Компьютерное моделирование ловушек и ловушечных порядков тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.17, кандидат технических наук Юн, Феня Александровна

• Юн, Феня Александровна
• кандидат технических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат технических наук Юн, Феня Александровна

Введение.

1 Глава 1. Обзор ловушечных порядков.

Г1. Основные сведения о ловушечных порядках.

Ь2. Ловушки.

2 Глава 2. Математическое обеспечение инженера промысловика ловушечного лова гидробионтов.

2.1. Математические модели конических ловушек.

2.1.1. Коническая ловушка жесткой конструкции.

2.1.2. Математическая модель складной конической ловупжи.

2.2. Математическая модель складной прямоугольной ловушки.

2.3. Математическая модель складной эллипсоидальной крабовой ловушки.

2.4. Математическая модель движения хребтины ловушечного порядка в потоке.

2.5. Математическая модель движения хребтины в воздухе.

2.6. Граничные условия для решения системы (2.49).

3. Глава 3. Программное обеспечение промысловика ловушечного лова.

4. Глава 4. Экспериментальное определение коэффициентов гидродинамических сил конической ловушки и положения её центра давления.

4.1. Методика экспериментального определения гидродинамических коэффициентов ловушки.

4.2. Методика экспериментального определения положения центра давления конической ловушки.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Компьютерное моделирование ловушек и ловушечных порядков»

Для облегчения своего физического труда человек на протяжении всей истории изобретал всевозможные машины и механюмы. Но з/мственный труд человека в течение длительного периода был слабо механизирован,

С изобретением микропроцессора у человеческого мозга появился мощный электронный партнер по переработке информации и человек из системы (Ч) превратился в подсистему человеке - компьютерной системы (ЧКС). В результате стал возможен пёрёхбД от кдаёёйчйёких технологии решения задач, основанных на методе проб и ошибок, на новые компьютерные технологии (КТ), основанные на методе компьютерного моделирования [13].

В условиях перехода к рыночным отношениям, расширения прав предприятий в решении оперативных и тактических вопросов необходимо быстрое и экономически оправданное принятие управленческих решений. Организационная деятельность работников сферы управления должна быть ориентирована на развитие технологийА позволяющих экономить время; Органы управления уже не могут обойтись без широкого использования средств автоматизации, адекватных уровню производственных и организационных процессов и позволяющих принимать решения в темпе, близком к протеканию таких процессов. Наметившаяся в последние годы тенденция к усилению децентрализации функций управления обьективно влечет за собой переход на распределенную обработку информации с децентрализацией средств вьршслительной техники и с совершенствованием непоч)едственно рабочих мест пользователей, соответствующих их функциональным назначениям.

Основная задача организации и обслуживания рабочих мест управленческих и иных работников - обеспечение условий для комфортной, высокопроизводительной и качественной работы. Для этой цели рабочее место специалиста должно быть удобно спланировано, оснащено всем необходимым, гарантирована безопасность работы, налажены его бесперебойная информационная поддержка и рациональная организация труда на этом месте, необходима автоматизация рабочих мест специалистов всех специальностей - создание автоматизированного рабочего места (АРМ) инженера. АРМ предполагает, что основные операции по накоплению, хранению и переработке информации возлагаются на вычислительную технику, специалист же выполняег определенную часть ручных операций.

Среди специалистов по информационным технологиям и системам автоматизированной обработки информации наиболее устоявпшмся является определение АРМ как некоторой совокупности методических, языковых, аппаратных, и программных средств, обеспечивающих автоматизацию функций пользователя в некоторой предметной области и позволяющих оперативно удовлетворять его информационные запросы.

Проектирование и внедрение АРМ, как и других средств и форм использования вычислительной техники, опирается на ряде общих принципов проектирования систем обработки информации. Главным принципом является принцип максимальной ориентации на конечного пользователя. Это достигается созданием специальных средств адаптации АРМ к уровню подготовки пользователя и возможностью его обучения, в том числе самообучения, непосредственно на данном АРМ.

Другим принципом, способствующим созданию эффективных АРМ, является принцип проблемной ориентации. Под проблемной ориентацией обычно понимается ориентация АРМ на решение ощ)еделенного класса задач, объединенных общей технологией обработки данных, единством режимов работы и эксплуатации или в более узком смысле - ориентация на автоматизацию некоторой группы функций, постоянно выполняемых специалистом.

Немаловажное значение придается реализации принципа соответствия информационных потребностей пользователей через используемые технические средства. Только после тщательного установления информационных потребностей пользователя, обеспечивающих выполнение им возложенных на него функций, можно приступать к определению состава и функций АРМ. В процессе создания АРМ должен быть реализован принцип творческого постоянного контакта разработчиков АРМ и их потенциальных пользователей.

Разработка АРМ должна производится на основе предварительной структуризации и параметризации на этапе проек!ироваиия. Структуризация АРМ есть концептуальное описание среды его функционирования, включая обоснование обеспечивающих и функциональных частей и связей между ними, интерфейсов АРМ с пользователями и другими техническими средствами обработки информации, средствами программного и технического, информационного и математического и иных видов обеспечения АРМ. Параметризация АРМ заключается в выделении и исследовании параметров их технических, программных и информационных средств, удовлетворяющих требованиям и ограничениям, определенным на этапе структуризации. Технической базой АРМ специалиста являются персональные компьютеры. При этом функционирование любого АРМ требует наличия различных видов обеспечения: информационного (ИО), математического (МО), программного( ЯО), лингвистического (ЛО), аппаратного {АО) методического (МеО), организационного (00), правового (ПрО), эргономического (ЭрО). В дальнейшем под АРМ будем понимать совокупность всех вышеперечисленных видов обеспечений, т.е. АРМ = МОиЛО []ИОиЛОиА О []МеОиПрО []00.

Информационное обеспечение АРМ предусматривает организацию его информационной базы, регламентирует информационные связи и предопределяет состав и содержание всей системы информационного отображения. Решение об информационном наполнении АРМ может быть принято лишь на основе предварительной классификации его пользователей и выяснении сущности решаемых ими задач.

В самом общем виде пользователи могут быть классифицированы по различным признакам, в том числе по служебному положению (должностной иерархии), специальностям, уровню освоения и частоте работы с вычислительной техникой, виду потребляемых данных и т.д.

По служебному положению пользователи в сфере организационного управления могут быть условно поделены на три категории: руководители, персонал руководителей и обслуживающий персонал. Естественно, что каждый из персонала руководителей в свою очередь может быть руководителем нижестоящего уровня (начальники отделов, руководители групп и т.д.); обслуживающий персонал - это делопроизводители, секретари, референты и др.

Пользователи могут быть классифицированы по специальностям: бухгалтера, кадровики, медики, преподаватели, промысловики и т.д.

По степени подготовленности к работе с вычислительной техникой выделяются пользователи, имеющие навыки в программировании на алгоритмических языках; имеющие подготовку в используемом программном обеспечении АРМ; способные выполнять минимум операций на ПЭВМ (загрузка, ввод данных, корректировка, запуск программ, печать выходных таблиц и др.).

Пользователи АРМ могут быть разделены на две группы в зависимости от периода получения данных: тех кому данные нужны в процессе их обработки и формирования(динамическое потребление), и тех, кому нужны законченные сведения о состоянии объекта (статическое потребление). Поэтому для пользователей АРМ первой группы нужен интерактивный режим его работы, для пользователей второй группы он необязателен.

В зависимости от категории пользователей АРМ должны в той или иной мере обеспечивать не только обработку данных; но также выдачу необходимых комментариев, подсказок, разъяснений.

Разрабатываемые АРМ для разных категорий пользователей значительно отличаются видами представления данных. К примеру, обслуживающий персонал обычно имеет дело с внутренними для конкретной организации данными, решает повторяющиеся задачи, пользуется, как правило, структурированной информацией. Получаемые в процессе решения данные имеют короткий активный период жизни.

Руководителям требуются как внутренние, так и внешние данные. Работа на АРМ с получением необходимых данных для такого типа пользователей обычно сопутствует реализации какой-либо цели управления или принятия решения. Поэтому в получаемых данных может и не содержаться ответ в явном виде. С другой стороны, количество данных для визуального просмотра или альтернативных вариантов решений должно быть минимально, чтобы обеспечить наглядность выводов.

Действия, выполняемые пользователем на АРМ, могут содержать многочисленные неточности, поэтому АРМ любого уровня должен позволять (явным или неявным образом) пользователю делать ошибки, например, при вводе данных, нажатии функциональных клавиш. АРМ должен обеспечивать в этом случае вывод на экран соответствующих инструкций или сообщения о том, что надо предпринять для корректировки или продолжения работы.

Информация, которую пользователь может затребовать в процессе работы, должна выдаваться на экран достаточно быстро, в течение нескольких секунд. Исключение составляют случаи, когда пользователь сам сознательно инициирует задержки либо самостоятельно проектирует данные.

Другая особенность АРМ состоит в том, чтобы не служить препятствием пользователю в его привычной организации работы. АРМ концентрирует внимание пользователя на логической структуре решаемых задач, а не на характеристике реализующей их программной системы. Однако, если заданное системе действие не производится, пользователь должен знать причину, и информация об этом также должна выдаваться на экран.

Приведенные соображения должны ложиться в основу разработки информационного обеспечения конкретного вида АРМ. Первоочередной задачей при этом является организация внутримашинной информационной базы: выбор необходимого состава показателей, способа организации их и методов группировки и выборки необходимых данных, определения видов магнитных носителей и распределения между ними активной и пассивной информации, организации справочной и комментирующей информации, разработка макетов для упрощения ввода информации и выбора необходимых функций и т.д.

В случае, когда АРМ является элементом распределенной системы обработки информации, т.е. узлом сети, возникают дополнительные требования к организации информационной базы, некоторые из которых перечислены ниже:

- структура базы данных должна обеспечивать легкое расчленение ее на составные подбазы, размещаемые на отдельных АРМ, простоту доступа к любой подбазе, защиту от несанкционированного доступа к тем или иным данным и высокую производительность обработки данных;

- структура информационной базы и схема ее распределения в АРМ должны обеспечивать возможность единого или единовременного процесса корректировки нескольких одинаковых баз, хранящихся на разных АРМ, либо замены скорректированной базы данных одного АРМ на всех остальных, связанных с ним единой информационной связью; - структура информационной базы должна быть минимально избыточна и одновременно удобна для организации архивирования данных. Математическое обеспечение АРМ представляет собой совокупность математических моделей и алгоритмов, обеспечивающих ввод, контроль, хранение и корректировку информации; формирование результирующей информации и оформление ее в виде тех или иных таблиц, графиков, диаграмм; обеспечение достоверности и защиты информации. При этом наиболее целесообразно организовывать математическое обеспечение по модульному принципу, выделяя типовые и стандартные многократно повторяющиеся процедуры. Математическое обеспечение служит основой для разработки комплекса программных средств, а поэтому качество его должно быть высоким, и оно непременно должно согласовываться с потенциальными пользователями АРМ.

Программное обеспечение любого АРМ в основном определяет интеллектуальные его возможности, профессиональную направленность, широту и полноту осуществления функций, возможности применения различных технических устройств. Комплекс программ АРМ должен охватывать многообразие функций: обеспечение организации диалога и решение функциональных задач пользователя, управление базами данных и трансляцию программ, выдачу справочной, диагностической информации и осуществление сервисных операций, облегчающих работу на ПК. Если классифицировать АРМ с позиции программных средств, то признаками такой классификации могут быть языки программирования; наличие СУБД; вид транслятора (интерпретатор или компилятор); средства обнаружения и исправления ошибок; возможность достраивания программной системы и т.д. И

Программное обеспечение любого АРМ подразделяется на общее и специальное. Основные элементы общего программного обеспечения обычно поставляются вместе с персональной ЭВМ. К ним относятся операционные системы (ОС), программные средства ведения баз данных, программные средства организации диалога, а также программы, расширяющие возможности ОС. Главное назначение этой части ПО - управление работой процессора, организация интерфейса между пользователем и ПЭВМ, организация доступа к памяти, периферийным устройствам и сети, управление файлами, запуск прикладных программ и управление процессом их выполнения, трансляция и выполнение программ, подготовленных на алгоритмических языках высокого уровня.

Специальное программное обеспечение АРМ обычно состоит из уникальных программ и функциональных пакетов прикладных программ. Именно функциональное ПО и определяет вид, содержание и конкретную направленность АРМ. Учитывая, что специальное ПО АРМ в конечном счете и определяет специфическую область его применения, составы решаемых пользователем задач и сопровождает деятельность пользователя, оно должно создаваться на основе использования инструментально -исполнительных программных средств диалоговых систем, ориентированных на решение конкретного класса задач со схожими функционально-технологическими особенностями обработки информации.

ПО АРМ должно обладать свойствами адаптивности, гибкости, модифицируемости и настраиваемости на конкретное применение в соответствии с требованиями пользователя. Непременным составным элементом программного обеспечения, передаваемого пользователю, является документация на него, обеспечивающая простое уяснение сути решаемых задач, легкое внедрение, эксплуатацию и сопровождение профаммного продукта.

Лингвистическое обеспечение АРМ включает языки общения с пользователем, языки запросов, информационно-поисковые языки, языки посредники в сетях. Языковые средства у1РМ необходимы для однозначного смыслового соответствия действий пользователя и аппаратной части в виде ПЭВМ. Без них практически невозможен процесс обучения, организация диалога, обнаружение и исправление ошибок. При этом языковые средства для конечного пользователя должны быть непроцедурными, т.е. указывать, что необходимо выполнить без подробной детализации, какие действия для этого требуются. Поскольку пользователи АРМ не должны знать детального процесса реализации своих информационных потребностей, то, чем выше интеллектуальность АРМ, тем больше непроцедурных возможностей необходимо предусматривать в его языке.

Одновременно языки АРМ должны быть также пользовательски-ориентированными, в том числе профессионально-ориентированными. Использование естественного языка, несмотря на кажущуюся простоту и удобство, не приносит ощутимых преимуществ из-за необходимости введения через клавиатуру громоздких инструкций на естественном языке.

Как правило, основу языков АРМ должны составлять заранее определяемые термины, а также описания способов, с помощью которых могут устанавливаться новые термины, заменять или дополнять существующие. Возможности языка во многом определяют также списки правил, на основе которых пользователь может строить формальные конструкции, соответствующие реализации информационных потребностей. Например, в некоторых АРМ данные и конструкции представляются в виде таблиц, в других - в виде операторов специального вида.

Языковые средства АРМ позволяют разделять их и по видам диалога. Средства поддержки диалога в конечном счете и определяют те языковые конструкции, знание которых необходимо пользователю. Следует при этом заметить, что в одном АРМ может быть реализовано несколько типов диалога: диалог, инициируемый ЭВМ; диалог заполнения шаблонов; диалог с помощью «меню»; гибридный и др.

При диалоге, инициируемом ЭВМ, пользователь практически освобождается от необходимости изучения мнемоники и конструкций языка. Его задача -выбрать один из предлагаемых ПЭВМ вариантов.

При диалоге в виде заполнения шаблона или формы, который также происходит по инициативе машины, пользователь заполняет появляющиеся на экране шаблоны или формы, которые затем автоматически анализируются ПЭВМ и обрабатываются.

На АРМ вьшолняются следуюище основные автоматизируемые опфации:

- ввод информации с клавиатуры с визуальным контролем на экране дисплея;

- ввод в ПЭВМ данных с магнитных носителей и с других АРМ;

- прием данных в виде сообщений с других АРМ по каналам связи в условиях функционирования локальных вычислительных сетей (лвс);

- редактирование данных и манипулирование ими;

- накопление и хранение данных;

- поиск, обновление и защита данных;

- вывод на экран, печать, магнитный носитель результирующей информации, а также различных справочных и инструктивных сообщений пользователю;

- формирование и передача данных на другие АРМ в виде файлов на магнитных носителях или по каналам связи в вычислительных сетях;

- получение оперативных справок по запросам.

Внедрение АРМ в сферу деятельности управленческих работников приводит к определенному изменению взаимоотношений с другими участниками управленческого процесса, поэтому технологическое обеспечение должно быть скоординировано с другими видами обеспечения АРМ, в частности, с организационным и правовым.

Общеювестно, что внедрение ПЭВМ оказывает как положительные, так и отрицательные воздействия на организацию труда исполнителя. Положительный социально-экономический эффект выражается в росте производительности труда и снижении его рутинности. Отрицательное же воздействие ПЭВМ на человека выражено менее заметно, но оно проявляется в нарушении функций зрения и быстрой утомляемости. Поэтому одна из важнейших задач эргономического обеспечения АРМ - уменьшение отрицательных воздействий ПК на человека.

Бурное развитие компьютерных технологий (КТ) проектирования, остро поставило вопрос об интеграции персональных компьютеров (ПК) на рабочие места инженеров различных специальностей, в том числе и рыбацких, и о создании на их основе АРМ.

Разработка АРМ - это не разработка познавательной модели. Это прагматическая модель. Объектом моделирования является процесс ловли крабов ловушечным порядком. Субъект - промысловик. Среда - судно, ловушечные порядки, погодные условия, море, гидробионты. Схема объектов участвующих в промысле дана на рис. 1.

Рис.А1. Схема взаимодействия основных объектов, участвующих в промысле

Анализ опытов создания АРМ показал наличии следуюшцх основных разделов разработки АРМ специалиста:

Разработка структуры целей деятельности специалиста, т.е. построение И-дерева основных целей деятельности специалиста. На этом этапе работы необходимо выявить совокупность целей деятельности специалиста. Относительно каждой цели необходимо разработать И-дерево функций специалиста. Затем необходимо описать(разработать) техническое, информационное, алгоритмическое обеспечения процесса вьшолнения каждой функции. 1. Изучение и описание объекта деятельности специалиста.

Цри установлении информационной увязки отдельных блоков решаются вопросы, связаЕшые с энтропией. Данный этап работы должен дать ответы на следуюшце вопросы: а) Что специалист должен делать? б) На какие технические средства (объекты) он может оказывать управляющие воздействия? в) Какие решения он должен принять и относительно каких объектов управления? т) Какая информация является при этом входной, а какая - выходной? д) Множество входной информации может быть разбито на справочную, постоянную(параметры системы, которые не изменяются) и т.д.

2. Изучение и описание технологической структуры деятельности специалиста.

3. Разработка системы технического обеспечения деятельности специалиста.

4. Изучение и разработка информационного обеспечения технологии деятельности.

5. Изучение и систематизация алгоритмов принятия решений специалистом.

6. Информационная увязка алгоритмов принятия решений специалистом.

7. Разработка математической модели деятельности специалиста.

8. Разработка программного обеспечения АРМ специалиста. Основной целью функционирования системы является увеличение объема вылова гидробионтов и уменьшения затрат. Ниже приведены схема взаимодействия основных объектов, участвующих в промысле и схема функционирования системы. АРМ промысловика ловушечного лова имеет сюи особенносш. Главными компонентами АРМ инженера-промысловикаловушечноголова гидробионтов являются: математическое, программное и информационное обеспечения инженера

Параметры Параметры места установки о ловушечного порядка

Выбор места г

Определение параме :ров ловушечного порядка Параметры ловушечного

У л с 0 т в а и у

0 ш е в к к а

Ловушечные порядки 1

Определение времени застоя.

Проверка ловушек.

Определение уловистости ловушек в зависимости от приманки.

Определение уловистости ловушек в зависимости от типа ловушек.

Определение уловистости ловушек в зависимости от погодных условий и места лова.

Определение уловистости в зависимости от времени застоя.

Внесение текущей информации в соответствующие БД.

Корректировка результатов (статистических данных).

Рис.2. Схема функционирования ловушечной системы

При разработке АРМ инженера сначала выявляются задачи, которые решает специалист как на берегу (береговые задачи), так и в море (морские задачи), а затем создается дерево задач инженера, рис. 3.

Выявление задач, решаемых специалистом, и их структуризация (построение дерева задач) является первой и основной частью работы при разработке АРМ. После чего выявляются характеристики каждой задачи и осуществляется их структуризация (разрабатывается дерево характеристик).

ДЕРЕВО ЗАДАЧ ПРОМЫСЛОВИКА ЛОВУШЕЧНОГО ЛОВА

Определение диаметра хребтины

Определение характеристик хребтины;

При выметке порядка При выборке порядка Определение характеристик ловушки: Конической крабовой

Складной прямоугольной крабовой

Складной эллипсоидальной крабовой А,В.Аяц,Ыех Конической креветочной

Складной конической креветочной

Выбор вида промыслового гидробионта Выбор района промысла

ОПЕРАЦИОННАЯ

СИСТЕМА, 05

ДЕРЕВО ПО

БЗ правил Морского Регистра РФ, БЗ

ПМР

БЗ промысловых ситуаций. БЗ ПС БЗ условий промысла. БЗ УП База биологических знаний, ББЗ

БД характеристик промысловых судов

БД характеристик районов промысла

БД характеристик ловушек

БД характеристик рыболовных материалов

БД характеристик промысловых гидробионтов

БД законов об охране среды обитания гидробионтов

БД требований безопасности труда

NEUTRINO

ПАКЕТЫ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ, ППП 1

ШПОН ПППСН

Моделирование тестовой информации, МЗ \У01Ш Моделирование табличной информации, М8 ЕХСЕЬ Моделирование графической информации. Auto САР Системы управления базами данных, СУБД MS ACCESS Интегрированные программные комплексы САР/САМ/САЕ

I-DEAS Master Series (фирма - Structure Dinamic Research Corporation)

Моделирование рыбацких задач Моделирование характеристик хребтины без ловушек; 1при наличии ловушек Моделирование технических параметров крабовой ловушки

Жесткой [Конической Складной Прямоугольной Эллипсоидальной Моделирование креветочных ловушек Жесткой Складной Определение центра масс ловушки

Крабовой Жесткой

Конической ктгяянлй

Прямоугольной Эллипсоидальной Креветочной Жесткой Складной

Рис. 3. Пепево заяач. ппогоамм и инАопмаиии инженепа - ппомьтсловика ловушечного лова

Множество характеристик задачи (X) разбивается на два подмножества: исходные характеристики (ИХ) и расчетные характеристики (рх), т.е. x = ИХиРХ. В свою очередь, множество исходных характеристик разбивается на три подмножества: заданные характеристики {ЗХ), нормативные характеристики {hx)VL варьируемые характеристики {вх), т.е. их = зх{}нх[}вх.

Заданные - это характеристики, однозначно определяемые из технического задания {ТЗ). Нормативные - это характеристики, которые определяются ГОСТами, ОСТами, правилами рыболовства, правилами Морского Регистра РФ и другими нормативными документами. Варьируемые - это характеристики, которыми можно варьировать (изменять) и которыми исследователь задается, исходя из своего опыта и интуиции.

Множество расчетных характеристик разбивается на три подмножества: характеристики, которые желательно уменьшить (рхл" ) - это масса орудия лова, его сопротивление; характеристики, которые желательно увеличить {рхл"лл) - это уловистость орудия лова, уменьшение износа и потери орудия лова, привлекательность приманки, дистанция реагирования крабов и креветок на приманку; нейтральные характеристики (рхло'>), т.е. px = pxa-'>[jpxa°^upxa'k

После структуризации задач следует постановка задачи, т.е. разработка математической модели (ММ) и выявление граничных (краевых) условий (ГУ) и (ку). Таким образом, зада ча = ММиГУ.

После разработки математической модели и определения граничных условий завершается постановка задачи и происходит переход к проектированию прикладной программы (программы пользователя, ПП) для решения задачи на персональном компьютере (ПК). Здесь, разумеется необходимы знания хотя бы одного из языков программирования высокого уровня (high - level language): Basic, Pascal, сл"л, Java и т.д.

Одним из самых распространенных языков программирования является язык Basic. В нем программируют около 50% корпоративных специалистов мира. В настоящее время он получил развитие в диалектах: Qbasic, QB; Visual Basic, VB; Visual Basic for Application, VBA; Visual Basic Scripting Edition, VBScript. Основным монополистом языка Basic является фирма Microsoft. По сложности программирования и возможностям Basic сравнялся с С'Л,Г, С и Pascal. Но производительность даже последних версий на несколько порядков ниже, чем у C,/m, С и Pascal. Поэтому при создании сложных программных комплексов его не используют.

Основу ИО АРМ составляют данные, которыми пользуется специалист для проектирования и моделирования. Информация представляется в виде баз данных (БД), баз знаний (БЗ), а также в виде гипертекстовой информации (HTML) Непосредственно при реализации каждого АРМа перечень типов представления информации различается. По типу использования информация в АРМах имеет две функции:

• использование в программном обеспечении для расчетов;

• общая вспомогательная информация для пользователя при выборе тех или иных конструкций, методов моделирования и проектирования.

Основными элементами любого ИО АРМ в рыболовстве является информация:

• по гидробионтам, включает информацию по районам обитания, по распределению гидробионтов в течение года, связанных с миграцией и питанием, основные биологические характеристики, типы наживок;

• по сетематериалам и промысловому вооружению, должна включать информацию по практическому использованию сетематериалов и их эффективности;

• по типам конструкций орудий лова, узлов и элементов конструкции; методам моделирования и проектирования, включает информацию, узкоспециализированную для каждого вида промысла.

Достижение этой цели невозможно без разработки математического, программного и информационного обеспечений инженера, т.е. базы, на которой строится АРМ инженера. Для этого необходимо структурировать множество задач, решаемых инженером (разработать дерево задач инженера), создать математические модели (ММ) этих задач и компьютерные программы их решения, а также собрать и структурировать в виде баз данных (БД) информацию, необходимую инженеру для грамотного решения его задач на персональном компьютере.

С введением 200 - мильных экономических зон стали уделять большое внимание развитию прибрежного лова. С развитием прибрежного лова появляется возможность снабжать население свежей и охлажденной рыбопродукцией, пользующейся у населения повышенным спросом. В связи с этим вопросы организации промысла объектов, обитающих в прибрежной зоне, приобретают актуальное значение. Кроме того, подрыв запасов рыбы крупнотоннажным флотом с использованием активных орудий промысла, таких как тралы, кошельковые невода в настоящее время все больше внимания уделяется щадящим орудиям лова: ловушкам, ярусам, ставным неводам, которые обслуживаются маломерным и среднетоннажным промысловым флотом. Большое значение для дальнейшего совершенствования лова гидробионтов ловушками с применением компьютерной технологии имеет создание математических модели объектов ловушечной системы и промысловых процессов, обеспечивающих возможность расчета параметров ловушечного порядка с высокой точностью, быстротой, настройку системы не только при подготовке ловушечного порядка к промыслу, но и в процессе выборки порядка. Для того чтобы этими математическими моделями могли пользоваться мастера добычи промысловых судов нужны компьютерные программы, реализующие не только вычислительный процесс, но и имитирующие промысловые процессы. Без подобных моделей невозможно также создание в будущем системы автоматического управления процессом добычи.

Таким образом, актуальность темы диссертации обусловлена необходимостью совершенствования ловушек и ловушечных порядков для лова крабов, креветки и трубача на базе их математических моделей и с использованием компьютерных технологий.

Для достижения этой цели в диссертационной работе осуществляется:

• Структуризация задач, решаемых промысловиками ловушечного лова гидробионтов.

• Схематизация ловушечного порядка.

• Анализ типов ловушек и выбор наиболее экономически эффективных.

• Разработка математических моделей ловушек для расчета их технических характеристик.

• Экспериментальное определение гидродинамических характеристик ловушек.

• Построение математической модели ловушечного порядка при выборке.

• Разработка специального программного и информационного обеспечений ловушечного промысла.

• Разработка информационного обеспечения промысловика ловушечного лова гидробионтов.

• Обоснование адекватности разработанных моделей с указанием области их адекватности.

• Выявление научного значения разработанных математических моделей. Научная новизна работы состоит в следующем.

• Разработаны математические модели элементов ловушечного порядка

• разработана математическая модель ловушечного порядка при выборке;

• разработаны специальные прикладные программы, позволяюпще осуществлять компьютерное моделирование ловушек и ловушечных порядков, как на этапе их конструирования, так и на промысле, что позволяет перейти на компьютерную систему управления ловушечного промысла гидробионтов.

Практическая ценность диссертационной работы заключается в том, что на основе разработанных математических моделей создана система компьютерного программного и информационного обеспечений промысловика ловушечного лова гидробионтов.

Заключение диссертации по теме «Промышленное рыболовство», Юн, Феня Александровна

Заключение

Всякий процесс труда есть деятельность, направленная на достижение определенной цели. Целесообразная деятельность невозможна без моделирования. Моделирование является обязательным, неизбежным действием во всякой целесообразной деятельности. Известны высказывания Канта и Маркса о том, что любая отрасль знания может с тем большим основанием именоваться наукой, чем в большей степени в ней используется математика. Математические модели обладают абсолютной точностью, но чтобы дойти до их использования в данной области, необходимо получить достаточное для этого количество знаний. Нематематизированность какой-то науки не означает её «ненаучность», а есть следствие сложности, недостаточной познанности её предмета, есть временное явление [38].

Большое значение для дальнейшего совершенствования лова гидробионтов ловушками с использованием компьютерных технологий имеет создание математических моделей объектов лов.чшечной системы и промысловых процессов, позволяющих рассчитывать параметры ловушек и ловушечных порядков с высокой точностью и обеспечивать настройку ловушечных систем не только при подготовке ловушечного порядка к промыслу, но и в процессе выборки порядка. Для того чтобы этими математическими моделями могли пользоваться промысловики, нужны компьютерные программы, выполняющие расчеты и имитирующие промысловые процессы. Без подобных моделей невозможно создание в будущем системы автоматизированного управления процессом добычи.

В диссертационной работе получены следующие основные результаты.

1. Разработано дерево задач промысловика ловушечного лова гидробионтов и структурная схема процесса выборки ловушечного порядка.

2. Разработаны математические модели конической крабовой ловушки жесткой конструкции, складных конических ловушек, складных прямоугольных и эллипсоидальных ловушек и специальные прикладные программы, позволяющие определять технические характеристики ловушек и вьтолнять их оптимизацию. С использованием результатов теоретических и экспериментальных исследований было выполнено компьютерное моделирование ловушек: конических жесткой и складной конструкций, складных прямоугольных и эллипсоидальных, которые используются на промысле трубачей, крабов и креветок; получены оптимальные коэффициенты посадки дели по нижнему кольцу каркаса, позволяющие минимизировать расход дели для покрытия ловушки.

3. Впервые разработаны математическая модель и программа расчета технических характеристик ловушечного порядка при выборке, позволяющая находить оптимальную скорость судна при выборке ловушечного порядка, натяжение и форму хребтины порядка. Компьютерное моделирование ловушек и ловушечных порядков как на этапе их проектирования, так и на промысле позволяет перейти на автоматизированную систему управления ловушечным промыслом гидробионтов.

4. Экспериментально получены гидродинамические характеристики крабовых, креветочных и трубачовых ловушек при различных углах атаки и различных структурах сетного полотна, покрывающего ловушку. На основе экспериментальных данных, полученных путем продувок ловушек в аэродинамической трубе НБАМР, построены графики зависимостей гидродинамических коэффициентов ловушки от угла атаки и структуры дели. Построенные графики зависимостей могут быть использованы при выработке рекомендаций по выбору характеристик дели, позволяющие получать минимальные сопротивления ловушки при выборке. Предложенные методика и специальные прикладные программы компьютерного моделирования ловушек и ловушечных порядков широко используются в учебном процессе ДВГТРУ при курсовом и дипломном проектировании, а также в проектных организациях и организациях, занимающихся ловушечным промыслом. Они также используются в курсах лекции и на практических занятиях по механике орудий рыболовства и САПР рыболовных комплексов. Получены свидетельства:

- Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2001610139 от 12 февраля 2001 г. на программу "Компьютерное моделирование конических ловушек (СМР0Т-1);

- Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2001610139 от 12 февраля 2001 г. на программу "Компьютерное моделирование прямоугольных ловушек (СМРОТ-2);

- Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2001610139 от 12 февраля 2001 г. на программу "Компьютерное моделирование эллипсоидальных ловушек (СМР0Т-3).

Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на научно-практических конференциях.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Юн, Феня Александровна, 2002 год

1. Абакумов А.И. Методология математического моделирования природных и экономических систем // Науч. тр. Вып. 7. Владивосток: Ротапринт Даль-рыбвтуз, 1996.-С. 11-16.

2. Алексеев Г.В. Обратные задачи излучения юлн и теории сигналов. Владивосток: Изд-воДВГУ,1991.-63с.

3. Алексеев Г.В. Численные методы решения задач математической физики. -Владивосток, 1987. 87 с.

4. Баранов Ф.И. Избранные труды. T.III. Теория рыболовства. М.: Пищ. пром-сть, 1971.-304 с.

5. Баранов Ф.И. К вопросу о сопротивлении воды движению веревок и сетей //Рыбн. хоз-во. -1948. -№1. -С.30-32.

6. Баранов Ф.И. Избранные труды Т. 1. Техника промышленного рыболовства. М.: Пищ. пром-сть, 1969. - 717 с.

7. Баранов Ф.И. Техника промышленного рыболовства. М.: Пищепромиздат, 1960.-696 с.

8. Бахвалов Н.С. Численные методы (Анализ, алгебра, обыкновенные дифференциальные уравнения). М.: Наука, 1973. - 631 с.

9. Бахвалов Н.С, Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. М.: Наука, 1987. - 598 с.

10. Буксируемые орудия лова / В.А. Белов, В.К. Коротков, В.К. Саврасов и др. -М.: Агропромиздат, 1987. 200 с.

11. Вейгель В.М. Математическое мышление. М.: Наука,. 1989. - 400 с.

12. Вирт Н. Алгоритмы и структуры данных. М.: Мир, 1989. - 360 с.

13. Габрюк В.И, Компьютерные технологии в промышленном рыболовстве. -М.: Колос, 1995.-544 с.

14. Габрюк В.И., Осипов E.B. Математическое обеспечение автоматизированного рабочего места промысловика ярусного лова // Науч. тр. Вып. 7. Владивосток: Ротапринт Дальрыбвтуз, 1996. - С. 73-79.

15. Габрюк В.И. Программа расчета характеристик горизонтальных пелагических ярусов при застое // Науч. тр. Вып. 9. Владивосток: Ротапринт Дальрыбвтуз, 1996. - С. 18-25.

16. Габрюк В.И., Осипов В.В. Математическая модель горизонтальных пелагических ярусов при застое // Науч. тр. Вып. 9. Владивосток: Ротапринт Дальрыбвтуз, 1996. - С. 26-34.

17. Габрюк В.И., Юн Ф.А. Математическая модель, алгоритм и программа расчета характеристик ловушечного порядка при выборке // Науч. тр. Дальрыб-втуза. Вып. 12. Владивосток, 1999. - С. 75-86.

18. Габрюк В.И., Кулага В.Д. Механика орудий рыболовства и АРМ промысловика. М., Колос, 2000. - 415 с.

19. Горлин СМ., Слезингер И.И. Аэромеханические измерения (методы и приборы). М., Наука, 1964. -720 с.

20. Глинский В.В., Ионии В.Г. Статистический анализ. Уч. пособ. М., Филинъ, 1998.-256 с.

21. Гусак A.A. Ряды и кратные интегралы. Мн.: Изд. БГУ, 1970. -384 с.

22. Далинина Н. И., Дубровская Н.С, Кваша О.П., Смирнов Г.Л., Феклисов Г.И. Численные методы. М.: Высшая школа, 1976. -367 с.23.3акс H.A. Основы экспериментальной аэродинамики. М., Госуд. изд. оборон. промышл.1953. -371 с.

23. Золотов С.С, Фаддеев Ю.И., Амфилохиев В.Б. Задачник по гидромеханике для судостроителей. Д.: Судостроение, 1969. -266 с.

24. Иванова Т.П., Пухова Г.В. Вычислительная математика и программирование. Уч. пособ. для студ. физ.- мат. фак. пед. ин-тов. М.: Просвеш;ение, 1978.-320 с.

25. Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач. М.: Радио и связь, 1990. - 544 с.

26. Р. Крамм. Нортоновские утилиты изнутри. М.: Мир, 1992. - 410 с.

27. Кулага В.Г. Механизация и автоматизация ловушечного лова Уч. пособ. Владиюсток: Дальрыбвтуз, 1966. -116 с.

28. Кочин Н.Е., Кибель И.А. и Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика. М.: Гостехиздат, 1948 - 546 с.

29. Кузик В.А. Разработки и испытания траловых досок больших удлинений. //Рыбное хозяйство. -1982. №1. - С. 51-52.

30. КушниренкоА-Г., Лебедев Г.В.Г.Аграммирование для математиков. -М.: Наука, Главн. ред. физ.-мат. лит., 1988. 375 с.

31. Мизюркин М.А. Промысел некоторых видов рыб и беспозюночных в бассейне Тихого океана Уч. пособ. Владивосток: Датьрыбшуз, 1995. -192 с.

32. Марон И.А. Дифференциальное и интегральное исчисление в примерах и задачах (Функции одной переменной). М.: Наука, 1970. - 398 с.

33. Макфов НП. Дополнительные главы математического анализа Учебное пособие для студентов физ.-мат. фак. пед. ин-тов. М: Просвещение, 1968. - 310 с.

34. Мизюркин М.А. Промысел некоторьж видов рыб и безпозюночньк в бассейне Тихого океана Уч. пособ Владивосток:. Ротапринт, Дальрыбвтуз, 1995. - 96 с.

35. Макова НВ. и др. Информатика Учебнж. М.: Финансы и кредит, 1998. - 763 с.

36. Норинов Е.Г. Системоанапигический подход к решению проблемы развития прибрежного рыбохозяйственного комплекса Приморского края. //Научные труды. Вып. 7. -Владивосток: Ротапринт Дальрыбвтуз, 1996. - С. 80-85.

37. Осипов Е.В. Объектно ориентированные технологии в промышленном рыболовстве. // Научные труды. - Вып. 7. - Владивосток: Ротапринт Дальрыбвтуз, 1996. - С. 90-95.

38. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ. Уч. пособ. для вузов. -М.: Высш. шк., 1989. 367 с.

39. Сеславинский В.И., Карпеченков В.Н. Промысел ловушками донных видов рыб в прибрежной зоне. //Научные труды. Вып. 7. - Владивосток: Ротапринт Дальрыбвтуз, 1996. - С. 101-106.

40. Седов Л.И. Механика сплошной среды. М.: Наука, Гл. ред. физ.- мат. лит., 1984.-555 с.

41. Седов Л.И. Методы подобия и размфности в механике. М.: Наука, 1965. -56 с.

42. Федяевский К.К., Войткунский Я.И. Гидромеханика. Лен.: Судостроение, 1968. -567 с.

43. Персональный компьютер. Рабочее место профессионала. М.: Наука, 1989. -176 с.

44. Якубовский Ю.В., Живов B.C., Коритысский Я.И., Мигушов И.И. Основы механики нити. М.: Легкая индустрия, 1973. -271 с.

45. Юн Ф.А. Структура автоматизированного рабочего места промысловика ло-вушечного лова гидробионтов. Научные труды Дальрыбвтуза. Вып. 10. ~ Владивосток, 1998.-С. 157-160

46. Юн Ф.А. Аналитическое определение проектных характеристик конических ловушек. Труды молодых ученых Дальрыбвтуза. Вып. 1. Владивосток, 1999.-С. 114-118.

47. Габрюк В.И., Юн Ф.А. Математическая модель равновесия гибкой нити в потоке. Тез. докладов Междунар. науч.-практ. конф. «Человек Экология -Культура на пороге XXI века». - Находка, 1999. -С. 67-68.

48. Юн Ф.А. Структура автоматизированного рабочего места промысловика ло-вушечного лова гидробионтов. РЖ 38. Оборудование пищевой промышленности. Машины и оборудование рыбокомбинатов. Мин-во науки и технологии. ВИНИТИ. М., 2000. - С. 16.

49. Юн Ф.А. Математическая модель ловушечного порядка при выборке. Тез. докладов Междунар. науч.-практ. конф. «Человек Экология - Культура на пороге XXI века». - Находка, 2000. - С. 87-89.