. С. 1089—1122.Meshcheryakov R., Iskhakov A., Evsutin O. Trudy SPIIRAN (SPIIRAS Proceedings), 2020, no. 5(19), pp. 1089– 1122. (in Russ.)The investigation of the characteristics of conflicts in industrial organizations based on modeling / I. Ya. Lvovich, A. P. Preobrazhenskiy, Y. P. Preobrazhenskiy, Y. E. Lvovich, O. N. Choporov // IFAC-PapersOnLine. 2021. N 20. Р. 477—481.Lvovich I.Ya., Preobrazhenskiy A.P., Preobrazhenskiy Y.P., Lvovich Y.E., Choporov O.N. 20th IFAC-PapersOnLine, 2021, рр. 477–481.Lvovich I., Preobrazhenskiy A., Lvovich Y., Choporov O. Optimization of internet of things system // Communications in Computer and Information Science. 2021. Vol. 1448. P. 135—148.Lvovich I., Preobrazhenskiy A., Lvovich Y., Choporov O. Communications in Computer and Information Science, 2021, vol. 1448, рр. 135–148.Models for evaluating the performance of complex information and communication systems / I. Ya. Lvovich, Ya. E. Lvovich, A. P. Preobrazhenskiy, Yu. P. Preobrazhenskiy, O. N. Choporov // Journal of Physics: Conf. Series. Krasnoyarsk, 2020. P. 22099.Lvovich I.Ya., Lvovich Ya.E., Preobrazhenskiy A.P., Preobrazhenskiy Yu.P., Choporov O.N. Journal of Physics: Conference Series, Krasnoyarsk, Russian Federation, 2020, рр. 22099.Preobrazhenskiy Yu. P., Azer K. M. V., Dzhumageldiev D. Some characteristics of computer networks // Вестник Воронежского института высоких технологий. 2022. № 1 (40). С. 86—88.Preobrazhenskiy Yu.P., Azer K.M.V., Dzhumageldiev D. Bulletin of the Voronezh Institute of High Technologies, 2022, no. 1(40), pp. 86–88. (in Russ.)Львович Я. Е., Преображенский Ю. П., Ружицкий Е. Особенности оптимизации беспроводных систем связи // Вестник Воронежского института высоких технологий. 2022. № 1 (40). С. 68—71.Lvovich Ya.E., Preobrazhensky Yu.P., Ruzhitsky E. Bulletin of the Voronezh Institute of High Technologies, 2022, no. 1(40), pp. 68–71. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.