Математическая модель синтеза фуллеренов и программный комплекс тренажера технологического процесса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.18, кандидат наук Петров, Дмитрий Никифорович

• Петров, Дмитрий Никифорович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Петров, Дмитрий Никифорович

Оглавление

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Анализ процессов синтеза фуллеренов как объекта исследования и обучения

1.2 Обзор современных технологий синтеза фуллереновых наноматериалов

\

1.2.1 Описание искрового способа синтеза фуллереновой сажи

1.2.2 Характеристика электродугового способа синтеза фуллеренов

1.2.3 Совершенствование электродугового способа синтеза фуллеренов

1.2.4 Описание синтеза фуллеренов лазерным испарением графита

1.2.5 Описание синтеза фуллеренов пиролизом углеродсодержащих соединений

1.3 Формализованное описание процессов синтеза фуллеренов электродуговым способом

1.4 Аналитический обзор современных тренажерных обучающих комплексов

1.4.1 Обзор тренажера для обучения управлению блоком электростанции средней мощности

1.4.2 Многотиповой тренажерный комплекс ТОРВЕСТ-УТКМ

1.4.3 Комплексный тренажер Северной водопроводной станции

1.5 Анализ сред для разработки систем дистанционного обучения

1.5.1 Обзор современных стандартов электронного обучения

1.5.2 Характеристика среды разработки среды обучения Blackboard Learn

1.5.3 Структура и функции среды Moodle

1.5.4 Обзор структуры и возможностей системы управления контентом Joomla

1.6 Программные среды для автоматизации решения задач регрессионного анализа экспериментальных данных

1.6.1 Обзор возможностей среды CurveExpert

1.6.2 Характеристика среды Oakdale Datafit

1.6.3 Описание системы STADIA

1.7 Обзор систем управления базами данных и знаниями

1.7.1 Обзор средств и возможностей СУБД MySQL Server

1.7.2 Обзор функций СУБД Firebird

1.7.3 Характеристики СУБД Microsoft SQL Server

1.8 Анализ сред для разработки проблемно-ориентированного программного обеспечения

1.8.1 Обзор пакета сред разработки Microsoft Visual Studio

1.8.2 Обзор среды разработки Borland С++ Builder

1.8.3 Обзор среды разработки Borland Delphi

1.9 Постановка задач обучения управлению процессами синтеза фуллеренов

Выводы по главе 1

ГЛАВА 2 СТРУКТУРА ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ТРЕНАЖЕРНОГО КОМПЛЕКСА И ОПИСАНИЕ КОМПОНЕНТОВ

2.1 Проектирование функциональной структуры программно-алгоритмического тренажерного комплекса

2.3 Информационное обеспечение и интерфейс связи программного комплекса с базой данных и базой знаний

2.4 Структура редактора базы данных и базы знаний

2.5 Структура редактора тестов и учебного контента

2.6 Структура библиотеки математических моделей

2.7 Разработка структуры гибридной интеллектуальной подсистемы

2.8 Модуль генерации нештатных ситуаций

2.9 Разработка структуры математического обеспечения

2.9.1 Описание структуры математической модели процесса синтеза фуллеренов

2.9.2 Алгоритм расчета показателей качества процессов синтеза фуллеренов и параметров теплопередачи

2.9.3 Анализ адекватности математической модели

2.10 Определение языковых средств синтеза программно-алгоритмического тренажерного комплекса. Характеристика лингвистического обеспечения

2.11 Разработка модуля настройки пользовательского интерфейса

2.12 Классификация программного обеспечения и структуры ядра программного комплекса

2.13 Характеристика используемых методов и средств защиты информации в программном комплексе

2.14 Разработка структур пользовательских интерфейсов программного комплекса

2.14.1 Формирование структуры интерфейса администратора базы данных

2.14.2 Формирование структуры интерфейса инженера по знаниям

2.14.3 Формирование структуры интерфейса инструктора

2.14.4 Формирование структуры интерфейса обучаемого

2.14.5 Характеристика комбинированной структуры интерфейсов

2.14.6 Разработка UML-диаграммы прецедентов использования программного комплекса

2.14.7 Составление матрицы распределения прав доступа

Выводы по главе 2

ГЛАВА 3 ТЕСТИРОВАНИЕ И АПРОБАЦИЯ ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ТРЕНАЖЕРНОГО КОМПЛЕКСА

3.1 Подготовка дистанционного обучения и тестирования

3.1.1 Формирование обучающего контента

3.1.2 Формирование тестов

3.2 Описание принципов конфигурации моделируемого процесса синтеза фуллеренов для активного обучения

3.2.1 Подготовка справочников

3.2.2 Тестирование подсистемы для управления данными об оборудовании

3.2.3 Тестирование подсистемы управления данными о сырье

3.2.4 Процесс формирования знаний в базе знаний

3.2.5 Формирование математического обеспечения для моделирования процессов синтеза фуллеренов

3.3 Тестирование пассивного режима обучения. Процесс тестирования компетенций обучаемых

3.4 Тестирование активного режима обучения. Обучение управлению процессами синтеза фуллеренов при нештатных ситуациях

3.4.1 Обучение в режиме нештатных ситуаций

3.4.2 Тестирование режима обучения оптимальному управлению

3.5 Протоколы обучения

Выводы по 3 главе

ГЛАВА 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕСТИРОВАНИЯ И АПРОБАЦИИ ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ТРЕНАЖЕРНОГО КОМПЛЕКСА

4.1 Описание технических и организационных показателей качества функционирования программно-алгоритмического тренажерного комплекса

4.2 Выявленные преимущества и недостатки программно-алгоритмического комплекса

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А АКТ О ВНЕДРЕНИИ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА В ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННУЮ ЭКСПЛУАТАЦИЮ НА ПРЕДПРИЯТИЕ ЗАО «ИЛИП»

ПРИЛОЖЕНИЕ Б ДИСПЛЕЙНЫЕ ФРАГМЕНТЫ ИНТЕРФЕЙСОВ ОБУЧАЕМОГО

ПРИЛОЖЕНИЕ В ОТЧЕТ ОБ ОБУЧЕНИИ. ЭЛЕКТРОННАЯ ФОРМА

Условные обозначения и сокращения

у.е.м. - условная единица массы;

ВЭЖК — высокоэффективная жидкостная хроматография;

Ье - межэлектродное расстояние, м;

/с - частота переменного тока, с"1;

1С - сила переменного тока, А;

ис - напряжение переменного тока, В;

Рг - давление газовоздушной смеси, Па;

Всп - процентное содержание целевого продукта Сп в саже (п - число атомов в молекуле фуллерена);

АРС - автоматизированная система регулирования;

ти - время излучения, с;

Хл - длина волны лазерного излучения, м;

рл - лазерный импульс, с;

Ел - энергия светового потока лазера, Дж;

Тп - температура в камере пиролизера, К;

А - анод;

К - катод;

ид - напряжение дуги, В; 1д - сила тока дуги, А; Тд - температура дуги, К; Е - источник ЭДС постоянного тока;

- расход хладагента, м3/с; Рх - давление хладагента, Па; Т" - начальная температура хладагента, К; Г - конечная температура хладагента, К;

Тст - температура стенки реактора, К; Н - насос; Не - гелий;

л

Сг - расход газовоздушной смеси, м /с; Рг - давление газовоздушной смеси, Па; С - сажесборник; Ф - фильтр;

Ьек - критическое межэлектродное расстояние, м;

л

рг - плотность буферного газа, кг/м ; сг - теплоемкость буферного газа, Дж/К; Т^ - начальная температура газовоздушной смеси, К; ра - плотность материала анода, кг/м3; Яуд - удельное сопротивление материала анода, Ом-м; Дг - диаметр анода, м;

Ьа - длина анода, м;

Т™"— температура кипения хладагента, К;

л

рх - плотность хладагента, кг/м , сх - теплоемкость хладагента, Дж/К;

х - время непрерывной работы реактора фуллереновой сажи, с;

Ес - перепады электроэнергии;

Ыс - неоднородность сырья, примеси;

АОС - автоматизированные обучающие системы;

ИКС - информационные компьютерные справочники

ИТ - информационные технологии;

ИСАО — интеллектуальные системы автоматизированного обучения; АСУТП - автоматизированные системы управления технологическими процессами;

ИТС - интеллектуальные тренажерные системы;

ИАРМ - интеллектуальные автоматизированные рабочие места;

ЬМ8 - системы управления обучением;

ЭУК - электронные учебные курсы;

т тггйп т тгпах

Ц) > ^д ~ минимальное и максимальное напряжение дуги, В;

втп гипах ~ „ 3,

х - минимальным и максимальный расход хладагента, м /с; 2 , Сг, - минимальныи и максимальный расход газовоздушнои смеси,

м3/с;

Ттт » Ттах ~ минимальное и максимальное время непрерывного синтеза фуллереновой сажи, с;

т3 - требуемая заказчиком масса фуллерена Сп, кг;

71тах гг

ст - максимальная температура стенки реактора, К;

пгтп тутах

К, , - минимальное и максимальное давление газовоздушнои смеси в

реакторе, Па.

Б - персональные данные пользователей;

Ея - уравнения математической модели;

Ех - данные для транзакции;

Нэ - данные о работе обучаемого;

М - прямой доступ к базе данных и её обслуживание;

ОЬ - знания об объекте;

ТМ - теоретический материал;

Т - тесты;

ТС2 - ответы на тесты;

Меэ - сообщение оператору;

иЭ - пользовательские настройки интерфейсов;

V - табличные и графические данные;

е - степень черноты излучающего тела;

аг - коэффициент теплоотдачи от газовоздушной смеси к стенке реактора, Вт/(м2-К);

ах - коэффициент теплоотдачи от стенки реактора к хладагенту, Вт/(м2-К); га - степень чистоты материала анода, %; тс - масса синтезируемой сажи, кг; ид - скорость горения анода, кг/с; т^ - масса газообразных примесей, кг;

т - масса анода, кг;

а

Imax ~ максимальная генерируемая ЭДС сила тока, А;

ао - постоянная Стефана - Больцмана, Вт/(м2-К4);

Sd - площадь поверхности излучающего тела, м2;

Scm - площадь теплопередающей поверхности стенки реактора, м2;

Тг - конечная температура газовоздушной смеси, К.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Математическая модель синтеза фуллеренов и программный комплекс тренажера технологического процесса»

Введение

Актуальность разработки программных комплексов для обучения управлению сложными химико-технологическими процессами определяется двумя основными тенденциями: жесткие требования к качеству подготовки специалистов и появление сред и инновационных технологий для разработки высокоэффективных компьютерных тренажеров [1].

Производство наноматериалов - емкий коммерческий сектор мирового рынка. Основная проблема рынка углеродных наноматериалов - высокая стоимость продукции и низкие объемы производства. Подавляющие производственные мощности по синтезу фуллеренов сосредоточены в Японии (48%) и США (30%). Значительным потенциалом по наращиванию объемов производства и потребления фуллеренов обладают также Южная Корея и Китай.

По данным на 2014 год Россия занимает 27 место по среднегодовым объемам производства фуллеренов. В 2013 г. объем мирового рынка производства фуллеренов составил порядка 150 млн. долл. или 835 кг фуллеренов чистоты > 99%. Ожидается, что к 2015 году объем рынка возрастет до 760 млн. долл или 4,2 тонн.

Среди лидирующих отечественных экспортеров фуллереновой сажи и различных разновидностей фуллеренов - НПК «NeoTechProduct» (Петродворец), ЗАО «Инновации Ленинградских институтов и Предприятий» (Санкт-Петербург), НОЦ «Плазма» (Петрозаводск, респ. Карелия) [2].

Доля России в общемировом технологическом секторе производство фуллеренов составляет около 0,3%

Доминирующий профиль российских производителей фуллеренов -небольшие наукоемкие компании, созданные академическими или отраслевыми учеными. Осуществить изготовление фуллеренов в небольших количествах могут также научно-исследовательские центры и вузы. К числу реализуемой российскими компаниями продукции относится фуллереновая сажа, экстракт фуллеренов и фуллерены Сбо и С70 [3].

Исследования, проводимые на базе инновационных центров, НИИ, определили возможные области применения фуллеренов, обусловленные спецификой их физико-химических характеристик. Фуллерены являются перспективными наноматериалами для создания новых видов продукции с улучшенными свойствами, которые могут найти применение во многих отраслях промышленности: строительстве [2, 3], энергетике, электронике, медицине [4, 5, 6, 7, 8, 9], фармацевтике [7, 9], машиностроении [10] и др. Уникальные физико-химические свойства, такие как оптическая нелинейность, малая ширина запрещенной зоны (-1,5 эВ), поляризуемость позволяют использовать соединения фуллерена в радиотехнической промышленности для производства фоторезисторов, оптических затворов. Поэтому производители сверхточной

радиотехники на основе наноэлементов заинтересованы в сотрудничестве с предприятиями по синтезу фуллереновых порошков. Различные производные фуллеренов показали себя эффективными средствами в лечении вируса иммунодефицита человека: белок, ответственный за проникновение вируса в кровяные клетки - ВИЧ-1 -протеаза, - имеет сферическую полость диаметром 10 А, форма которой остается постоянной при всех мутациях. Такой размер почти совпадает с диаметром молекулы фуллерена. Синтезировано производное фуллерена, которое растворимо в воде. Оно блокирует активный центр ВИЧ-протеазы, без которой невозможно образование новой вирусной частицы [8].

Фуллерен, обладая обеззараживающими свойствами, выступает как весьма перспективная модифицирующая добавка для шихты сорбента, которая способна составить конкуренцию применяемому в настоящее время серебру [4]. В строительстве при производстве сверхпрочных бетонных конструкций в качестве добавки используются фуллереновые соединения.

Основная проблема индустрии углеродных наноматериалов -малотоннажность. Синтез фуллеренов - потенциально опасный, сложный в управлении химико-технологический процесс, характеризующийся высокой температурой рабочей среды (3,8-4,2)Т0 К и низким давлением газовоздушной смеси в реакторе (10-20)-103 Па.

На компонентный состав синтезируемой фуллереновой сажи влияют внешние неконтролируемые возмущения - перепады напряжения в источнике ЭДС, примеси в материале электродов и т.д. При малом отклонении вольт-амперной характеристики изменение температуры дуги приводит к резкому снижению процентного содержания фуллерена в саже, которую заполняют недофуллерены, нанотрубки, «легкие» фуллерены. На следующих стадиях синтеза продукта (растворение, экстракция, сепарация) получают меньшую массу целевого продукта, производительность оборудования снижается при тех же затратах энергии и сырья, ухудшаются показатели эффективности предприятия -рентабельность и конкурентоспособность.

Многие из нештатных ситуаций приводят к остановке и перезапуску процесса, что сопровождается высокими материальными затратами и экономически невыгодно. Предприятия, синтезирующие углеродные наноматериалы, несут значительные материальные потери при подготовке и повышении квалификации кадров, перенастройке производства на новое оборудование и сырье.

Высокая стоимость целевых продуктов (фуллерена С60 чистоты 99,9% - 950 руб/гр., фуллерена С7о чистоты 99,9% - 1800 руб/гр.) обусловливается высокими материальными затратами (на электричество и сырьевые компоненты - графитовые стержни, хладагент, растворители). Поэтому формируется экономический барьер, препятствующий развитию исследований специфических, уникальных физико-химических свойств фуллеренов, для практического применения фуллереновых

материалов в различных областях науки и техники. Прежде всего, это относится к развивающимся предприятиям.

На характеристики целевого продукта в сложных химико-технологических процессах наряду с технологическими, организационными оказывает влияние человеческий фактор. От уровня подготовки, опыта, квалификации специалиста зависит степень риска поломки оборудования, порчи сырья, а также качество целевого продукта. Для минимизации влияния человеческого фактора операторы, производственный персонал, следящие за состоянием оборудования, качеством целевого компонента, режимами работы оборудования, проходят курс обучения, скомпонованный, согласно требованиям конкретного предприятия и его технологических линий. В итоге, человек приобретает знания, полученные из электронных учебных пособий, лекций, видеоматериалов, презентаций в теоретическом курсе обучения и первоначальный опыт по управлению высокотехнологичным сложным процессом в практическом курсе с использованием имитационных моделей, средств для управления моделируемым химико-технологическим процессом [13].

Электронное обучение с применением технологий моделирования и визуализации исключает риск поломки функционирующего реактора, чрезмерных затрат на сырье, необходимость обучения производственного персонала с использованием действующей технологической линии, следовательно, минимизирует затраты на электроэнергию.

Подобные обучающие системы вводятся на предприятиях, реализующих химико-технологические процессы, которые характеризуются высокими требованиями к качеству целевых продуктов, сложностью в управлении [14].

Многочисленные научные работы известных ученых в области имитационного моделирования и тренажеростроения таких, как В.М. Дозорцев, Т.Б. Чистякова, B.C. Балакирев доказывают экономическую эффективность автоматизированных систем обучения управлению сложными химико-технологическими объектами. При использовании компьютерных обучающих систем в рамках высокотехнологичных предприятий в процессах обучения и повышения квалификации число аварий на технологических объектах снижается в 2,5 раз, число нештатных ситуаций - почти в 3 раза.

Анализ мирового рынка программных сред и продуктов для формирования системы обучения управлению процессом синтеза фуллеренов выявил несколько потенциально-возможных для применения в данной области решений. Среди них -система управления обучением LMS «Blackboard Learn» американской компании Blackboard, LMS «Moodle» - продукт сообщества компаний стран мира. Важным критерием становится отношение цены и качества. Под качеством понимается набор функций и возможностей для расширения системы, эргономичность и защищенность. При обзоре мирового рынка электронных обучающих комплексов системы, способной выполнять задачи пассивного обучения по материалам лекций, тестирования, активного обучения с использованием технологий имитационного

моделирования технологического процесса и визуализации не выявлено. Поэтому разработка программного комплекса для обучения управлению сложными, высокотемпературными, сопровождающимися высокими затратами и характеризующимися повышенным риском утраты сырьевых продуктов при синтезе фуллеренов - актуальная задача.

Слияние нескольких видов моделей: информационной, модели представления знаний и математической, а также нескольких подсистем: формирования дистанционного обучения и тестирования, обучения в режиме нештатных ситуаций и обучения оптимальному управлению позволило создать программно-алгоритмический тренажерный комплекс для обучения управлению процессами синтеза фуллеренов, выполняющий решение задач обучения и тренажа специалистов химических и технических образовательных программ, что снижает влияние человеческого фактора при управлении сложными потенциально-опасными и дорогими в реализации химико-технологическими процессами синтеза фуллеренов [12].

В Российской Федерации вопросами исследования и получения углеродных наноматериалов занимаются небольшие научно-образовательные центры, предприятия малого и среднего бизнеса. Среди них НОЦ «Плазма» (Петрозаводск), ЗАО «ИЛИП». Основные результаты исследований сформированы в монографии «Фуллерены. Синтез, методы получения» (автор - Сысун В.И., научный деятель НОЦ «Плазма»). В данной публикации описаны уникальные свойства фуллеренов, результаты экспериментов, характеристика современных способов синтеза фуллеренов. В обзоре «Плазменный синтез фуллеренов» (автор - Чурилов Г.Н., исследователь способов синтеза углеродных структур) приведены экспериментальные данные и сравнение нескольких режимов работы электродугового способа получения фуллеренов, приведено доказательство эффективности данного способа, основанное на его производительности и безопасности для окружающей среды. В трудах Кречмера В., Зуева В.В., Елецкого A.B., Евдокимова A.A. и др. приведено множество результатов исследований зависимостей количественных и качественных характеристик процесса синтеза фуллеренов электродуговым способом от различных факторов, но отсутствует полноценное математическое описание, учитывающее влияние режимных параметров и физико-химических свойств анода на характеристики целевых компонентов. В многочисленных трудах ученых в области электронного обучения и тренажеростроения, таких как Дозорцев В.М., Чистякова Т.Б., Балакирев B.C., приведены типовые структуры тренажерных комплексов и доказана экономическая эффективность автоматизированных систем обучения управлению сложными химико-технологическими объектами.

Целью диссертационной работы является разработка математической модели и программного комплекса для обучения управлению процессами синтеза фуллеренов, использование которого позволит повысить квалификацию кадров,

что приведет к повышению безопасности и производительности технологического процесса синтеза фуллеренов.

Достижение поставленной цели требует решения следующих задач:

■ разработка формализованного описания технологического процесса синтеза фуллеренов как объекта управления и изучения;

■ разработка математической модели синтеза фуллеренов для расчета количественных и качественных показателей процесса синтеза фуллеренов (массы фуллереновой сажи и ее компонентного состава) и показателей безопасности и работоспособности технологического оборудования (критического межэлектродного расстояния и температуры стенки реактора);

■ построение функциональной структуры программного комплекса, необходимого для решения задач обучения персонала и включающего базу данных различных конфигураций реакторов фуллереновой сажи, физико-химических свойств электродов, буферных газов и хладагентов, библиотеку математических моделей, интеллектуальную подсистему, интерфейсы пользователей (администратора базы данных, инженера по знаниям, инструктора и обучаемого);

■ разработка, тестирование и апробация программного комплекса тренажера технологического процесса синтеза фуллеренов на базе промышленного предприятия по синтезу углеродных наноматериалов.

Объектом исследования являются процессы синтеза фуллеренов электродуговым способом; предметом исследования - математическая модель синтеза фуллеренов и программный комплекс тренажера технологического процесса.

Научная новизна проекта заключается в следующих научных результатах:

1 Получена математическая модель синтеза фуллеренов для расчета количественных и качественных показателей процесса, показателей безопасности и работоспособности оборудования, позволяющая осуществлять обучение управлению процессами синтеза фуллеренов с учетом требований к безопасности и работоспособности оборудования, качеству и количеству целевых продуктов [13].

2 Предложена структура программного комплекса, включающая информационное и математическое обеспечение, интеллектуальную подсистему, интерфейсы пользователей для управления данными и знаниями, обучения управлению технологическим процессом синтеза фуллеренов в режиме нештатных ситуаций и в режиме оптимального управления [13].

3 Разработана интеллектуальная подсистема для тренажера технологического процесса синтеза фуллеренов электродуговым способом, позволяющая осуществлять обучение управлению в нештатных ситуациях.

При выполнении работы использовались методы проектирования баз данных, математического моделирования, оценки адекватности математической модели, численного поиска экстремума целевой функции, объектно-ориентированного программирования.

Указанная область исследования соответствует паспорту специальности 05.13.18 - математическое моделирование, численные методы и комплексы программ, а именно: пункту 2 - «Разработка, исследование и обоснование математических объектов, перечисленных в формуле специальности»; пункту 6 -«Комплексное исследование научных и технических проблем с применением современной технологии математического моделирования и вычислительного эксперимента»; пункту 9 - «Разработка систем имитационного моделирования».

Практическая ценность результатов заключается в разработанном программном комплексе для обучения управлению процессами синтеза фуллеренов, позволяющем осуществлять подготовку кадров в области синтеза углеродных наноматериалов с использованием компьютерных технологий обучения и адаптироваться к различным конфигурациям реакторов фуллереновой сажи, геометрическим характеристикам и физико-химическим свойствам электродов, различным видам буферных газов и хладагентов, что определяет гибкость программного комплекса и его применимость для большинства предприятий, реализующих электродуговой способ синтеза фуллеренов.

Достоверность и обоснованность научных результатов подтверждена экспериментальными данными, полученными из литературных источников, а также экспериментов, проведенных на предприятии ЗАО «ИЛИП».

Апробация работы основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях молодых ученых СПбГТИ(ТУ) «Неделя науки - 2013», «Неделя науки - 2014», научно-практической школе для молодежи «Методология и организация инновационной деятельности в сфере высоких технологий» (Санкт-Петербург, 2013), научных конференциях, посвященных 184-й и 185-й годовщинам образования СПбГТИ(ТУ) (2012,2013), на кафедре систем автоматизированного управления в Рурском университете по программе им. JI. Эйлера DAAD (Германия, 2014).

Положения, выносимые на защиту:

■ формализованное описание процесса синтеза фуллеренов электродуговым способом;

■ математическая модель технологического процесса синтеза фуллеренов электродуговым способом;

■ программный комплекс для подготовки производственного персонала управлению процессами синтеза фуллеренов.

Лично автором структурированы сведения о современных способах синтеза фуллеренов, разработано формализованное описание процессов синтеза фуллеренов электродуговым способом, разработана функциональная структура программного комплекса для обучения управлению процессами синтеза фуллеренов, сформировано информационное и математическое обеспечение, разработана структура интеллектуальной подсистемы, произведена программная реализация, тестирование и апробация тренажера для обучения управлению процессами синтеза фуллеренов.

Основные положения диссертации отражены в 7 публикациях, в т.ч. 2 статьях в рецензируемых изданиях из перечня ВАК.

Результаты работы представлены в виде программного комплекса «РиПегОЬБ», адаптированного к технологической линии предприятия ЗАО «ИЛИП» и внедренного в опытно-промышленную эксплуатацию, что подтвержается актом о внедрении. Программный комплекс используется в рамках дистанционного научно-образовательного центра СПбГТИ(ТУ) «Программные комплексы для высоких химических технологий».

Результаты работы представлены в четырех главах:

В первой главе представлен анализ способов получения фуллеренов, формализованное описание процессов синтеза фуллеренов электродуговым способом как объекта управления и изучения, сформулированы задачи обучения управлению процессами синтеза фуллеренов, приведено описание современных компьютерных сред для разработки дистанционной системы обучения, выполнен обзор систем для автоматизации решения задач обработки эмпирических данных, приведена характеристика современных систем управления базами данных и знаний, представлен анализ сред разработки проблемно-ориентированного программного обеспечения.

Во второй главе приведена функциональная структура программного комплекса с описанием компонентов, в том числе видов обеспечений -информационного, математического, лингвистического, программного. Представлена структура интеллектуальной подсистемы, библиотеки математических моделей, алгоритм оперативной идентификации и локализации нештатных ситуаций, ЦМЬ-диаграмма прецедентов использования и матрица распределения прав.

В третьей главе представлен процесс тестирования и апробации программного комплекса на примере данных технологической линии синтеза фуллеренов

Четвертая глава описывает результаты нагрузочного тестирования и апробации программного комплекса с целью выявления конфликтов с системным программным обеспечением, ошибок при функционировании, несоответствий требованиям эргономики и выявления минимальных аппаратных и программных требований автоматизированного рабочего места обучаемого для работы с программно-алгоритмическим комплексом.

В заключении приводится перечень выполненных работ для достижения поставленной цели, пути развития программного комплекса тренажера технологического процесса, планируемые области применения предлагаемой системы обучения, перечислены используемые для практической разработки программные средства.

На программный комплекс, как на программу для ЭВМ, подана заявка №2014612816 на государственную регистрацию программы для ЭВМ.

Работа выполнена в рамках прикладных НИР «Информационные технологии для автоматизированного проектирования, обработки информации и управления качеством химической продукции промышленных производств наноматериалов» (по заданию Минобрнауки России, № гос. per. 01201257270, 2012-2013 гг.), «Разработка программы повышения квалификации специалистов предприятий наноиндустрии химического и биотехнологического профиля в области автоматизированных производственных нанотехнологий» (по заданию Фонда инфраструктурных и образовательных программ группы «РОСНАНО», программа внесена в электронный реестр образовательных программ) при поддержке инновационной компании индустрии углеродных наноматериалов - ЗАО «Инновации Ленинградских Институтов и Предприятий» («ИЛИП», Санкт-Петербург).

Структура диссертационной работы включает введение, четыре главы, заключение, библиографический список и приложение. Работа изложена на 168 страницах машинописного текста, содержит 58 рисунков, 34 таблицы. Библиографический список включает 107 наименований.

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Анализ процессов синтеза фуллеренов как объекта исследования и обучения

Фуллерены - аллотропная модификация углерода наряду с другими кристаллическими модификациями - графитом и алмазом. Впервые фуллерены были получены в 1985 году Крото. Он обнаружил в масс-спектре продуктов разложения графита под действием лазерного пучка интенсивный пик с массой 720 у.е.м., происхождение которого объяснялось присутствием молекул Сбо- Свое название молекулы фуллерена получили по фамилии архитектора Бакминстера Фуллера (Buckminster Fuller), сконструировавшего купол павильона США на выставке в Монреале в 1967 году в виде сочлененных пентагонов и гексагонов (рисунок 1) [21,22].

С50 Qo С70

Рисунок 1 - Строение молекул фуллеренов Сп (п=24,28,32,36, 50, 60, 70)

Производство фуллереновых смесей, фуллеритов, фуллеренолов возможно в реакторных залах предприятий, использующих фуллерены в качестве добавки для синтеза их целевой продукции (доля таких предприятий —1/3 от всех тех, которые используют фуллерены). Предприятие «Карбон» (Санкт-Петербург), основанное в 2000 г. и реализующее полный производственный цикл: фуллереновая сажа —► фуллерены —* целевые продукты (очистительные установки, бытовые фильтры, сорбенты, антисептики). Остальная часть предприятий заключает контракт со сторонней организацией, производящей под заказ фуллереновые материалы.

Основной проблемой предприятий, чья деятельность направлена на синтез фуллереновых материалов, - перенастройка (адаптация) технологической линии на полученный от клиента заказ (заказы могут поступать от различных клиентов, в

том числе иностранных, использующих почти полный перечень фуллеренов (от С\2 до С85)). Как правило, с процессом адаптации связаны большие материальные затраты (особенно, если на предприятии функционирует не более 1-2 реакторов, настроенных под синтез конкретных целевых продуктов).

Описание объекта управления и изучения представлено в словесной структурно-классификационной форме иерархических знаний. Структурно-лингвистическая модель представления знаний об объекте подобна фрейму. Фреймы используются для моделирования знаний об объекте обучения.

Так как процессы синтеза фуллеренов представляют сложную систему, для их описания предлагается структурно-лингвистическая модель, представленная краткой записью фрейма-примера в виде нотации Бекуса-Науэра [14]:

Б :: = < имя, атрибут, характеристика >, где I, '}, к - номер фрейма, атрибута, характеристики атрибута, соответственно; символ :: = означает: «определяется как».

Для описания предложенных стереотипных знаний об объекте обучения (00) разработана структурно-лингвистическая модель представления знаний, представленная в виде фрейма-примера:

Бг ::= < 00, А >, С? = А = {аи,...,а8.5}

По данной модели авторский фрейм-пример объекта исследования и обучения описан в виде списка Бг, компонентами которого являются атрибуты <3 и их характеристики А (рисунок 2).

Представленный фрейм-пример для электродугового способа синтеза фуллеренов характерен для множества современных оформлений технологических линий (как отечественных, так и зарубежных). Различие может быть в аппаратурно-технологическом оформлении, когда предприятие изменяет геометрические характеристики, техническое оснащение и режимы работы аппаратов (например, возможно использование автоматического магазина стержней, который исключает необходимость ручной загрузки стержней в рабочую камеру реактора).

ПСФ

ц1 Иерархический уровень

а1.1 Процесс- синтеза

фуллереновой сажи

^ .......... „„.,,„

а1.2 Стадия - производства фуллереновой сажи

ч_

а1.3 Аппарат - реактор фуллереновой сажи, помпа, сито для отделения

графитового депозита

........ ......

а1.4 Поток - постоянный ток на графитовые стержни, буферный газ, хладагент, фуллереновая сажа

ц2 Аппаратурно-технологическое оформление

/ л

а2.1 Характер изменения во

времени - периодический

а2.2 Структура потоков -смешанная

у ,

а2.3 Типы оборудования -РФС-1

дЗ Режимы эксплуатации

а3.1 Аварийные, преда варийные, ^эксплуатационные

а3.2 Оптимальные -заданное эталонное % содержание фуллеренв в саже

Характеристика производительности

а4.1 Производительность -масса фуллереновой сажи за 1цикл работы реактора_

а4.2 % содержание л^уллерена в саже

Я5 Характеристика сырья

а5.1 Сырьё - графитовые стержни чистоты 99,99%, буферный газ (гелий), ^хладагент (вода)_

Яб Характеристика качества продукции

аб.1% содержание „фуллерена в саже

Характеристика возмущений

а7.1 Состояние оборудования - перепады давления буферного газа, вольт-амперной

характеристики

а7.2 Состояние КИПиА -интервалы контроля режимных параметров, даты ППР, даты замены оборудования

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Петров, Дмитрий Никифорович, 2014 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1 Дозорцев, В. М. Компьютерные тренажеры для обучения операторов технологических процессов / В. М. Дозорцев. - М.: Синтег, 2009. - 372 с.

2 Петров, Д. Н. Программный комплекс для дистанционного обучения управлению процессами синтеза фуллереновой сажи / Д. Н. Петров, Т. Б. Чистякова, Н. А. Чарыков // Материалы науч.-практ. конф., посвящ. 184-й годовщине образования СПбГТИ(ТУ). - СПб. : Изд-во СПбГТЩТУ), 2012. - С. 152-153.

3 Современные технологии получения фуллеренов, оценка рынка фуллеренов и перспектив их использования [Электронный ресурс]: сайт компании ФАКТОРИЯ JIC. - Электрон, дан. - ФАКТОРИЯ JIC - индустрия нанотехнологий, 2014. Режим доступа http://www.f-ls.ru свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.

4 Тихомирова, А. Д. Сравнение бактерицидной активности фуллеренов С60 и С70 / А. Д. Тихомирова, M. JI. Подвязников, В. В. Самонин, Е. А. Спиридонова, Е. А. Федотова // Сборник тезисов IV научно-технической конференции молодых ученых «Неделя науки-2014». - СПб.: СПбГТЩТУ), 2014. -С. 143.

5 Ширинкин, С. В., Чурносов М. И., Андриевский Г. В., Васильченко JL В. Перспективы использования фуллеренов в качестве антиоксидантов в патогенетической терапии бронхиальной астмы / С. В. Ширинкин, М. И. Чурносов, Г. В. Андриевский, JI. В Васильченко // Клиническая медицина №5. - 2009. - С. 56.

6 Ширинкин, С. В. Гидратированный фуллерен как инструмент для понимания роли особых структурных свойств водной среды живого организма для его нормального функционирования / С. В. Ширинкин, А. А. Шапошников, Т. О. Волкова, Г. В. Андриевский, А. Г. Давыдовский // Научные ведомости БелГУ. Серия: Естественные науки. Т.19, №9. - 2012. - С. 122.

7 Гудков, С. В. ДНК-защитные и радиопротекторные эффекты гидратированного фуллерена С60 / С. В. Гудков, И. Н. Штаркман, Н. Р. Асадуллина, С. А. Гармаш, О. Э. Карп, Г. В. Андриевский, В. С. Недзвецкий, А. А. Тихомиров // Физика Живого. - №17(1). - 2009. - С. 82.

8 Пиотровский, JI. Б. Механизмы биологического действия фуллеренов -зависимость от агрегатного состояния / JI. Б. Пиотровский, М. Ю. Еропкин, Е. М. Еропкина, М. А. Думпис, О. И. Киселев // Психофармакология и биологическая наркология. - Т.7, №2. - 2007. - С. 1548.

9 John, J. R. Fullerene nanomaterials inhibit the allergic response / J. R. John, H. R. Bateman, A. Stover, G. Gomez, S. K. Norton, W. Zhao // J. Immunol. 179. - 2007. -P. 665.

10 Charles, P. Introduction to nanotechnology / P. Charles, Jr. Poole, J. Owens //Canada : Wiley Interscience. - 2003. - 201 p.

11 Лысенко, В. А. Углеродные нанотрубки: морфология и свойства / В. А.

Лысенко, А. А. Михалчан, Н. Ш. Мурадова [и др.] // Химические волокна. - 2010. -№5.-С. 18-22.

12 Лысенко, В. А. «Умные» материалы: системный анализ / В. А. Лысенко,

A. Т. Кынин // Дизайн. Материалы. Технология. - 2011. - №3(18). - С. 57 - 64.

13 Петров, Д. Н. Программно-алгоритмический комплекс для обучения управлению процессами синтеза фуллереновой сажи / Д. Н. Петров, Т. Б. Чистякова, Н. А. Чарыков // Известия МГТУ «МАМИ». - 2013. - №3, т. 2. - С. 138— 146.

14 Чистякова, Т. Б. Интеллектуальные автоматизированные тренажерно-обучающие комплексы в системах управления потенциально-опасными химическими производствами: дис. д-ра техн. наук. СПбГТИ(ТУ), СПб, 1997.

15 Юрков, Н. К. Интеллектуальные компьютерные обучающие системы: моногр. / Н. К. Юрков. - Пенза :Изд. ПТУ. - 2010. - 304 с.

16 Ермилов, H. Н. Нанотехнологии - от теории к практике / H. Н. Ермилов,

B. А. Павловец, Е. А. Кузнецова, Н. А. Чарыков // Инновации. - 2007. - Т. 110, № 12.-С.79-83.

17 Buseck, P. R. Fullerenes from the Geological Environment / P. R. Buseck, S. J. Tsipursky, R. Hettich // Science 257. - 1992. - P. 215.

18 Евдокимов, А. А. Получение и исследование наноструктур / А. А. Евдокимов, Е. Д. Мишина, В. О. Вальднер. - М. : Бином. Лаборатория знаний, 2010.-462 с.

19 Кашкин, В. Б. Цифровая обработка электронно-микроскопических изображений углеродных частиц в фуллерено-содержащей саже / В. Б. Кашкин, Т.В. Рублева, Л. В. Кашкина, Р. А. Мосин // Материалы 2 межрегиональной конференции с международным участием «Ультрадисперсные порошки,, наноструктуры, материалы». - Красноярск, КГТУ, 5-7 октября. - 1999. - С. 91.

20 Marega, R. Supramolecular Chemistry of Fullerenes and Carbon Nanotubes at Interfaces / R. Marega, D. Giust, A. Kremer, D. Bonifazi // Toward Applications. Supramolecular Chemistry of Fullerenes and Carbon Nanotubes (eds N. Martin and J.-F. Nierengarten), Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany. - 2012. -P. 813.

21 Елецкий, А. В. Фуллерены и структуры углерода / А. В. Елецкий, Б. М. Смирнов // УФН, 1995, Т.165, №9. - С. 977-1007.

22 Чурилов, Г. Н. Плазменный синтез фуллеренов (обзор) / Г. Н. Чурилов // ПТЭ. 2000. №1. С. 5-15.

23 Белов, H. Н. Строение поверхности катодного нароста, образующегося при синтезе фуллеренов / H.H. Белов // журн. Аэрозоли T.4f, №1 - 1998. - С. 25.

24 Муродян, В. Е., Использование специальных углеграфитовых электродов с различной степенью очистки для получения фуллеренов / В. Е. Муродян, Д. И. Кадыров, В. А. Дербенев // Сборник тезисов докладов первой Международной конференции «Углерод: фундаментальные проблемы науки материаловедение, технологии». - М. - 2002. - С. 151.

25 Сысун, В. И. Фуллерены. Синтез, методы получения / В. И. Сысун. -Петрозаводск. - НОЦ «Плазма», 2002. - 23 с.

26 Зуев, В. В. Высокопроизводительный комплекс по получению фуллеренов / В. В. Зуев, Е. А. Кузнецова, Н. А. Чарыков. - СПб.: Журн. Электроники, 2007. - Т.53, №4. - С. 16-31.

27 Карнацевич, В. JL Оптимизация технологии получения чистого Сбо и С70 / В. JI. Карнацевич, М. А. Лопатин, А. И. Кириллов, Б. С. Каверин - Нижний Новгород : Институт металлоорганической химии им. Г. А. Разуваева РАН., 2008. -с. 485.

28 Kratschmer, W. Solid С60: a new form of carbon / W. Kratschmer W, L. D. Lamb, K. Fostiropoulos, D. R. Huffman//Nature. 1990. V. 347. P. 354.

29 Латыпов, 3. 3. Структурно организованные полимерные нанокомпозиты, включающие многослойные углеродные нанотрубки / 3. 3. Латыпов, О. Ф. Поздняков, Е. О. Попов // Научное приборостроение, Т.21, №2. - 2011. - С. 30.

30 Золотухин И. В., Фуллерит - новая форма углерода // Соросовский Образовательный Журнал. - 1996. -№ 2. - С. 51-56.

31 Лозовик, Ю. Е. Образование и рост углеродных наноструктур-фуллеренов, наночастиц, нанотрубок и конусов / Ю. Е. Лозовик, А. М. Попов // Успехи физ. наук. - 1997. - Т. 167, № 7. - С. 751-774.

32 Норенков, И. П. Автоматизированные информационные системы : учеб. пособие для вузов / И. П. Норенков. - М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. — 342 с.

33 Петров, Д. Н. Автоматизированное управление температурой дуги в электродуговом способе синтеза фуллеренов с использованием компьютерных средств / Д. Н. Петров, Т. Б. Чистякова, Н. А. Чарыков // Материалы IV научно-техн. конф. молодых ученых «Неделя науки-2013», 2-4 апреля 2013 г. - СПб.: Изд-во СПбГТИ(ТУ), 2013. - С. 157.

34 Малышев, Н. Г. Международный центр дистанционного обучения: концепция и бизнес-план / Н. Г. Малышев, В. А. Сердюк - М.: Минобразование России, 2009. - 402 с.

35 Гуркин В. Ф. Дистанционное обучение и его развитие: обобщение методологии и практики использования / В. Ф. Гуркин, В. А. Трайнев. - М. : «Дашков и Ко», 2012. - 294 с.

36 Солдаткин, В. И. Образовательная среда сегодня и завтра / В. И. Солдаткин - М.: Рособразование, 2009. - 272 с.

37 Башмаков, А. И. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем // А. И. Башмаков, И. А. Башмаков. - М.: Филин. - 2003. - 616 с.

38 Научно-технический учебный тренажерный центр vehicles [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.ntutc.ru, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.

39 Системы управления и информационные технологии : науч.-техн. журн. - М.; Воронеж : Науч. кн., 2008-2010.

40 Экспериментальный Научно-Исследовательский и Методический Центр

«Моделирующие Системы» (ЭНИМЦ MC) [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.ssl.obninsk.ru, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.

41 Тренажеры электрических станций и сетей [Электронный ресурс]: сайт компании Тест. - Электрон, дан. - TEST, 2014. Режим доступа http://www.testenergo.ru свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.

42 Тренажерные комплексы «ТОРВЕСТ®-ВИДЕО» [Электронный ресурс]: сайт компании Спектр. - Электрон, дан. - Спектр, 2014. Режим доступа http://www. http://www.rc-spectr.ru свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.

43 Основы разработки электронных образовательных ресурсов [Электронный ресурс]: сайт компании ИНТУИТ. - Электрон, дан. - ИНТУИТ -национальный открытый университет, 2014. Режим доступа http://www.intuit.ru/ свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.

44 Компьютерные и информационные технологии обработки и анализа данных: Сборник научных статей / Под ред. С.С. Садыкова. - Муром: МИ ВлГУ, 2001.-С. 78.

45 Стандарты SCORM для дистанционного обучения [Электронный ресурс]: сайт компании Х[ВВ]. - Электрон, дан. - Х[ВВ] - Интернет, компьютеры, софт и прочий Hi-Tech, 2014. Режим доступа http://www. http://xbb.uz свободный. -Загл. с экрана. - Яз. рус.

46 Blackboard Learn [Электронный ресурс]: сайт компании TAD VISER. -Электрон, дан. - TAD VISER. Государство, бизнес, IT, 2014. Режим доступа http://www.tadviser.ru свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.

47 Системы управления процессом обучения. LMS «Moodle» [Электронный ресурс]: сайт компании DisEdu. - Электрон, дан. - DisEdu. Новое образование. Теория и практика построения и применения ИТ-систем в обучении, 2014. Режим доступа http://www.tadviser.ru/ свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.

48 Рамел, Д Самоучитель Joomla! Пер. с англ. / Д. Рамел. - СПб. : «БХВ-Петербург», 2008- 449 с.

49 Норт, Б Joomla! Практическое руководство: Пер. с англ. / Б. Норт. - М. : «Хайтек», 2012.-448 с.

50 Веригин, А. Н. Организационные системы. Методы исследования : учебное пособие / А. Н. Веригин, Н. В. Лисицын. - СПб. : Изд-во СПб. ун-та, 2007. - 700 с.

51 Чистякова, Т. Б. Применение универсальных моделирующих программ для синтеза и анализа технологических процессов : учеб. пособие / Т. Б. Чистякова, Л. В. Гольцева, А. В. Козлов // СПбГТИ(ТУ). Каф. систем автоматизир. проектирования и упр. - СПб. : [б. и.], 2011. - 65 с.

52 Петров, Д. Н. Программно-алгоритмический комплекс для обучения управлению процессами синтеза фуллереновой сажи / Д. Н. Петров, Т. Б. Чистякова, Н. А. Чарыков // Методология и организация инновационной деятельности в сфере высоких технологий : сборник трудов научно-практ. школы для молодежи, 13-15 мая 2013 г. - СПб. : Изд-во Политехи, ун-та, 2013. - С. 45-50.

53 CurveExpert Professional 1.6 [Электронный ресурс]: сайт компании Informer Technologies, Inc. - Электрон, дан. - Software Informer. CurveExpert Professional 1.6, 2014. Режим доступа http://curveexpert-professional.software.informer.com свободный. - Загл. с экрана. - Яз. англ.

54 Datafit [Электронный ресурс]: сайт компании Oakdale Engineering. -Электрон, дан. - DataFit Curve Fitting and Data Plotting Software by Oakdale Engineering, 2009. Режим доступа http://www.curvefitting.com/ свободный. - Загл. с экрана. - Яз. англ.

55 Stadia 8 [Электронный ресурс]: сайт компании Экспонента. - Электрон, дан. - Универсальный российский статистический пакет STADIA, 2012. Режим доступа http://www.exponenta.ru свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.

56 Кузнецов, M. В. MySQL 5 // M. В. Кузнецов, И. В. Симдянов. - СПб. : БХВ-Петербург, 2010. - 1024 с.

57 Пирогов, В. А. Информационные системы и базы данных: организация и проектирование / В. А. Пирогов. - СПб. : БХВ-Петербург, 2010. - 528 с.

58 Лысенко, В. А. Информационное моделирование нанокомпозитов как инструмент системного проектирования / В. А. Лысенко, А. А. Лысенко, М. И. Корзина, П. Ю. Сальникова, А. Ю. Кузнецов и др. // Труды международной научно-технической конференции «Нанотехнологии функциональных материалов» (22 - 24 сентября 2010). СПб: Изд-во Политехнического университета, 2010. С. 583 -585.

59 Яковлев, С. А. Информационная поддержка подготовки кадров в сфере наноиндустрии. - Проблемы подготовки кадров в сфере инфокоммуникационных технологий / С. А. Яковлев // Санкт-Петербургская международная конференция «Региональная информатика». Сборник трудов конференции. - СПб, 2011. С. 80.

60 Борри, X. Firebird: руководство разработчика баз данных // X. Борри -СПб. : БХВ-Петербург, 2007. - 1104 с.

61 Петкович, Д. Ф. Microsoft SQL Server 2008. Руководство для начинающих // Д. Ф. Петкович. - СПб. : БХВ-Петербург, 2009. - 752 с.

62 Лисицын, Н. В. Организационные системы. Средства информационного обмена : учебное пособие для втузов / Н. В. Лисицын, А. Н. Веригин. - СПб. : Изд-во СПбГЩТУ), 2011. - 346 с.

63 Кляйн, К. Е. SQL. Справочник / К. Е. Кляйн, Д. Кляйн, Б. Хант ; пер. с англ. - 3-е изд. - М. ; СПб. : Символ-Плюс, 2010. - 651 с.

64 Схиртладзе, А. Г. Интегрированные системы проектирования и управления : учеб. для вузов / А. Г. Схиртладзе, Т. Я. Лазарева, Ю. Ф. Мартемьянов. - М. : Академия, 2010. - 347 с.

65 Демкин, В. П. Телекоммуникации для образования / В. П. Демкин, Г. В. Можаева - СПб.: «БХВ-Петербург», 2008. - 1136 е.: ил.

66 Рендольф, H. Microsoft Visual Studio 2010 для профессионалов // H. Рендольф, Д. Гарднер, М. Минутилло, К. Андерсон. - М. : Диалектика, 2011. - 1184 с.

67 Тенишев Д. Ш. Лингвистическое и программное обеспечение АС : конспект лекций / Д. Ш. Тенишев. - СП6ГТИ(ТУ). - СПб, 2012. - 42 с.

68 Страуструп, Б. Программирование. Принципы и практика использования С++ // Б. Страуструп. - М. Вильяме, 2011. - 1206 с.

69 Архангельский А. Я. С++ Builder 6. Книга 1. Язык С++ / справочное пособие. - М.: Бином-пресс, 2002. - 544 с.

70 Архангельский, А. Я. Программирование в Delphi. Учебник по классическим версиям Delphi / А. Я. Архангельский. - М. : Бином-Пресс, 2008. -1158 с.

71 Программирование на Delphi. Портал программистов Delphi.int.ru [Электронный ресурс] / А. А. Еремин - Режим доступа http://www.delphi.int.ru/ свободный. - Загл с экрана. -Яз.рус.

72 Культин, Н. Б. Основы программирования в Delphi 7. Самоучитель / Н. Б. Культин. - СПб.: «БХВ-Петербург», 2007. - 608 с.

73 Borland Delphi 8. Обзор. [Электронный ресурс] / Sabbath Black L@B -Режим доступа http://sabbathblacklab.narod.ru/delphy8_2.htm свободный. - Загл с экрана. - Яз.рус.

74 Мельников, В. П. Информационные технологии : учеб. для вузов / В. П. Мельников. - М. : Академия, 2008. - 425 с. Мельников, В. П. Информационные , технологии : учеб. для вузов / В. П. Мельников. - М.: Академия, 2008. - 425 с.

75 Чистякова, Т. Б. Информационные технологии синтеза компьютерных тренажеров для химических производств / Т. Б. Чистякова. - СПб.: Известия СПбГТИ(ТУ). - 2007. - №1. - С. 90-95.

76 Петров, Д. Н. Гибридная интеллектуальная подсистема для обучения управлению процессами синтеза фуллеренов / Д. Н. Петров, Т. Б. Чистякова // Вестник АГТУ. Серия «Управление, вычислительная техника и информатика». -2014.-№3.-С. 30-39.

77 Божич, В. И. Интеллектуальная система компьютерного обучения / В. И. Божич, Н. В. Горбат // журн. «Перспективные информационные технологии и интеллектуальные системы №1. - 2001. - С. 60.

78 Яковлев, С. А. Обобщенная модель системы ситуационного интеллектуально-агентного моделирования / С. А. Яковлев, А. А. Суконщиков // Информационно-управляющие системы. - 2010. - №2. С. 9.

79 Петров, Д. Н. Интеллектуальная подсистема для обучения управлению процессами синтеза фуллеренов / Д. Н. Петров, Т. Б. Чистякова, Н. А. Чарыков // Материалы науч.-практ. конф., посвящ. 185-й годовщине образования СПбГТЩТУ). - СПб.: Изд-во СПбГТИ(ТУ), 2013. - С. 289-290.

80 Википедия [Электронный ресурс]: сайт компании Wikipedia Foundation Inc. - Электрон, дан. - Wikipedia Foundation Inc, 2013. Режим доступа http://ru.wikipedia.org/ свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.

81 Мусаев, А. А. Аналитическая информационная система : концепция создания / А. А. Мусаев, Ю. М. Шерстюк // Известия Санкт-Петербургского

государственного технологического института (технического университета). -2011.-№ 12.-С. 62-68.

82 ГОСТ 21.404-85. Система проектной документации для строительства. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах.

83 Ерохин, В. И. Системный анализ процессов химической технологии : учебное пособие / В. И. Ерохин, Н. В. Кузичкин, Н. В. Лисицын; СПбГТИ(ТУ). Каф. ресурсосберегающих технологий. - СПб. : [б. и.], 2010. - Ч. 1 : Элементы общей теории систем. Структурный анализ химико-технологических систем. - 69 с.

84 Советов, Б. Я. Представление знаний в информационных системах: учеб. для вузов / Б. Я. Советов, В. В. Цехановский, В. Д. Чертовский. - М. : Академия, 2011.-143 с.

85 Девятков, В. В. Системы искусственного интеллекта : учеб. пособие для вузов / В. В. Девятков. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 352 с.

86 Холоднов, В. А. Системный анализ и принятие решений. Компьютерное моделирование объектов химической технологии в Mathcad : учебное пособие для вузов. Ч. 1 / В. А. Холоднов, Л. С. Кирьянова, В. А. Сидоров ; СПбГТИ(ТУ). - СПб. : [б. и.], 2008. - 91 с.

87 Чистякова, Т. Б. Математическое моделирование химико-технологических объектов с распределенными параметрами / Т. Б. Чистякова, А. Н. Полосин, Л. В. Гольцева. - СПб.: ЦОП «Профессия», 2010. - 240 с.

88 Зарубин, В. С. Математическое моделирование в технике : учеб. для втузов / В. С. Зарубин. - 3-е изд. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. - 495 с.

89 Гольцева, Л. В. Математическое моделирование химико-технологических процессов. Базовый курс : учеб. пособие / Л. В. Гольцева, А. В. Козлов, А. Н. Полосин ; СПбГТИ(ТУ). - СПб.: [б. и.], 2012. - 85 с.

90 Холоднов В. А. Компьютерные технологии построения математических моделей химико-технологических процессов на основе полного факторного эксперимента : учебное пособие / В. А. Холоднов; СПбГТИ(ТУ). Каф. мат. моделирования и оптимизации хим.-технол. процессов. - СПб.: [б. и.], 2010. - 53 с.

91 Колесов, Ю. Б. Моделирование систем / Практикум по компьютерному моделированию // Ю. Б. Колесов, Ю. Б. Сениченков. - СПб.: БХВ-Петербург, 2010 г.-352 с.

92 Советов, Б. Я. Моделирование систем : учеб. для вузов / Б. Я. Советов, С. А. Яковлев. - 5-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2007. - 343 с.

93 Абрамов, Г. В. Моделирование процесса формирования кластеров углерода в плазме термического распыления графита / Г. В. Абрамов, А. Н. Гаврилов, Е. С. Татаркин // Вестник ВГУ, №2. - 2011. С. 5.

94 Фишер, Р. А. Статистические методы для исследователей // Р. А. Фишер. -М.: Госстатиздат, 1958.-267 с.

95 Жмакин, А. И. Архитектура ЭВМ. 2 изд. м. / А.И. Жмакин. - СПб.: БХВ-Петербург, 2010. - 352 с.

96 Петров, Д. Н. Программно-алгоритмический тренажерный комплекс для обучения управлению процессами синтеза фуллеренов / Д. Н. Петров, Т. Б. Чистякова, Н. А. Чарыков // Материалы IV научно-техн. конф. молодых ученых «Неделя науки-2014», 31 марта-1 апреля 2014 г. - СПб. : Изд-во СПбГТИ(ТУ), 2014.-С. 254.

97 Мельников, В. П. Информационная безопасность и защита информации : учеб. пособие для вузов / В. П. Мельников, С. А. Клейменов, А. М. Петраков ; под ред. С. А. Клейменова. - 5-е изд., стер. - М.: Академия, 2011. - 331 с.

98 ГОСТ 19.701-90 ЕСПД. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения.

99 Мунипов, В. М. Эргономика: человекоориентированное проектирование техники, программных средств и среды / В. М. Мунипов, В. П. Зинченко. - М. : Наука, 2011.-541 с.

100 Ерохин, В. И. Системный анализ процессов химической технологии : учебное пособие / В. И. Ерохин, Н. В. Кузичкин, Н. В. Лисицын; СПбГТИ(ТУ). Каф. ресурсосберегающих технологий. - СПб. : [б. и.], 2010. - Ч. 1 : Элементы общей теории систем. Структурный анализ химико-технологических систем. - 69 с.

101 Лисицын, Н. В. Химико-технологические системы: оптимизация и ресурсосбережение : учебное пособие для втузов / Н. В. Лисицын, В. К. Викторов, Н. В. Кузичкин. - СПб.: Менделеев, 2007. - 311 с.

102 ГОСТ 34.602-89 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы.

103 ГОСТ 34.601-90 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания.

104 ГОСТ 34.321-96 Информационные технологии. Система стандартов по базам данных. Эталонная модель управления базой данных.

105 Принципы построения обучающих систем и их классификация [электронный ресурс]: электронный журнал - Педагогические и информационные технологии в образовании. URL: http://scholar.urc.ac.ru/pedJournal (дата обращения: 27.04.2013).

106 Таннинг, Ж. Ф. Технология и структура программного обеспечения для дистанционного обучения. // Дистанционное обучение и новые технологии в образовании: Материалы региональной НТК / Владим. гос. ун-т. Владимир. - 2001. -С. 45.

107 Кристин, Л. Гибкое тестирование. Практическое руководство для тестировщиков ПО и гибких команд // Л. Кристин, Д. Грегори. - М. : Вильяме, 2012.-464 с.