Технічна інженерія

Побудова розподілених суфіксних дерев

2026-04-21T16:12:19+03:00

У статті розглядається задача паралельної побудови суфіксних дерев над великими текстовими масивами без використання кластерної інфраструктури. Проаналізовано еволюцію відповідних алгоритмів – від однопотокових методів Вайнера, МакКрейта та Укконена до розподілених підходів Wavefront, ER та DGST. Виявлено ключове обмеження алгоритму DGST, реалізованого на платформі Apache Spark: суттєві накладні витрати на серіалізацію даних та I/O-звернення до розподіленої файлової системи HDFS. Запропоновано архітектуру адаптації алгоритму DGST до середовища Node.js на основі модуля worker_threads та механізму SharedArrayBuffer. Структурна трансформація забезпечує відображення компонентів Spark на елементи Node.js: керуючий вузол – основний потік, виконавчий вузол – воркерний потік, HDFS – SharedArrayBuffer. Завдяки принципу нульового копіювання (Zero-Copy) та кешуванню декодованого вмісту буфера усуваються накладні витрати на серіалізацію, характерні для Spark, а архітектура переходить від I/O-bound до memory-bound моделі. Описано чотири алгоритмічні фази адаптованого методу: ініціалізація та попередня обробка, ітеративне розбиття на S-префікси, фаза Map з побудовою локальних частотних префіксних дерев, а також Shuffle/Reduce з балансуванням навантаження на основі алгоритмів Bin Packing та Number Partitioning. Експериментальне дослідження на текстовому масиві обсягом до 2 млн рядків підтвердило приблизно лінійне зростання часу обробки відносно розміру датасету та сублінійне зростання споживання пам’яті: при чотириразовому збільшенні обсягу даних показник MemoryLimit зріс лише у 3,6 раза. Пропускна здатність системи на максимальному обсязі склала 77 132 рядки/с.

Порівняльний аналіз часової та просторової складності алгоритмів сортування в сучасних програмних середовищах

2026-04-21T16:30:56+03:00

Стаття присвячена комплексному дослідженню та порівняльному аналізу найбільш розповсюджених алгоритмів сортування, таких як бульбашкове, вставками, вибором, злиттям, швидке, купами та коміркове сортування. Актуальність роботи зумовлена стрімким розвитком технологій Big Data та Інтернету речей (IoT), що вимагає високої ефективності обробки даних в умовах як необмежених обчислювальних потужностей, так і екстремально обмежених ресурсів пам’яті. Автори детально розглядають теоретичні аспекти кожного алгоритму, проводячи математичне моделювання їхньої часової та просторової складності за допомогою асимптотичного аналізу та методу Акра-Баззі для рекурентних структур.

Методологія дослідження поєднує теоретичний аналіз асимптотик із емпіричним тестуванням продуктивності в середовищі Python 3.14 на сучасній архітектурі процесору Ryzen 7 7445HS. У роботі досліджуються не лише показники швидкодії на випадкових масивах, а й властивість адаптивності алгоритмів до вже впорядкованих або частково впорядкованих даних. Результати експериментів наочно демонструють, як вибір опорного елемента у швидкому сортуванні або специфіка менеджменту стеку викликів впливають на реальний час виконання та обсяг використаної пам’яті.

На основі отриманих даних сформовано практичні рекомендації щодо застосування конкретних методів сортування залежно від апаратних обмежень та характеру вхідних даних. Встановлено, що коміркове сортування є найбільш ефективним для великих масивів за наявності достатнього обсягу оперативної пам’яті, тоді як сортування купами (Heap Sort) виявляється оптимальним за просторовою складністю серед алгоритмів класу O(n \log n). Для специфічних умов впорядкованих даних найкращі результати за швидкістю показало сортування вставками. Стаття має наукову та практичну цінність для розробників програмного забезпечення, які прагнуть оптимізувати процеси індексації та аналізу великих обсягів інформації.

Інформаційна технологія оцінювання достовірності візуальної інформації на основі узгодженого аналізу даних

2026-04-21T16:43:25+03:00

У статті розглянуто задачу оцінювання забезпечення достовірності візуальних даних в інформаційних системах, що здійснюють їх обробку та аналіз на основі результатів, отриманих з різних джерел інформації. Актуальність дослідження зумовлена зростанням обсягів візуальної інформації, ускладненням методів її обробки та необхідністю формалізованого оцінювання ступеня узгодженості результатів, що формуються незалежними каналами аналізу. За відсутності таких механізмів підвищується ймовірність прийняття помилкових рішень, особливо в умовах зашумленості, неповноти та структурної неоднорідності даних.

Метою роботи є розробка та обґрунтування інформаційної технології узгодженого аналізу візуальних даних, яка забезпечує кількісну оцінку їх достовірності на основі формалізованої математичної моделі. Запропонований підхід ґрунтується на поетапній обробці вхідних даних, що включає нормалізацію результатів, їх порівняння за заданими критеріями та оцінювання ступеня узгодженості між джерелами інформації. Математична модель подана у вигляді послідовності взаємопов’язаних етапів, що дозволяє інтерпретувати її як алгоритмічний процес, придатний для програмної реалізації.

Отримані результати підтверджують можливість практичного застосування запропонованої інформаційної технології для перевірки достовірності візуальних даних.

Огляд сучасних підходів до декомпозиції прикладних програмних систем: від моноліту до модульного моноліту та мікросервісів

2026-04-21T16:56:56+03:00

У статті узагальнено усталені підходи до декомпозиції прикладних програмних систем як інструменту керування складністю, еволюцією та ризиками змін упродовж життєвого циклу програмного продукту. Наголошено, що декомпозиція є не одноразовим технічним рішенням, а керованим процесом, який визначає межі відповідальності компонентів, характер їхніх залежностей, можливості паралельної розробки та локалізації дефектів. Розглянуто монолітний підхід як типовий стартовий стан системи, його переваги з погляду простоти розгортання й транзакційної узгодженості, а також обмеження, пов’язані зі збільшенням кількості прихованих зв’язків, ускладненням супроводу та зниженням передбачуваності змін. Описано еволюцію від шарового структурування до компонентного мислення, у межах якого функціональність групується навколо доменних відповідальностей і формалізованих інтерфейсів. Окремо проаналізовано концепцію модульного моноліту як архітектури єдиного розгортання з жорсткими внутрішніми межами, що надає можливість зменшити зчеплення, підвищити керованість модифікацій і зберегти відносно просту операційну модель. Також показано роль Domain-Driven Design у формуванні семантичних кордонів системи, зокрема концепції bounded context як основи для узгоджених доменних моделей і правил у різних частинах застосунку. Проаналізовано підходи до визначення меж декомпозиції за бізнес-можливостями та субдоменами, акцентовано їхню придатність для узгодження архітектурних рішень із тим, як еволюціонує предметна область та організаційні процеси. Окрему увагу приділено еволюційним підходам модернізації Strangler Fig і Anti-Corruption Layer, які забезпечують інкрементальну трансформацію системи, зменшення ризиків і можливість поступового відокремлення функціональності без сценарію «великого переписування». Сформульовано висновки щодо вибору підходу залежно від вимог до автономності компонентів, швидкості внесення змін, узгодженості даних та допустимого рівня операційної складності, а також окреслено типові компроміси, які виникають при переході від монолітних до більш дрібнозернистих архітектур.

Перспективи та виклики інженерії програмного забезпечення для інтелектуального опрацювання біомедичних показників

2026-04-22T10:41:22+03:00

У статті проведено системний аналіз сучасних архітектурних підходів та методів інженерії програмного забезпечення (ІПЗ) для інтелектуального опрацювання біомедичних показників. Досліджено трансформацію медичних інформаційних систем у розподілені комплекси на базі Інтернету медичних речей (IoMT) та Big Data. Систематизовано ключові виклики галузі, зокрема гетерогенність даних, кібербезпеку та проблему «чорної скриньки» алгоритмів штучного інтелекту. Обґрунтовано обмеженість лінійних методів аналізу та доведено ефективність застосування нелінійної динаміки (ентропійний та фрактальний аналіз) для виявлення латентних патологій у нестаціонарних біосигналах. Проведено порівняльний аналіз алгоритмів машинного та глибокого навчання, де гібридні архітектури CNN-LSTM визначено як найбільш перспективні для мультимодальної діагностики. Особливу увагу приділено принципам Privacy by Design, федеративному навчанню та інтеграції методів Explainable AI (XAI) для забезпечення клінічної верифікованості рішень відповідно до стандартів ISO/IEC 27001 та IEC 62304.

Математичне моделювання пропускної здатності каналів передачі даних в умовах завад

2026-04-22T10:54:51+03:00

У статті розглянуто проблему оцінки пропускної здатності каналів передачі даних в умовах впливу різних видів завад, які знижують якість функціонування інформаційних мереж та телекомунікаційних систем. Визначено, що надійність та ефективність роботи мереж залежить від відношення сигнал/перешкода, яке є базовим критерієм електромагнітної сумісності. Наведено систематизацію чинників, що формують додаткові втрати сигналу: розсіювання та поглинання в об’єктах середовища, вплив фізичних бар’єрів, ефекти багатопроменевого поширення та завмирання, а також частотна розбіжність спектра завад і смуги пропускання приймача. Окремо розглянуто статистичні характеристики завмирань, зокрема швидких і повільних, що описуються відповідними розподілами (Релея, Райса, логнормальним). Запропонований підхід базується на застосуванні методів математичного моделювання для аналізу енергетичних параметрів сигналу та визначення реальної пропускної здатності каналу в умовах завадового середовища. Показано, що пропускна здатність може бути визначена відповідно до формули Шеннона, яка дозволяє оцінити граничні можливості системи залежно від співвідношення сигнал/шум та ширини смуги пропускання. Проведений аналіз дає можливість оцінити працездатність інформаційної мережі у конкретних умовах електромагнітного середовища та виявити критичні фактори, що обмежують її ефективність. Практична значущість роботи полягає у тому, що результати математичного моделювання можуть бути використані для проєктування нових і вдосконалення існуючих інформаційних систем, оптимізації параметрів телекомунікаційних каналів, а також підвищення стійкості до навмисних та ненавмисних завад. Представлені моделі та залежності є універсальними і можуть застосовуватися як у задачах цивільних бездротових мереж (Wi-Fi, 4G/5G), так і у спеціалізованих системах, де критично важливими є надійність і стабільність зв’язку.

Використання результатів фрактального аналізу поверхні та алгоритмів детекції відростків у тривимірних моделях зразків бурштину

2026-04-22T11:06:05+03:00

У статті запропоновано переносити інформацію про поверхню зразка бурштину з сформованих зображень на реконструйовану тривимірну модель (меш) цього зразка, а також виключати різкі просторові викиди на відтвореній моделі, які не відповідають особливостям зразка, а є похибками тривимірної реконструкції. Перенесення результатів фрактального аналізу поверхні на реконструйовану тривимірну модель зразка бурштину є важливим та комплексним етапом для детального дослідження та оцінки якості зразків бурштину. Для вирішення вказаної задачі застосовано алгоритми дискретизація поверхні зразка шляхом формування репрезентативних центрів вокселів (елементарних одиниць тривимірної сцени, що являють кубик або точку в просторі) з усередненими нормалями. Також визначаються чотири основні характеристики вокселів, що притаманні точкам, які утворюють відросток на поверхні. Згідно цих характеристик відростком є різкий просторовий викид на відтвореній моделі, який не відповідає особливостям поверхні зразка, а обумовлений похибками тривимірної реконструкції. До вокселів, характеристики яких можна класифікувати як частини відростка, застосовуються алгоритми дилатації та ерозії, щоб отримати саму форму відростків. Отримана форма перевіряється за геометричними метриками на предмет того, чи схожа вона на шуканий артефакт. Визначені дані про відростки переносяться від воксельних центрів на реконструйовану тривимірну модель (меш) цього зразка та місця дефектних зон видаляються з наступним закриттям однорідною текстурою. Шляхом знаходження найкращого ракурса на зображеннях, що містять фрактальну інформацію, дані фрактального аналізу переносяться на тривимірну модель. Після виконання усіх кроків алгоритму отримуємо тривимірну модель з перенесеними даними фрактального аналізу з двомірних зображень. При цьому на тривимірній моделі визначено ділянки поверхні, що містять тріщини/вкраплення/інклюзії, які можуть вплинути на якість промислових виробів з бурштину. обробки та більш точно розраховувати наступні кроки для обробки бурштину. Все це є основою для оцінки якості та підвищення конкурентоспроможності промислових виробів з бурштину.

RD-GST: онлайн метод побудови розподілених узагальнених суфіксних дерев

2026-04-22T14:00:28+03:00

Узагальнені суфіксні дерева (УСД) є фундаментальними структурами даних для точного пошуку підрядків із лінійною часовою складністю відносно довжини запиту , незалежно від розміру індексованого корпусу. Завдяки цій властивості УСД широко застосовуються в аналізі геномних послідовностей та індексуванні великих текстових масивів. Попри це, переважна більшість розподілених реалізацій УСД є офлайн-орієнтованими: вони будують індекс для статичного набору рядків, а надходження нових даних вимагає повної або істотної реконструкції структури. Це унеможливлює їх застосування в аналітичних платформах із безперервними потоками даних, що потребують одночасно високої швидкості та точності пошуку. Метою роботи є розроблення методу побудови розподіленого узагальненого суфіксного дерева, придатного для інкрементальної обробки потокових даних у кластерному середовищі без повної перебудови індексу при надходженні нових рядків. Запропоновано метод RD-GST, який поєднує інкрементальну стратегію конструювання суфіксного дерева з хеш-орієнтованою схемою розподілу рядків між вузлами обчислювального кластера. Метод реалізовано в архітектурі «координатор – робочі вузли» у контейнеризованому середовищі на базі Docker та AWS ECS. Принцип локальності оброблення мінімізує обсяг міжвузлових комунікацій і забезпечує інкрементальне оновлення індексу без повної реконструкції. Для оцінювання ефективності проведено порівняльний експеримент із методом DGST на підвибірках корпусу DNS-імен обсягом 100–600 млн символів за однакових обчислювальних ресурсів. RD-GST забезпечує прискорення у 3,2–5,1 разу та пропускну здатність 5,1–5,5 млн символів/с проти 0,9–1,7 млн символів/с для DGST. Перевага у швидкодії супроводжується інтенсивнішим споживанням оперативної пам’яті, що потребує пропорційного нарощування ресурсів зі збільшенням обсягу корпусу. Доведено практичну ефективність онлайн-підходу для потокової обробки текстових корпусів у реальному часі. Усі результати відтворювані на основі відкритих програмних реалізацій за узгоджених експериментальних умов.

Мобільний застосунок для координації волонтерських процесів

2026-04-22T14:16:57+03:00

Сучасні інформаційні технології відіграють ключову роль у розвитку суспільних ініціатив, зокрема у сфері волонтерської діяльності. Мобільні застосунки стають ефективним інструментом для організації комунікації, координації дій та забезпечення доступу до необхідних ресурсів. В умовах зростання потреби у швидкому та безпечному обміні даними особливого значення набуває використання платформ та технологій, що поєднують гнучкість, масштабованість і зручність у підтримці.

Платформа Android, яка займає провідні позиції на ринку мобільних операційних систем, відкриває широкі можливості для створення інноваційних рішень. Вибір сучасних мов програмування та архітектурних підходів дозволяє забезпечити високу якість програмного продукту, його надійність та адаптивність до потреб користувачів. У цьому контексті особливо актуальним є застосування мови Kotlin, яка офіційно рекомендована для Android-розробки, а також використання новітніх інструментів побудови інтерфейсу та архітектурних патернів.

У роботі розглянуто вибір інструментів розробки, особливості побудови користувацького інтерфейсу, організацію бізнес-логіки та серверної взаємодії в мобільному застосунку для координації волонтерської діяльності. Архітектура застосунку побудована з урахуванням принципів Clean Architecture. Такий підхід забезпечує чітке розділення відповідальностей між рівнями системи: представлення, бізнес-логіки та доступу до даних. Мобільний клієнт реалізовано на платформі Android із використанням мови програмування Kotlin, фреймворку Jetpack Compose для побудови інтерфейсу та бібліотеки Room (SQLite) для локального зберігання даних. Серверна частина створена на основі Ktor, підтримує REST API, автентифікацію користувачів та взаємодію з централізованою базою даних MySQL.

Запропоноване рішення забезпечує модульність, масштабованість та можливість подальшого вдосконалення мобільного застосунку, що робить його ефективним інструментом для координації волонтерських ініціатив, сприяючи розвитку громадянського суспільства та підвищенню ефективності соціальних проєктів.

Метод аналізу живучості сервісів інформаційної системи на мобільній платформі за каскадних порушень

2026-04-22T14:51:37+03:00

У статті розглянуто проблему аналізу живучості сервісів інформаційної системи на мобільній платформі за каскадних порушень, актуальність якої зумовлена динамічною доступністю обчислювальних, мережних та енергетичних ресурсів, переривчастою зв’язністю, частковою спостережуваністю стану та обмеженим часом на прийняття керувальних рішень. Встановлено, що локальний аналіз сервісів за первинним порушенням не забезпечує повного відображення фактичної втрати живучості, оскільки не враховує каскадне поширення порушення через міжсервісні залежності.

Метою дослідження є розроблення методу аналізу живучості сервісів ІСМП, який дає змогу формально виявляти зміну станів сервісів під впливом первинного та вторинно зумовленого порушення, визначати початкові джерела каскадного процесу, кордон його поширення та внесок міжсервісних залежностей у втрату живучості системи. Запропоновано метод, що ґрунтується на сервісному поданні системи у вигляді структури залежностей, введенні нормованих характеристик первинного порушення, локальної межі його компенсації сервісом, активності сервісних залежностей і покроковому визначенні фронтів каскадного процесу. У межах методу формалізовано множини сервісів, що втрачають живучість безпосередньо під дією первинного впливу та внаслідок каскадного поширення порушення, введено показники для кількісного оцінювання частки втрат, зумовлених міжсервісними залежностями.

Отримані результати на модельному сценарії зі зростанням інтенсивності первинного порушення показали стійке розходження між локальною оцінкою втрати живучості та оцінкою з урахуванням каскадного поширення, що дало змогу фіксувати початок каскадного підсилення раніше, ніж локальний аналіз, і виокремлювати приховану частку сервісних втрат за відсутності безпосередньої втрати критичних сервісів. Практична цінність результатів полягає у придатності методу для задач оперативного параметричного керування ресурсами, локалізації порушень та динамічного резервування системних ресурсів.

Гібридна архітектура Edge-cloud для обробки часових рядів у телемедичних IoT-пристроях

2026-04-22T15:05:01+03:00

У даній роботі запропоновано гібридну архітектуру edge-cloud для обробки часових рядів у телемедичних IoT-системах, що базуються на використанні носимих пристроїв. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю забезпечення оперативного, енергоефективного та масштабованого аналізу великих обсягів біомедичних даних, які генеруються в режимі реального часу. Запропонована архітектура передбачає розподіл обчислювальних задач між edge-рівнем та хмарною інфраструктурою з урахуванням характеристик сигналу. На edge-рівні реалізовано попередню обробку даних, що включає фільтрацію сигналів за допомогою фільтра Калмана, зменшення розмірності методом Piecewise Aggregate Approximation (PAA), а також виявлення аномалій із використанням алгоритму Isolation Forest. Додатково впроваджено адаптивну політику передачі даних, яка базується на оцінці варіабельності сигналу та дозволяє динамічно визначати доцільність передачі повних даних або лише агрегованих ознак до cloud-рівня.

На хмарному рівні здійснюється глибокий аналіз часових залежностей із використанням гібридної моделі CNN–LSTM, що поєднує переваги згорткових та рекурентних нейронних мереж для ефективного виявлення складних патернів у даних. Проведене моделювання на відкритих наборах даних показало, що запропонований підхід дозволяє зменшити затримку обробки даних до 120 мс, скоротити мережевий трафік приблизно на 65 % та досягти точності класифікації аномалій на рівні 91 %. Отримані результати підтверджують ефективність адаптивного розподілу обчислювального навантаження між edge- та cloud-рівнями, що забезпечує баланс між швидкодією, точністю аналізу та енергоефективністю системи. Запропонована архітектура може бути використана для побудови сучасних телемедичних систем моніторингу стану здоров’я, особливо в умовах обмежених мережевих ресурсів та високих вимог до обробки даних у реальному часі.

Вплив поверхневих текстур сплаву NiTi, виготовлених мікрофрезеруванням, на статичні та динамічні кути змочування

2026-04-16T12:13:11+03:00

Характеристики змочування поверхонь матеріалів мають важливе значення для їх застосування в біомедицині, приладо- та машинобудуванні, а також в інших галузях промисловості. Аустенітні сплави NiTi використовуються в цих сферах завдяки унікальному поєднанню ефекту пам’яті форми, надпружності та біосумісності. Формування поверхневих текстур методом мікрофрезерування змінює топографію поверхні, що зумовлює модифікацію її змочувальних властивостей. Оскільки поведінка змочування мікрофрезерованих текстур поверхонь аустенітного сплаву Ni_56,5Ti_43,5залишається недостатньо вивченою, у даній роботі експериментально досліджено вплив мезомасштабних (200–1000 мкм) текстур у вигляді мікропазів, мікростовпчиків та мікроямок на статичні та динамічні кути змочування водою. Проведено порівняння видимих кутів змочування текстурованих поверхонь з еталонними зразками, отриманими шліфуванням і поліруванням. Показано, що змочування мікрофрезерованих поверхонь гідрофільного сплаву NiTi є некомпозитним і може мати як ізотропний, так і анізотропний характер залежно від топографії поверхні. Встановлено взаємозв’язок між геометрією текстур і поведінкою змочування, а також проаналізовано особливості руху краплі по текстурованих поверхнях. Експериментально підтверджено, що мікрофрезеровані мезомасштабні текстури здатні зміщувати режим змочування у стан, за якого домінує закріплення трифазної лінії контакту з високим гістерезисом кута змочування. Таким чином, технологія мікрофрезерного текстурування забезпечує ефективне керування змочувальними властивостями сплаву NiTi, зокрема динамікою трифазної лінії контакту, та відкриває перспективи цілеспрямованого керування змочуванням шляхом варіювання геометрії текстур для застосування у біомедичних та інженерних системах.

Технічна діагностика колесотокарних верстатів та візків рухомого складу залізниць

2026-04-16T13:18:28+03:00

Пріоритетним завданням залізничного транспорту є забезпечення безпеки руху. Одним із найбільш ефективних шляхів розв’язання цього завдання є впровадження та використання засобів технічної діагностики в процесі експлуатації, технічного обслуговування та ремонту рухомого складу, а також металорізальних верстатів, що застосовуються під час відновлення профілю кочення залізничних колісних пар. У статті розглянуто актуальність впровадження засобів технічної діагностики в процесах експлуатації, технічного обслуговування та ремонту рухомого складу залізничного транспорту. Обґрунтовано доцільність застосування діагностичних методів як одного з ефективних шляхів підвищення безпеки руху та переходу від планово-попереджувальної системи ремонту до системи ремонту за технічним станом. Проведено аналіз існуючих і перспективних технологій, технологічних процесів та обладнання для виконання технічної діагностики, зокрема рішень компанії SKF. Розглянуто їх конструктивні особливості, технологічні аспекти застосування та основні експлуатаційні характеристики. Наведено результати впровадження засобів технічної діагностики на прикладі локомотивного депо Покровськ Донецької залізниці та виконано оцінку економічної ефективності запропонованих рішень. Визначено перспективи подальших досліджень у напрямі впровадження технічної діагностики для підвищення ефективності процесів відновлення профілю кочення залізничних колісних пар.

Вплив режимів штампування і термообробки заготовок із титанових сплавів на їх механічну оброблюваність

2026-04-16T13:30:31+03:00

У сучасному авіадвигунобудуванні титанові сплави є безальтернативним матеріалом для виготовлення найвідповідальніших та високонавантажених роторних деталей газотурбінних двигунів, таких як моноколеса (бліски) та диски компресора. Широке використання титанових сплавів зумовлено їхнім унікальним поєднанням високої питомої міцності, жароміцності та виняткової корозійної стійкості. Однак обробка титанових сплавів різанням суттєво ускладнена їх низькою теплопровідністю та модулем пружності, а також високою хімічною активністю за підвищених температур. Це призводить до надвисоких термічних навантажень, пружного відтискання матеріалу та катастрофічного зношування різального інструменту. Практика доводить, що суто інструментального підходу для вирішення цієї проблеми недостатньо, оскільки оброблюваність металу суттєво залежить від його внутрішньої морфології та початкового стану. У роботі проаналізовано стан питання і основні напрями досліджень щодо впливу технологічної «спадковості» – параметрів штампування та термічної обробки – на мікроструктуру, фазовий склад, рівень залишкових напружень та подальшу оброблюваність титанових сплавів. Наведено результати досліджень щодо оптимізації температурно-швидкісних режимів ізотермічного штампування для формування необхідних типів мікроструктури та запобігання утворенню дефектів. Розглянуто вплив залишкових напружень, отриманих після кування, на деформування тонкостінних деталей під час багатокоординатного фрезерування. Крім того, висвітлено інноваційний метод «цифрових відбитків» для контролю якості деталей на основі безперервного аналізу динаміки зусиль різання безпосередньо на верстаті. У підсумку сформульовано висновки про необхідність інтегрованого підходу до виготовлення аерокосмічних деталей, за якого параметри термомеханічної обробки (ізотермічного штампування) жорстко синхронізуються з майбутньою стратегією механічної обробки для мінімізації геометричних відхилень та забезпечення високих експлуатаційних характеристик виробу.

Дослідження процесу різання торцевою ступінчастою фрезою з рухомим формоутворюючим різальним елементом

2026-04-16T14:14:48+03:00

У статті представлено результати експериментального дослідження впливу складових сили різання на мікро- та макрогеометрію оброблюваної плоскої поверхні при чистовому торцевому фрезеруванні сірого чавуну СЧ-21 (270 HB) із застосуванням розробленої торцевої ступінчастої фрези. Особливу увагу приділено аналізу сил різання, шорсткості поверхні та відхилень від площинності оброблених поверхонь залежно від параметрів режиму обробки – швидкості різання та подачі на зуб. Проведено порівняння результатів при використанні нерухомо закріплених відносно корпусу фрези різальних елементів (РЕ) та застосування рухомого чистового формоутворюючого РЕ з пружним контактом відносно нерухомого копіра. Встановлено, що при підвищенні подачі на зуб зростають усі складові сили різання, що веде до погіршення як шорсткості обробки, так і до збільшення відхилення від площинності. Разом з тим, при підвищенні швидкості різання до V=26,4 м/с спостерігається зниження сил різання та покращення мікро- та макрогеометрії оброблюваної плоскої поверхні. Запропонована конструкція фрези з рухомим в осьовому напрямі чистовим РЕ, що пружно контактує із нерухомим копіром, дозволяє компенсувати пружні деформації технологічної системи (ТС) та зменшити похибки обробки. Отримані результати можуть бути використані для оптимізації конструкцій торцевих фрез та режимів обробки для підвищення мікро- та макрогеометрії плоских поверхонь при чистовому торцевому фрезеруванні.

Дослідження процесу різання свердлами з дискретною модифікованою поверхнею

2026-04-20T10:07:48+03:00

У статті розглянуто процес обробки різанням полімерних композиційних матеріалів (ПКМ). Досліджено і описано процес взаємодії різального інструменту з нанесеним на його задню поверхню дискретного модифікованого покриття глобулярної структури з композиційним матеріалом. Для визначення впливу дискретизації задньої поверхні інструмента було розраховано величину нормальних сил, що виникають на задній поверхні інструмента в результаті процесу різання ПКМ в довільних точках поверхні та визначено величину напружень на глобулах, які розташовані на цій поверхні. Проведено порівняльне дослідження напружень, що виникають на задній поверхні при використанні інструмента зі суцільними різальними поверхнями та інструмента з дискретно модифікованою задньою поверхнею. В статті досліджено вплив архітектури покриття, нанесеного на інструмент на величину напружень. Встановлено, що при обробці полімерних композиційних матеріалів інструментом із дискретно модифікованою поверхнею, глобули, що розташовані в межах дискретних ділянок поверхні в процесі дії сил, що виникають на задній поверхні інструмента виконують функції деформуючих елементів, в результаті чого має місце руйнування матриці композита та в зоні задній поверхні інструмента відбувається супутній процес диспергування матеріалу. Отримані результати можуть бути використані для оптимізації технологічних процесів оброки різанням полімерних композиційних матеріалів.

Забезпечення параметрів якості поверхневого шару виробів, отриманих адитивними процесами, при торцевому фрезеруванні

2026-04-20T10:23:07+03:00

У статті досліджено закономірності формування параметрів якості поверхневого шару виробів, отриманих адитивними процесами, зокрема методом FDM, при їх механічній постобробці торцевим фрезеруванням. Розглянуто вплив режимів різання (швидкість обертання, подача, глибина різання), а також технологічних параметрів друку (товщина шару, орієнтація побудови, щільність заповнення) на формування мікрорельєфу поверхні та значення шорсткості. Проаналізовано особливості обробки полімерних матеріалів з анізотропною та пористою структурою, характерною для адитивного виробництва, з урахуванням ризиків розшарування, термічного розм’якшення та утворення дефектів. На основі експериментальних досліджень отримано залежності параметрів шорсткості поверхні від режимів обробки та напрямку різання відносно шарів матеріалу. Побудовано математичну модель формування шорсткості поверхні, що враховує основні технологічні фактори процесу фрезерування. Встановлено, що домінуючий вплив на якість поверхні має подача, тоді як підвищення швидкості обертання у допустимому діапазоні сприяє стабілізації процесу різання. Показано, що обробка перпендикулярно шарам призводить до збільшення шорсткості через посилення міжшарових деформацій. Запропоновано раціональні режими торцевого фрезерування, які забезпечують мінімальні значення шорсткості при збереженні структурної цілісності матеріалу. Отримані результати можуть бути використані для оптимізації процесів постобробки адитивних виробів та підвищення їх експлуатаційних характеристик.

Актуальні проблеми та напрями досліджень технологічних процесів з’єднання в сучасних біомеханічних системах протезування

2026-04-20T10:35:43+03:00

У статті розглянуто технологічні процеси з’єднання у біомеханічних системах протезування як один із ключових чинників, що визначають функціональність, надійність, ергономічність і довговічність протезно-ортопедичних конструкцій. Актуальність теми зумовлена тим, що якість з’єднувальних вузлів безпосередньо впливає на точність просторового розташування компонентів протеза, передачу навантаження, комфорт користувача та безпечність експлуатації виробу. Метою статті є узагальнення сучасних підходів до реалізації технологічних процесів з’єднання у біомеханічних системах протезування, виявлення основних технологічних проблем, що виникають під час виготовлення і складання з’єднувальних вузлів, а також оцінювання впливу точності таких з’єднань на експлуатаційні характеристики протезів. Дослідження має оглядовий характер і ґрунтується на аналізі українських та зарубіжних наукових публікацій, навчальних видань, технічної документації й сучасних прикладних розробок у сфері протезування, біомеханіки, комп’ютерного проєктування та комп’ютерного виготовлення CAD/CAM, 3D-сканування та адитивного виробництва. У статті проаналізовано основні типи з’єднань, що застосовуються в протезах, зокрема жорсткі модульні, гвинтові, шарнірні та комбіновані вузли, а також розглянуто характерні проблеми, пов’язані з порушенням співвісності, відхиленнями посадок, нестабільністю фіксації, появою люфтів, похибками цифрового моделювання та дефектами 3D-друкованих елементів. Установлено, що навіть незначні неточності з’єднання здатні спричиняти зміну осі навантаження, погіршення розподілу тиску в системі «кукса – гільза – протез», зниження стійкості ходьби, прискорене зношування деталей і дискомфорт пацієнта. Показано, що сучасні цифрові технології розширюють можливості індивідуалізації протезів і підвищення точності їх виготовлення, проте водночас висувають жорсткіші вимоги до контролю геометрії, матеріалів, параметрів друку та постобробки. Зроблено висновок, що технологічні процеси з’єднання слід розглядати як критичний елемент виготовлення біомеханічних систем протезування, від якого залежить не лише конструктивна цілісність виробу, а й його клінічна ефективність, а перспективи подальших досліджень пов’язані з удосконаленням методів контролю точності, довговічності та цифрового проєктування з’єднувальних вузлів.

Вплив режимів різання, типу покриття пластин і охолодження на сили різання при торцевому фінішному фрезеруванні високоміцного кулястого чавуну

2026-04-20T10:47:44+03:00

У статті наведено результати експериментального дослідження сил різання при торцевому фінішному фрезеруванні високоміцного чавуну з кулястим графітом EN-GJS-600-3 торцевою фрезою Sandvik Coromant R200-051Q22-12H з круглими твердосплавними різальними пластинами з PVD- та CVD- захисними покриттями з застосуваннях охолоджувальних рідин та без охолодженням. Обробку здійснювали за таких режимів: швидкість різання V = 100 і 150 м/хв, глибина різання t = 0,08 і 0,15 мм, а також подача на зуб Sz = 0,15 і 0,25 мм/зуб. Визначено складові сили різання Px, Py, Pz та результуючі сил різання Pрез. Досліджено вплив швидкості різання, глибини різання та подачі на зуб на силові характеристики процесу торцевого фрезерування високоміцного кулястого чавуну. Встановлено, що найбільший вплив на результуючі сили різання мають глибина різання та подача на зуб, збільшення яких сприяє підвищенню сил різання , тоді як підвищення швидкості різання в більшості випадків супроводжується зменшенням сил різання. Виявлено, що за однакових режимів різання пластини з PVD-покриттям забезпечують нижчі значення сил різання порівняно з пластинами з CVD-покриттям. Крім того для пластин із PVD-покриттям охолодження сприяє зниженню Pрез на 30–40 %, тоді як для пластин із CVD-покриттям у дослідженому діапазоні режимів значення сил різання зменшується в середньому на 10–15 %. Побудовано регресійні моделі для всіх варіантів обробки, адекватність яких підтверджено значеннями коефіцієнта детермінації R² = 0,98–0,99. Встановлено, що найменші значення Pрез досягаються за режимів V = 150 м/хв, t = 0,08 мм, Sz = 0,15 мм/зуб і не перевищують 207Н.

Методи механічної обробки робочих поверхонь колісних пар машин рейкового транспорту

2026-04-20T12:53:38+03:00

Серед широкої номенклатури спеціалізованих верстатів особливе місце займають верстати для механічної обробки робочої поверхні машин рейкового транспорту, до них відносяться колесофрезерні та колесотокарні верстати. Верстати такого типу призначені для обробки нових і зношених коліс вагонів, електровозів, тепловозів, вагонів метрополітену, моторвагонних секцій залізничного транспорту. Для відновлення робочої поверхні колісних пар рухомого складу використовуються верстати двох типів: вище рівня рейок тобто з викочуванням з-під рухомого складу, і нижче рівня рейок – без викочування. З точки зору підвищення ефективності вагоноремонтних підприємств і залізничних депо перевагу слід віддати верстатам, які розташовано нижче рівня рейок. Основною перевагою, цих верстатів, є можливість швидкої оброки робочих поверхонь колісних пар без викочування їх з-під локомотивів і вагонів. Це особливо важливо в разі поїздів постійної складності, оскільки викочування, обробка на верстатах, які розташовані вище рівня рейок, і зворотне підкочування окремих колісних пар таких машин рейкового транспорту вимагають значного часу, спеціалізованого обладнання і тому менш ефективні. У статті проведено аналіз актуальності і доцільності застосування типів верстатів для обробки робочих поверхонь колісних пар з викочуванням і без викочування з під локомотиву. Представлено огляд останніх досліджень і публікацій, що стосуються процесу механічної обробки робочої поверхні машин рейкового транспорту. Розглянуто процес механічної обробки, проаналізовано інструменти, обладнання, методи й способи. У підсумку зроблено висновки про доцільність і перспективність подальших досліджень, спрямованих на підвищення ефективності процесів використання верстатів, наведених типів, для обробки робочої поверхні колісних пар машин рейкового транспорту.

Модельна оптимізація параметрів конструкційної компоновки гнучкого ґрунтопоглиблювача

2026-04-20T13:31:49+03:00

Наслідком багаторічного основного обробітку ґрунтів сільськогосподарського призначення є утворення переущільненого підорного шару, так званої плужної підошви. Наявність такого переущільненого шару призводить до порушення водно-повітряного режиму ґрунту, що погіршує умови живлення сільськогосподарських рослин та зрештою знижує повноту використання потенційної родючості ґрунту. Найефективнішим способом запобігання цьому негативному явищу є механічне розпушування ґрунту плужної підошви глибокорозпушувачами різної конструкції. Враховуючи характерні особливості утворення тріщин у ґрунті при механічному руйнуванні плужної підошви, одним з найперспективніших знарядь для її розпушування є конструкція гнучкого ланцюгового ґрунтопоглиблювача. Зважаючи на суттєві технологічні та конструкційні переваги такого ґрунтопоглиблювача, необхідно зазначити, що анізотропність механічних ознак середовища оброблюваних шарів ґрунту призводить до виникнення стохастичних коливань ланцюга ґрунтопоглиблювача і, як наслідок, до порушення стабільності робочого процесу розпушування плужної підошви. За результатами досліджень моделі-симулятора робочого органу ґрунтопоглиблювача, розроблено раціональну компоновку комбінованого ґрунтообробного агрегата в складі плуга ПЛН-5-35 та гнучкого ланцюгового ґрунтопоглиблювача. в контурі якого передбачено установку механічного поглинача стохастичних коливань у вигляді пружного демпфера, який стабілізує процес розпушування плужної підошви. Виробнича перевірка запропонованого комбінованого ґрунтообробного агрегата засвідчила, що твердість шару ґрунту плужної підошви, розпушеного гнучким ланцюговим ґрунтопоглиблювачем, зменшено в 2,5 раза порівняно з обробітком, виконаним базовою моделлю плуга ПЛН-5-35.

Особливості обробки хромомолібденових сталей на прикладі AISI 4140

2026-04-21T10:21:15+03:00

У статті розглянуто особливості обробки хромомолібденової сталі AISI 4140, яка широко застосовується у машинобудуванні завдяки поєднанню високої міцності, зносостійкості та оброблюваності. Метою роботи є аналіз впливу термічної обробки та режимів різання на механічні властивості, оброблюваність і формування цілісності поверхневого шару матеріалу. Для досягнення поставленої мети використано методи аналізу наукових джерел, експериментальні дані та чисельне моделювання процесів різання із застосуванням методу скінченних елементів (FEM). У роботі показано, що температура відпуску суттєво впливає на мікроструктуру та механічні характеристики сталі AISI 4140: зі зростанням температури спостерігається зниження твердості та міцності при одночасному підвищенні пластичності та ударної в’язкості. Визначено, що параметри різання, зокрема подача та швидкість різання, визначають якість обробленої поверхні, рівень залишкових напружень і інтенсивність зношування інструмента. Чисельне моделювання підтверджує можливість прогнозування температурних полів, напружено-деформованого стану та формування стружки в зоні різання. Встановлено, що оптимальне поєднання режимів термічної обробки та параметрів різання дозволяє підвищити ефективність процесу механічної обробки, покращити якість поверхні та збільшити ресурс ріжучого інструмента. Отримані результати можуть бути використані для оптимізації технологічних процесів обробки легованих сталей та підвищення надійності деталей машин.

Аналітичний огляд сучасних підходів до забезпечення точності формоутворення елементів та плоских поверхонь виробів із текстолітів з металізованою поверхнею

2026-04-21T10:49:18+03:00

Стрімкий розвиток високотехнологічних галузей, таких як телекомунікації, аерокосмічне будування та медичне приладобудування, висуває нові вимоги до точності формоутворення елементів із металізованих текстолітів. Специфічна гетерогенна структура цих матеріалів, що поєднує пластичний мідний шар із крихким і абразивним діелектриком, створює складний конфлікт фізико-механічних вимог під час обробки. Це часто призводить до деламінації композиту, термічної деструкції полімерної матриці або утворення задирок на металевій поверхні. У роботі проведено аналітичне дослідження сучасних підходів до вирішення цих проблем, що дозволило систематизувати наявні технології та оцінити їхню ефективність у забезпеченні заданих параметрів якості. Аналіз показав, що традиційне субтрактивне хімічне травлення має суттєві обмеження для виробів високої щільності через ефект ізотропного бокового підтравлювання. Хоча впровадження процесу прямої металізації (DM) дозволяє мінімізувати дефекти з’єднань і підвищити екологічність виробництва, цей підхід, як і більшість хімічних методів, залишається обмеженим виключно площинною обробкою. Аналогічна закономірність спостерігається і серед оптичних технологій: попри те, що пряме лазерне експонування (LDI) забезпечує роздільну здатність до 25 мкм, воно не задовольняє сучасні потреби у формуванні складної просторової геометрії деталей. Саме обмеженість цих методів зумовлює перехід до детального розгляду механічної обробки, де фрезерування виступає як безальтернативний та екологічно безпечний метод для поетапного знімання шарів і створення складних тривимірних (3D) профілів. Досліджено, що для успішного фрезерування та запобігання відриванню скляних волокон критично важливим є використання спеціалізованого твердосплавного інструменту з DLC-покриттям, збільшеною кількістю зубів та специфічною геометрією – малим кутом нахилу спіралі (близько 8°), що мінімізує підйомну силу під час різання. У підсумку встановлено, що попри високу технологічність механічної обробки, головною перешкодою для широкого застосування залишається проблема забезпечення площинності під час базування тонких заготовок. Це дозволяє визначити розробку методів базування матеріалу як пріоритетний вектор для майбутніх наукових пошуків у напрямі забезпечення точності формоутворення функціональних елементів у виробах із металізованих текстолітів методом фрезерування.

Метод підвищення чіткості дрібних деталей біомедичних зображень із використанням графового підсилення

2026-05-11T14:24:07+03:00

Підвищення якості біомедичних зображень є критично важливим для забезпечення достовірної візуалізації анатомічних структур і патологічних змін, що безпосередньо впливає на точність діагностики. Покращення контрасту, зниження шуму та підсилення інформативних деталей сприяють більш надійному аналізу зображень як лікарями, так і автоматизованими системами обробки даних. У статті представлено реалізацію запропонованого алгоритму покращення якості медичних зображень, що базується на графовому edge-aware підсиленні структур. Запропонований підхід використовує зелений канал як основне джерело структурної інформації для побудови графової моделі локальних зв’язків між пікселями та виконує ітераційне згладжування з урахуванням інтенсивнісних відмінностей. На основі різниці між початковим і згладженим зображенням формується карта деталей, яка разом із додатковою високочастотною складовою, отриманою за допомогою гаусового фільтра, використовується для підсилення судинного рисунка. Реалізовано перенесення виділених деталей у кольоровий простір RGB з різними ваговими коефіцієнтами, що забезпечує збереження природного кольорового балансу. Проведено обробку серії тестових зображень із відкритих джерел та виконано оцінювання результатів роботи алгоритму. Отримані результати демонструють підвищення інформативності зображень і покращення візуалізації судинних структур. Практична значущість підходу полягає у можливості його застосування в системах комп’ютерної діагностики для підвищення якості аналізу медичних зображень.

Огляд сучасних методів цифрової обробки зображень для оцінки якості поверхні облицювальних виробів із природного каменю

2026-05-11T14:41:39+03:00

У статті розглянуто актуальну проблему підвищення об’єктивності та ефективності контролю якості поверхні облицювальних виробів із природного каменю шляхом застосування методів цифрової обробки зображень. Традиційні підходи до оцінювання якості, що базуються на візуальному огляді, характеризуються суб’єктивністю та низькою відтворюваністю результатів, що зумовлює необхідність впровадження автоматизованих методів аналізу. Метою роботи є узагальнення, систематизація та порівняльна оцінка сучасних методів цифрової обробки зображень, які використовуються для визначення якості поверхні облицювальних виробів із природного каменю, а також визначення перспективних напрямів їх розвитку. Для досягнення поставленої мети вирішено такі завдання: проаналізовано класичні методи обробки зображень (фільтрація, сегментація, текстурний аналіз), досліджено підходи на основі машинного навчання та згорткових нейронних мереж, а також проведено їх порівняльний аналіз. У роботі використано методи системного аналізу, узагальнення наукових джерел, порівняльного аналізу алгоритмів. Розглянуто математичні моделі обробки зображень, зокрема згорткові фільтри, порогову сегментацію та статистичні характеристики текстури. У результаті дослідження встановлено, що класичні методи характеризуються простотою реалізації та низькими обчислювальними витратами, проте мають обмежену точність в умовах складних текстур і варіативного освітлення. Методи машинного навчання та згорткові нейронні мережі забезпечують значно вищу точність розпізнавання дефектів поверхні, однак потребують значних обчислювальних ресурсів і великих обсягів навчальних даних. Проведений аналіз дозволив визначити доцільність комбінування класичних і нейромережевих підходів. У висновках обґрунтовано, що перспективним напрямом є розроблення гібридних методів, які поєднують переваги традиційних алгоритмів цифрової обробки зображень і сучасних підходів штучного інтелекту, що забезпечить підвищення точності, стійкості та універсальності систем контролю якості облицювальних виробів.

Застосування інформаційно-вимірювальних технологій при дослідженні міцності складових конструкцій вагонів

2026-05-11T15:16:20+03:00

Для можливості перевезень контейнерів в напіввагонах запропоновано конструкцію знімного модуля. Модуль кріпиться в напіввагоні через фітингові упори та забезпечує рівномірну передачу навантаження на його підлогу. Оскільки підлога напіввагона може бути утвореною кришками люків, то в рамках дослідження висвітлено особливості експериментального визначення міцності кришки люка при її навантаженні від знімного модуля із застосуванням інформаційно-вимірювальних технологій. При цьому застосовано метод електричного тензометрування. Його реалізовано на реальній кришці люка в лабораторних умовах. При проведенні випробувань застосовано тензорезистори з базою 10 мм та опором 100 Ом. Перед монтажем тензорезисторів здійснювалось їх тарирування. Монтаж тензорезисторів здійснено за мостовою схемою. Місця розміщення тензорезисторів на кришці люка визначено за полями розподілень напружень в кришці люка, які отримано розрахунковим шляхом. Для імітації закріплення кришки люка на напіввагоні створено спеціальний стенд. Закріплення кришки люка на стенді здійснювалося за її петлі. В петлі встановлювалися металеві пальці. Під запірні кронштейни встановлювалися упори. Передача навантажень на кришку люка здійснювалась через металеву пластину, ширина якої дорівнює ширині повздовжньої балки знімного модуля. Максимальні напруження, зафіксовані в кришці люка, склали близько 105 МПа, що нижче за допустимі. Найбільший відсоток розбіжності між результатами, отриманими теоретичним та експериментальним шляхами склав майже 10 %. Результати проведених досліджень сприятимуть підвищенню ефективності контейнерних перевезень залізничним транспортом та створенню напрацювань щодо проєктування конструкцій модульних транспортних засобів.

Закономірності зміни точності і метрологічної надійності манометрів для вимірювання тиску водяної пари в вакуум-випарних апаратах

2026-05-11T15:38:51+03:00

У статті наведено результати повнофакторного експерименту щодо дослідження закономірностей зміни точності та метрологічної надійності пружинних манометрів, які застосовуються у вакуум-випарних апаратах харчової промисловості. Проаналізовано сучасні тенденції розвитку харчової галузі та обґрунтовано важливість точності вимірювання тиску в технологічних процесах теплової обробки продуктів, зокрема при експлуатації вакуум-випарних апаратів типу МЗС-320. Аналіз результатів повнофакторного експерименту по експериментальному дослідженню впливу рівня перевищення тиску над верхньою межею вимірювань і тривалості його дії на метрологічні характеристики манометрів дозволив встановити параметри точності та метрологічної надійності манометрів різних виробників, що найбільш часто використовуються як в вакуум-випарних апаратах МЗС-320, так і в іншому теплосиловому обладнанні харчової галузі. Встановлено, що при підвищенні тиску до 1,25 МПа протягом 45 хвилин і більше відбувається метрологічна відмова манометрів нижнього цінового сегмента через зниження пружних властивостей чутливих елементів. Манометри середнього цінового сегмента (WIKA, HYDROSCAND) продемонстрували вищу стабільність показань і відсутність метрологічних відмов у межах експериментальних режимів. Обґрунтовано доцільність використання пристроїв захисту від перевантажень і демпферних систем для забезпечення стабільності показань манометрів. Запропоновано рекомендації щодо підвищення надійності вимірювальних приладів, що сприятиме зниженню втрат сировини та покращенню ефективності технологічних процесів у харчовій промисловості.

Оцінка швидкодії та надійності інформаційно-вимірювальної системи з адаптивним налаштуванням методів передачі та обробки даних

2026-05-12T10:29:48+03:00

Розглянуто проблему оцінювання показників якості інформаційно-вимірювальної системи як кількісних характеристик її властивостей (швидкодія, затримка передавання, надійність, інтегральна достовірність, завадостійкість). Ці показники якості суттєві для вимірювання механічних параметрів рідини в закритих резервуарах розподіленою інформаційно-вимірювальною системою та визначають здатність системи задовольняти задані потреби відповідно до технічних умов. Досліджувана система передбачає застосування адаптивного налаштування методів передавання та обробки даних. Основну увагу зосереджено на формуванні узагальненої моделі траси передавання інформації, яка враховує апаратні, програмні та канальні складові затримки, а також імовірнісні чинники спотворення даних.

В ході дослідження вирішено такі завдання: аналіз обмежень традиційних підходів до оцінювання швидкодії, надійності та достовірності інформаційних, інформаційно-вимірювальних та інформаційно-керуючих систем; розроблення структурної моделі траси передавання інформації для вимірювального каналу систем з адаптивними механізмами; розрахунок часових складових затримки на всіх етапах проходження сигналу з вимірювальною інформацією; побудова аналітичної моделі реальної швидкодії з урахуванням повторних передавань в умовах певної ймовірності спотворень; обґрунтування необхідності комплексного підходу до оцінювання показників якості інформаційно-вимірювальної системи на основі інтегральної достовірності.

Методологічною основою роботи є системний підхід, структурно-функціональний аналіз траси передавання інформації, а також імовірнісні методи оцінювання достовірності та оперативності функціонування інформаційно-вимірювальної системи з адаптивним налаштуванням методів передачі та обробки даних.

Аналіз впливу зміни гідравлічного навантаження на механічні характеристики відцентрового насосу з асинхронним електроприводом

2026-05-12T10:44:06+03:00

У статті проведено аналіз впливу зміни гідравлічного навантаження на механічні характеристики відцентрового насосу з асинхронним електроприводом. Вимірювання таких механічних характеристик здійснюється в робочих умовах експлуатації відцентрових насосів.

Асинхронні електроприводи широко використовується в насосних установках у системі водопостачання. Для оцінки параметрів асинхронного електроприводу насосних установок для перекачування води, необхідно перш за все розуміти поведінку гідравлічної частини в умовах змінного навантаження. Оскільки її вплив на електричний двигун насоса є визначальним, то врахування параметрів гідравлічної частини насоса при оцінці механічних характеристик приводу насоса дозволить значно розширити функціонал та підвищити точність вимірювань. Дослідження проводилось на основі одноступінчатого відцентрового насосу TP 200-200/4 A-F-A-DAQF-QW3. Виконано підбір оптимальної робочої точки для насосу та досліджено зміщення робочої точки насосу TP 200-200/4 в режимах високої та низької витрати. В реальних умовах процес зміщення робочої точки часто відбувається непомітно, задається зовнішніми факторами і не залежить від насосу. Це може призводити до швидкого зносу вузлів агрегату. Такі насоси не відпрацьовують навіть свій сервісний інтервал. Моніторинг та вимірювання параметрів електроприводу та насосів водопостачання дозволить будувати системи прогнозування та оцінювати знос установки або її елементів і вчасно здійснювати її обслуговування.

Моніторинг та вимірювання параметрів електроприводу та насосів водопостачання в промисловості та цивільному водопостачанні дозволить будувати системи прогнозування та оцінювати знос установки або її елементів і вчасно здійснювати її обслуговування, запобігаючи повній зупинці виробництва або водопостачання критичної інфраструктури, враховуючи великі потужності та продуктивності таких установок.

Емпіричний аналіз енергоефективності технології обігріву приміщення на базі електричного котла, що працює за зонним тарифом, та теплового акумулятора

2026-05-12T11:03:25+03:00

У статті обґрунтовано доцільність застосування електричних котлів у парі з тепловими акумуляторами для оптимізації споживання електроенергії за зонним тарифом, а також необхідність врахування конструктивних та ізоляційних параметрів при проєктуванні систем. Розглянуто концепцію використання блок-ТЕНів, змонтованих безпосередньо у патрубки теплового акумулятора, порівняно з традиційним електричним котлом, а також визначено ефективність системи генерації та накопичення теплової енергії під час дії нічного тарифу. Необхідність досліджень в цьому напрямі пояснюється сучасними викликами енергетичної безпеки, зростанням вартості енергоносіїв та необхідністю пошуку економічно доцільних рішень для забезпечення комфортних умов в опалюваних приміщеннях. У статті розглянуто техніко економічні показники, конструктивні особливості теплових акумуляторів, теплоізоляційні матеріали, алгоритми роботи та системи обв’язки. Експериментально досліджено стабільність роботи блок-ТЕНів у патрубку теплового акумулятора; виміряно ефективність роботи електричного котла 6 kW при високій температурі теплоносія; виконано оцінку втрат теплової енергії через ізоляцію акумулятора. Результати показали, що використання блок-ТЕНів у патрубку може призводити до тактування та зниження ефективності більш ніж на 50 %, тоді як сучасні електричні котли забезпечують стабільну роботу завдяки вбудованим насосам та системам регулювання.

Резидуальний нейронний фільтр Калмана для підвищення завадостійкості навігації БпЛА

2026-05-12T11:23:30+03:00

Розв’язано задачу підвищення завадостійкості навігації безпілотних літальних апаратів в умовах радіоелектронної боротьби, деградації вимірювальних каналів і негаусівських збурень. Запропоновано резидуальний нейронний фільтр Калмана, у якому нейромережевий модуль формує резидуальну корекцію оцінки стану та інтерпретований вектор довіри до сенсорних каналів для адаптивного налаштування матриці коваріації шуму вимірювань. Імітаційне дослідження виконано на спрощеному тривимірному кінематичному стенді з інерціальним вимірювальним модулем, супутниковим навігаційним каналом, магнітометром та оптичною камерою для сценаріїв номінального польоту, інтенсивних маневрів, деградації супутникового каналу та комбінованого погіршення кількох сенсорів. Встановлено, що повний резидуальний нейронний фільтр Калмана забезпечує найбільший виграш у деградованих сценаріях: середня середньоквадратична похибка координат зменшилася з 39,20 до 9,71 м, а середня кількість зривів фільтрації зменшилася з 322,33 до 9,00 порівняно з базовим розширеним фільтром Калмана. У номінальному режимі найменшу похибку координат показала схема лише з резидуальною корекцією стану, що свідчить про доцільність застосування адаптивного механізму довіри насамперед у складних завадових умовах. Практичне значення одержаних результатів полягає у формуванні відтворюваної експериментальної бази та кількісному підтвердженні ефективності інтерпретованого перерозподілу довіри між сенсорними каналами.

Теоретичні основи побудови мікропроцесорної інформаційно-вимірювальної системи контролю параметрів мікроклімату на поліграфічному виробництві

2026-05-12T11:39:33+03:00

У статті розглянуто теоретичні засади побудови мікропроцесорної інформаційно-вимірювальної системи (ІВС) контролю параметрів мікроклімату на поліграфічному виробництві. Проведено аналіз впливу температури та відносної вологості повітря на якість поліграфічної продукції: встановлено, що відхилення вологості понад ±5 % ВВ спричиняє лінійне розширення паперу до 0,5 % та порушення суміщення фарб до 0,3 мм, а відхилення температури на ±3 °C змінює оптичну густину відбитку на 0,05–0,10 D, що виходить за межі допуску ISO 12647-2. Розглянуто структуру ІВС, що включає первинні перетворювачі, АЦП (12–16 біт), канали передачі даних та програмні засоби обробки інформації. Описано фізичні принципи роботи ємнісних перетворювачів вологості та резистивних перетворювачів температури. Запропоновано математичну модель вимірювального каналу з оцінюванням невизначеності за методологією GUM та методи статистичної обробки на основі контрольних карт Шухарта, що дозволяють підвищити достовірність результатів вимірювань на 20–30 %. Наведено порівняльні характеристики цифрових сенсорів SHT31, DHT22, BME280, HTU21D та AM2301 за діапазонами вимірювання, похибками та інтерфейсами. Обґрунтовано доцільність триярусної розподіленої ІВС на базі STM32/MQTT/InfluxDB з візуалізацією у Grafana. Сукупна стандартна невизначеність каналу температури не перевищує 0,18 °C (k = 1), що відповідає вимогам ДСТУ ISO 10012 та ISO 12647-2. Впровадження системи дозволяє знизити кількість браку продукції на 35–45 %. Визначено перспективи інтеграції методів машинного навчання для прогнозування відхилень мікроклімату.

Оцінка якості відновлених після стиснення за методом JPEG2000 медичних діагностичних зображень

2026-05-12T12:03:59+03:00

Оцінювання якості медичних діагностичних зображень, відновлених після стиснення, є критично важливим завданням при розробці та валідації методів та алгоритмів стиснення, передачі, архівації та попередньої обробки інформації в медичних інформаційних системах. Під час аналізу методів та алгоритмів стиснення з втратами інформації для статичних і динамічних медичних зображень потрібно визначити, наскільки суттєвим є вплив процедури стиснення на відновлене зображення. Методи та алгоритми стиснення на основі вейвлет-перетворення дають можливість зменшити обсяг цифрових даних медичних діагностичних зображень без втрати критично важливої інформації для даного застосування зображень. Тому у статті детально розглянуто структурні та вейвлетні метрики, які краще описують збереження контурів, структур та текстур медичних діагностичних зображень.

Досліджено чисельні метрики оцінки якості медичних діагностичних зображень, відновлених після стиснення за методом JPEG2000, в інформаційних системах медичного застосування. Розглянуто різні види метрик. Проведено експериментальні дослідження вейвлет-стиснення цифрових медичних відеозображень. Отримані результати показали, що метод JPEG2000 є найбільш ефективним форматом для стиснення медичних діагностичних зображень. Цей метод та алгоритм забезпечує збереження критично важливої діагностичної інформації. Метод та алгоритм стиснення та кодування JPEG2000 добре узгоджується з вейвлетним підходом до аналізу медичної діагностичної інформацією та чисельними метриками оцінки якості. Класична метрика на основі пікового відношення сигнал/шум має обмежену інформативність та слабку кореляцію з візуальною якістю. Чисельна метрика на основі комплексних вейвлетів, реалізована за допомогою алгоритму дискретного вейвлет-перетворення, є найбільш стійкою до геометричних та фазових спотворень під час стиснення зображень за методом JPEG2000. Найкращі результати показала адаптована структурна метрика метрика, що забезпечує оптимальний баланс і стабільна для всіх типів зображень, та її швидкий обчислювальний варіант. Вказані чисельні метрики зберігають точність, значно швидші і краще підходить для оцінки якості медичних діагностичних зображень, наприклад отриманих в ході МРТ діагностики.

Використання одночастотних синхронних мереж цифрового радіомовлення DAB+ для покриття автомобільних доріг

2026-05-08T11:35:15+03:00

Використання одночастотних синхронних мереж у практиці цифрового телерадіомовлення є дуже поширеним. Розбудова мереж такого типу дозволяє досягти досить великих значень площі зон обслуговування населення мовними послугами при ефективному використанні частотного ресурсу. З урахуванням перспективи впровадження в Україні цифрового звукового радіомовлення за технологією DAB+, яка досить поширена в інших європейських країнах, дослідницький інтерес викликає розгляд та оцінка можливого застосування таких мереж для зазначеної технології. Результати досліджень можуть бути використані для надання рекомендацій щодо підходів до проєктування одночастотних мереж цифрового радіомовлення. Як зазначено Національною радою з питань телебачення і радіомовлення, планується використовувати цю технологію для покриття обласних центрів та автомобільних доріг державного значення. В роботі розглядається саме варіант покриття автомобільних доріг.

Досліджено питання виникнення спотворень під час прийому сигналів системи цифрового звукового радіомовлення DAB+ за умови роботи відповідних передавачів у складі одночастотної синхронної мережі, для чого було використано опис відповідного радіосигналу зі стандарту ETSI EN 300 401. Розглядалася ситуація надходження на вхід приймача сигналів, випромінюваних двома сусідніми передавачами, що знаходяться на різній відстані від приймача. Також приділено увагу рекомендаціям щодо уникнення зон спотворень прийому на дорогах під час побудови передавальних мереж із використанням зазначеної системи.

Аналіз та шляхи оптимізації інфраструктури бездротових Mesh-мереж для систем «розумного будинку»

2026-05-08T13:59:04+03:00

Статтю присвячено комплексному аналізу та оптимізації інфраструктури бездротових Mesh-мереж для систем «розумного будинку», що є актуальною задачею в умовах стрімкого розвитку Інтернету речей (IoT) та масового впровадження/домінування стандарту Matter.

Проаналізовано недоліки традиційних мережевих топологій та обґрунтовано доцільність використання Mesh-топології для забезпечення надійного зв’язку в багатокімнатних приміщеннях. Здійснено порівняльний огляд ключових Mesh-технологій (Zigbee, Z-Wave, Thread/Matter), висвітлено їхні переваги, апаратні обмеження вузлів мережі та виклики масштабування. Встановлено, що використання сучасних Mesh-мереж на базі відкритих, IP-сумісних стандартів (таких як Thread/Matter) є ключовим напрямком для побудови надійних та масштабованих систем «розумного будинку», здатних проактивно реагувати на загрози. Визначено перспективи подальших досліджень, зокрема, впровадження Edge AI для інтелектуального аналізу подій на кінцевих пристроях.

Швидкодіючий метод покращення завадозахищеності засобів телекомунікацій

2026-05-11T12:22:00+03:00

У роботі запропоновано швидкодіючий метод покращення завадозахищеності засобів телекомунікацій за рахунок послаблення потужних маскуючих завад в адаптивній антенній решітці з синхронно керованою діаграмою спрямованості антенної решітки. Обґрунтовано принципи синхронного керування діаграмою спрямованості антенної решітки без використання додаткових каналів прийому, розроблено її відповідну математичну модель та виконано аналіз її основних характеристик вибірковості в дискретній та цифровій формах. Проведено дослідження ефективності запропонованого методу синхронного керування діаграмою спрямованості антенної решітки, що показали можливість покращення завадозахищеності прийому радіосигналів до (20–30) дБ при незмінній кількості каналів прийому і незначних часових витратах. Показано, що при однаковому рівні завадозахищеності і часі аналізу запропонований метод, порівняно з відомими паралельними та послідовними методами оцінки напрямку на джерело завади та формування відповідного додаткового нуля діаграми спрямованості, забезпечує суттєве збільшення швидкодії при менших апаратурних витратах.

Міжрівнева безпека IoT з використанням радіочастотних відбитків та легковагової криптографії

2026-05-11T14:11:42+03:00

У роботі розглянуто результати дослідження протоколу безпеки для IoT пристроїв у LPWAN середовищі. Для перевірки гіпотези було розроблено і верифіковано гібридний протокол з використанням радіочастотних відбитків (RFF), TESLA та легковагового методу шифрування Ascon-128a. Отримано експериментальні результати на 8 та 32-бітних контролерах, arm64 платформі. Цей підхід до захисту передачі даних забезпечує належний рівень комплексного захисту за умови мінімальних обчислювальних ресурсів і незначних затримок передачі. Архітектурний підхід демонструє здатність ефективно протистояти атакам на клонування і повторного відтворення, ще без сумнівів є критично важливим у бездротових мережах. Особливу увагу приділено проблемі обмеженості ресурсів у LPWAN-системах, де застосування традиційних протоколів DTLS є недоцільним та ресурсним, а в деяких випадках технічно неможливим, оскільки використовуються складні операції на базі RSA алгоритму для узгодження AES ключів. Такий підхід використовує майже всі ресурси на узгодження мережі і спонукає використовувати більш дорогі контролери для досягнення потрібного рівня безпеки в промислових рішеннях. Практична реалізація була побудована на платформі Arduino Uno R4 WIFI з використанням бібліотеки LoRa та серверним компонентом, розробленим мовою Go для обчислювальної архітектури ARM64, що підтвердило гіпотезу. На етапі системної інтеграції було спроєктовано специфічні методи синхронізації, спрямовані на запобігання часової девіації в роботі протоколу TESLA, а також алгоритми деривації радіочастотних відбитків із залученням рівня абстракції бази даних. Профілювання на платформі Arduino доводить високу ефективність підходу з мілісекундними транзакціями та мінімальними споживаннями пам’яті, а використання радіочастотних відбитків дозволяє надійно блокувати зловмисний трафік ще до початку роботи ресурсних криптографічних перевірок.

Дослідження безпеки зсувного схилу на ділянці автодороги при ліквідації каменепаду вибуховим методом

2026-05-12T13:35:36+03:00

У статті розглядаються питання оцінки безпеки зсувного схилу при проведенні буро-вибухових робіт з ліквідації каменепаду на ділянці автодороги Біловарці – Добрянське – урочище «Облази». Наведено розрахунок інтенсивності сейсмовибухових хвиль і зсувних напружень у ґрунтовому масиві схилу. Показано, що при дотриманні рекомендованих параметрів вибухових робіт стійкість зсувного схилу забезпечується з достатнім запасом міцності.

Проведення буро-вибухових робіт у зонах розвитку зсувних процесів потребує обґрунтування параметрів вибуху з урахуванням їх сейсмічного впливу на ґрунтовий масив, оскільки неконтрольоване динамічне навантаження може призвести до втрати стійкості схилів. на основі аналізу технічної документації буро-вибухових робіт проведено дослідження із застосуванням розрахункових залежностей для визначення масової швидкості зміщення частинок ґрунту та відповідних зсувних напружень у масиві схилу на дослідній ділянці автодороги Біловарці – Добрянське – урочище «Облази». При розрахунках враховано параметри зарядів, умови їх розміщення, напрямок детонації, а також фізико-механічні характеристики ґрунтів. У результаті отриманих залежностей швидкості зміщення частинок ґрунту в охоронному об’єкті та зсувних напружень у суглинках від відстані до ближнього торця розосередженого заряду встановлено, що масова швидкість зміщення частинок ґрунту становить 2,44 см/с на початку схилу, 1,34 см/с у його середині та 0,85 см/с у кінцевій частині, що відповідає зсувним напруженням 0,22; 0,12 та 0,076 кг/см² відповідно. Показано, що отримані значення є значно меншими за граничний опір ґрунту на зріз (0,93 кг/см²), що забезпечує запас стійкості схилу. Додатково встановлено, що інтенсивність сейсмовибухового впливу є меншою порівняно з нормативною сейсмічністю регіону, яка відповідає 7 балам за шкалою MSK-64. В практичних умовах застосовано дотримання параметрів буро-вибухових робіт та короткосповільненого підривання з напрямком детонації від охоронюваного об’єкта та підтверджено, що вплив вибуху не призводить до розвитку зсувних процесів і не порушує стійкість схилу.

Визначення параметрів автофокуса об’єктива при дослідженні деформаційних процесів за допомогою цифрового стереознімання

2026-05-12T13:50:24+03:00

Об’єкти Криворізьких гірничодобувних підприємств займають великі території, тому їх моніторинг потребує значних матеріальних витрат та часу. Сучасні дистанційні методи дозволяють підвищити ефективність цих робіт не тільки за рахунок скороченням часу на їх виконання, а й за рахунок підвищення точності отриманих результатів та забезпечення безпеки виконання вимірів. Найбільш ефективним дистанційним методом спостереження за деформаційними процесами на об’єктах гірничодобувних підприємств є фотограмметричний з використанням цифрових камер, характеристики яких впливають на якість отриманих зображень.

Метою дослідження є аналіз характеристик цифрових камер з метою визначення їх оптимальних значень для отримання знімків високої якості при нестандартному розташуванні базису відносно об’єкту зйомки. Методика робіт полягає у виконанні експериментальних знімань з різними параметрами камери з подальшим опрацюванням отриманих знімків. Експериментальні роботи було виконано на об’єктах ПРАТ «ЦГЗК» та будівлях міста. В результаті досліджень визначені оптимальні параметри камери, які дозволяють отримувати знімки високої якості при нестандартному розташуванні базису відносно об’єкта знімання. Наукова новизна досліджень полягає в отриманні ефективної методики виконання знімальних робіт в складних умовах, на об’єктах гірничодобувних підприємств, коли зніманням необхідно охопити велику площу.

Практична значущість отриманих результатів полягає у розробленні ефективної методики цифрового знімання великих площ під кар’єрами, відвалами та іншими об’єктами, на яких здійснюються роботи зі спостережень за деформаційними процесами. Отримана методика дозволяє підвищити точність моніторингу об’єктів гірничодобувних підприємств та забезпечити безпеку виконання робіт.

Техніко-логістичні параметри перевезень блоків природного каменю: від кар’єру до каменеобробного підприємства

2026-05-12T14:42:21+03:00

Стаття присвячена розробці та обґрунтуванню оптимальних техніко-логістичних параметрів транспортування монолітних блоків природного каменю (граніт, габро, лабрадорит) масою 15–30 т на «першому плечі» логістичного ланцюга – від вибою кар’єру до твердої дороги чи каменеобробного підприємства (ґрунтові дороги довжиною 2–3 км) в умовах українського міжсезоння (весняно-осіннє бездоріжжя). Актуальність зумовлена високою часткою транспортних витрат у собівартості блочного видобутку (35–50 %), ізоляцією кар’єрів Житомирської та Рівненської областей, сезонною деградацією суглинково-глинистих ґрунтів, жорсткими нормативами осьових навантажень (одиночна вісь – до 11 т, здвоєна – до 16 т, строєна – до 22 т; загальна маса автопоїзда – до 40 т) та ризиками зносу техніки й дорожнього полотна.

Проаналізовано специфіку вантажу: висока щільність (2,6–2,8 т/м³), незмінний центр маси, низький коефіцієнт тертя «камінь–сталь», асиметрична геометрія. Порівняно основні транспортні рішення: повнопривідні самоскиди КрАЗ-65032 (6×6, вантажопідйомність 15–18 т), шарнірно-зчленовані самоскиди ADT (Volvo A25/A30, 24–30 т), фронтальні навантажувачі (Volvo L220H, CAT 988 як транспорт), магістральні автопоїзди та низькорамні трали.

Запропоновано модель вибору схеми залежно від відстані: фронтальний навантажувач – до 0,5–0,7 км (мінімальні втрати часу); зона рівноваги – 0,5–1,5 км (залежить від стану ґрунту); автомобільний транспорт.

Результати дозволяють зменшити транспортні витрати на 20–35 %, підвищити ритмічність поставок, скоротити знос техніки та простої в період роздоріжжя, забезпечити дотримання нормативів та посилити конкурентоспроможність каменеобробної галузі України в умовах обмеженої інфраструктури.

Апробація інтегрованого методу TLS-GNSS-ETS для моніторингу деформацій техногенних відвалів у кар’єрі

2026-05-15T14:18:28+03:00

У статті представлено результати апробації інтегрованого методу моніторингу деформацій техногенних відвалів і бортів кар’єру, що поєднує наземне лазерне сканування (TLS), GNSS-вимірювання у режимі RTK та тахеометричні спостереження електронним тахеометром (ETS). Метою дослідження є перевірка точності, відтворюваності та практичної придатності методу для багаточасового аналізу зсувних проявів у складних гірничих умовах за ускладненого доступу до небезпечних зон. Експериментальні роботи виконано протягом січня–грудня 2025 року у форматі 12 епох спостережень із принциповою умовою виконання TLS, GNSS та ETS в один день. Координатне забезпечення реалізовано в системі УСК-2000 на основі 10 опорних пунктів поза зоною деформацій та 50 контрольних мішеней/точок у потенційно нестабільних ділянках. TLS-знімання виконувалось сканером Leica RTC360 (8 станцій, середня дальність ~ 80 м) із реєстрацією у Cyclone REGISTER 360; GNSS-RTK забезпечував абсолютну прив’язку (Leica GS18T), а ETS (Topcon ES-105) застосовано для незалежної метрологічної верифікації та профільного контролю. За результатами реєстрації TLS отримано RMS/Residual 5–15 мм. Порівняння GNSS-RTK і тахеометричних визначень для контрольних точок підтвердило сантиметровий рівень узгодженості (оцінково RMSE_2D близько 3,1 см; RMSE_3D близько 3,4 см), достатній для задач геомоніторингу. Додатково досліджено вплив дальності сканування (0–50; 50–90; 90–130 м) на інформативність і ризики інтерпретації: ближній діапазон є оптимальним для фіксації локальних тріщин і дрібних терас, середній – базовим для регулярного моніторингу, дальній – доцільним переважно для оглядових моделей. Отримані результати обґрунтовують доцільність впровадження інтегрованого підходу TLS–GNSS–ETS як контрольованого та практично придатного інструменту моніторингу техногенних масивів у кар’єрах.

Застосування цифрових технологій для оптимізації процесів нафтопереробки

2026-05-15T14:38:51+03:00

Сучасна нафтопереробна промисловість стикається зі зростаючими вимогами до енергоефективності, якості продукції та екологічної безпеки. Традиційні стратегії керування процесами, що базуються на лінійних моделях та періодичній оптимізації, є недостатньо ефективними для врахування складності та динаміки сучасних установок. У статті досліджено застосування цифрових технологій – промислового інтернету речей (IIoT), машинного навчання, цифрових двійників та сучасного керування процесами (APC) – для оптимізації процесів нафтопереробки в реальному часі. Запропоновано багаторівневу архітектуру, що поєднує збір даних із датчиків, прогнозну аналітику ключових показників та замкнене керування. Структура цифрового двійника дозволяє одночасно моделювати роботу технологічних установок (атмосферна перегонка, каталітичний крекінг, гідрокрекінг) із безперервним калібруванням параметрів за реальними даними. Моделі машинного навчання прогнозують виходи продуктів, енергоспоживання та знос обладнання, забезпечуючи проактивне технічне обслуговування та оперативне коригування режимів. Проведено порівняльний аналіз традиційного та цифрового підходів, що демонструє потенційне підвищення продуктивності, енергоефективності та надійності. Приклади впровадження на установках первинної перегонки нафти та каталітичного крекінгу підтверджують практичну ефективність. Розглянуто виклики, пов’язані з інтеграцією даних, інтерпретованістю моделей та кібербезпекою. Результати підтверджують, що поєднання цифрових технологій з інженерією нафтопереробки є потужним інструментом для досягнення сталого та рентабельного виробництва.

Обґрунтування параметрів аерофотознімання з використанням БПЛА для геодезичного забезпечення кар’єру

2026-05-15T15:04:34+03:00

У статті досліджено питання обґрунтування параметрів аерофотознімання з використанням безпілотних літальних апаратів для геодезичного забезпечення гірничих робіт у кар’єрах. Актуальність теми зумовлена необхідністю підвищення точності, оперативності та економічної ефективності топографо-геодезичних робіт в умовах інтенсифікації гірничого виробництва та впровадження цифрових технологій. Метою роботи є визначення та наукове обґрунтування оптимальних параметрів аерофотознімання, які забезпечують нормативну точність створення топографічних планів на прикладі Покостівського родовища гранодіоритів. У дослідженні використано методи аналізу сучасних підходів до застосування БПЛА у геодезичній практиці, розрахунку параметрів аерофотознімання, а також математичного моделювання залежностей між висотою польоту, роздільною здатністю знімків, кількістю аерофотознімків і тривалістю виконання робіт. Для забезпечення планово-висотної прив’язки застосовано GNSS-вимірювання з використанням RTK-технології, що дозволило досягти високої точності визначення координат опорних точок. У результаті проведених досліджень встановлено оптимальні параметри аерофотознімання для створення ортофотоплану масштабу 1:2000, зокрема обґрунтовано вибір висоти польоту, параметрів перекриття знімків та очікуваної точності результатів. Отримані результати підтверджують, що використання БПЛА забезпечує високу деталізацію зображень (до 1 см/піксель), необхідну точність геопросторових даних та зниження трудомісткості робіт. Практичне значення дослідження полягає у можливості застосування розроблених рекомендацій для оптимізації геодезичного забезпечення кар’єрів, підвищення ефективності планування гірничих робіт і впровадження сучасних цифрових технологій у гірничій галузі.

Інтеграція даних БПЛА-зйомки в систему геодезичного моніторингу підземних гірничих виробок

2026-05-15T15:19:32+03:00

У статті розглянуто методологічні та практичні аспекти інтеграції даних безпілотної авіаційної зйомки (БПЛА-фотограмметрії) із традиційним маркшейдерським геодезичним моніторингом підземних гірничих виробок. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю підвищення оперативності та просторової щільності спостережень за деформаціями земної поверхні в умовах інтенсифікації гірничих робіт та обмежених можливостей класичних методів. Метою дослідження є розробка комплексної методики суміщення поверхневих цифрових моделей рельєфу (ЦМР), отриманих засобами БПЛА, із підземними інструментальними спостереженнями у єдиній системі координат УСК-2000. Методи дослідження включають геопросторову прив’язку хмар точок, отриманих у різні періоди спостережень, їх узгодження в єдиній системі координат та подальше зіставлення для кількісної оцінки осідання земної поверхні над діючими очисними вибоями. Наведено результати апробації методики на прикладі шахтного поля, де середньоквадратична похибка інтегрованого рішення не перевищувала ±23 мм по висоті, що відповідає нормативним вимогам до маркшейдерських знімань. Показано, що застосування інтегрованого підходу дозволяє скоротити час польових робіт на 60–70 %, підвищити частоту спостережень та забезпечити дистанційний контроль небезпечних зон. Запропонована методика може бути впроваджена у систему геодезичного забезпечення гірничих підприємств. Отримані результати доцільно використовувати для вдосконалення систем моніторингу деформацій земної поверхні.

Аналітична оцінка запасів декоративного каменю України за типами порід, кольором і ступенем геологічної вивченості

2026-05-15T15:37:01+03:00

У статті здійснено аналітичну оцінку запасів декоративного каменю України за типами порід, кольоровими характеристиками та ступенем геологічної вивченості. Актуальність дослідження зумовлена потребою у формуванні науково обґрунтованої інформаційної бази для раціонального надрокористування, підвищення інвестиційної привабливості родовищ і розвитку каменедобувної та каменеобробної галузей. Метою роботи є виявлення структурних закономірностей ресурсної бази декоративного каменю, порівняльний аналіз категорій запасів і прогнозних ресурсів, а також визначення перспектив їх промислового освоєння. Методичну основу дослідження становлять аналітичне опрацювання даних державного балансу запасів корисних копалин України, порівняльно-статистичний аналіз, систематизація родовищ за породним складом, кольором і категоріями геолого-економічної оцінки. Встановлено, що матеріально-сировинна база декоративного каменю України характеризується значним, але структурно неоднорідним потенціалом. Домінуюче місце у ній займають граніти, граніто-гнейси, гранодіорити, габро та лабрадорити, тоді як габро-анортозити й габронорити формують важливий резерв подальшого розвитку галузі. Виявлено переважання запасів категорій B, C₁ і C₂, що свідчить про наявність істотних обсягів сировини з неповною деталізацією геологічної вивченості. Обґрунтовано необхідність інтенсифікації геологорозвідувальних робіт. Результати дослідження можуть бути використані для вдосконалення підходів до оцінювання декоративного каменю та стратегічного планування розвитку мінерально-сировинної бази України.

Вибір оптимального методу геоприв’язки БПЛА для забезпечення високоточної фотограмметричної обробки

2026-05-15T15:52:51+03:00

Останнім часом спостерігається все більший інтерес до фотограмметричних матеріалів, а саме зйомки поверхні, які виконані за допомогою БПЛА. Особливо розвинене це питання для гірничодобувних підприємств, які мають великі розміри за площею. У зв’язку з постійним розвитком гірничодобувної промисловості та ускладненням технологічних процесів, значення дистанційних методів збору просторових даних, зокрема за допомогою безпілотних літальних апаратів (БПЛА), невпинно зростає. Використання БПЛА в маркшейдерських роботах стає все більш поширеним завдяки простоті застосування та здатності швидко отримувати точні дані. У таких умовах особливої актуальності набуває питання вибору оптимального підходу до геоприв’язки та планування польотів БПЛА з метою забезпечення високої якості знімального матеріалу. На сьогодні відсутнє чітке порівняння різних способів прив’язки БПЛА для визначення точних координат місцевості. У зв’язку з цим актуальним є дослідження, спрямоване на визначення найефективнішої методики прив’язки БПЛА для подальшої обробки фотограмметричних матеріалів у програмному забезпеченні Agisoft Metashape. В межах експерименту проаналізовано, як варіанти прив’язки впливають на точність визначення координат місцевості, що є ключовим при геопросторових вимірюваннях.

Результати дослідження мають практичну цінність для створення топооснов, оскільки дозволяють підвищити точність геоприв’язки та зменшити похибки під час виконання зйомки. Раціональне планування маршрутів сприяє оптимізації витрат, зменшенню людського впливу на якість даних, покращенню результатів 3D-моделювання та розширенню можливостей застосування БПЛА в гірничій справі.

З огляду на зазначене вище, доцільним є проведення дослідження щодо вибору найефективнішого підходу до геоприв’язки БПЛА під час виконання робіт з побудови топопланів.

Обґрунтування технологічних рішень щодо методів прогнозування та контролю відкладень у магістральних трубопроводах

2026-05-15T16:01:30+03:00

У статті обґрунтовуються технологічно та економічно доцільні методи прогнозування кінетики утворення відкладень та впровадження комплексних стратегій контролю в магістральних трубопроводах, з акцентом на поєднання прогнозного моделювання, превентивного інгібування, термо- та гідродинамічної оптимізації й механічного видалення для забезпечення надійного довготривалого транспортування багатокомпонентних вуглеводневих сумішей в умовах змінних кліматичних, композиційних та режимних параметрів.

Дослідження базується на комплексному підході, що включає критичний огляд і порівняльний аналіз сучасних моделей прогнозування відкладень (механічні: Matzain, RRR, Burger для парафіну; CSMHyK для гідратів; PC-SAFT для асфальтенів; термодинамічні конверти початку осадження), методів, орієнтованих на дані, та методів машинного навчання (нейронні мережі, градієнтний бустинг для прогнозування товщини в реальному часі) та комерційних транзієнтних симуляторів (OLGA, LedaFlow, PIPESIM), відкаліброваних за опублікованими промисловими даними, результатами холоднопальцевих тестів і потокових петель. Характеристика відкладень спирається на аналіз SARA, ІЧ-Фур’є-спектроскопію, рентгенівську дифракцію та елементний склад із літературних аналогів магістральних трубопроводів. Одновимірне моделювання транспортування поєднує баланси маси, імпульсу, енергії та компонентів із поступовим звуженням перерізу через ріст відкладень, враховуючи молекулярну дифузію (модифікований закон Фіка з урахуванням зсувного зняття та старіння), кінетику осадження та адгезійні ефекти. Параметричний аналіз чутливості оцінює вплив ключових факторів (радіальний температурний градієнт, зсувне напруження на стінці, водовміст, концентрація інгібіторів, транзієнтні режими). Запропонована гібридна система контролю об’єднує пасивні (теплоізоляція, трасування), хімічні (низькодозові кінетичні інгібітори гідратів, модифікатори парафіну, диспергатори асфальтенів), термічні (активне підігрівання за економічної доцільності), механічні (ризико-оптимізоване пігування) та цифрові (IoT-моніторинг + прогнозний ШІ) елементи. Техніко-економічне обґрунтування виконане за допомогою багатокритеріальних методів прийняття рішень (AHP, TOPSIS) та порівняння дисконтованих грошових потоків, OPEX/CAPEX для життєвого циклу магістральних об’єктів.

Прогнозне моделювання показує, що в системах з високим вмістом парафіну товщина воскових відкладень досягає 10–25 мм за 6–12 місяців (вхідна температура 60–80 °C, швидкості 1–2 м/с, холодні зовнішні умови), з піковими зонами осадження на відстані 20–100 км від входу та початковими потоками 0,5–5 г/(м²·добу), що знижуються до < 0,5 г/(м²·добу) через старіння, зсувне зняття та ізоляційний ефект. Змішані органічно-неорганічні відкладення містять 40–80 мас. % насичених вуглеводнів/парафінів, 8–30 мас. % асфальтенів/смол та до 15–40 мас. % неорганічних солей за аналогами промислових випадків. Гібридні стратегії (інгібування + оптимізоване пігування + помірна ізоляція) дозволяють знизити частоту пігування на 30–60 %, енергоспоживання на перекачування на 5–25 % (завдяки зменшенню гідравлічних втрат), загальні експлуатаційні витрати на 15–45 % порівняно з реактивними підходами, а також суттєво зменшують ризик повних закупорок, підвідкладної корозії та екологічних аварій через перепади тиску.

Робота розвиває інтегровану механістично-дані-орієнтовану методологію, яка явно враховує взаємодію багатокомпонентних органічно-неорганічних механізмів осадження та гідродинамічні зворотні зв’язки (зсувна дисперсія, прискорення в транзієнтних режимах) у масштабах магістральних трубопроводів, долаючи обмеження ізольованих однокомпонентних або короткопетельних моделей. Новизна також полягає у формуванні адаптивного, сегментно-орієнтованого гібридного протоколу управління, що синтезує реальний час прогнозування, кількісно оцінене ризик-орієнтоване планування втручань та оптимізацію життєвого циклу за техніко-економічними критеріями – аспекти, недостатньо представлені в попередній літературі з забезпечення потоку для наддовгих наземних та офшорних магістралей.

Обґрунтовані рішення надають операторам магістральних трубопроводів науково обґрунтований модульний інструментарій для підвищення надійності транспортування, подовження терміну служби активів, мінімізації витрат на хімікати та простоїв, зниження екологічних ризиків розливів, пов’язаних із відкладеннями. Підхід дозволяє гнучко адаптувати технології до різних типів нафти (високопарафінистих, асфальтенових, газоконденсатних), багатокомпонентних режимів, кліматичних зон (холодний / арктичний, помірний) та віку / довжини трубопроводів, забезпечуючи суттєвий економічний ефект через скорочення OPEX, уникнення аварійних витрат та підтримання проєктної продуктивності в глобальних мережах довготривалого транспортування вуглеводнів.

Методичні засади вибору технології 3D-вимірювань для визначення об’єму блоків природного каменю в умовах діючого кар’єру

2026-05-19T11:05:44+03:00

У статті наведено основні результати експериментального порівняння сучасних дистанційних технологій визначення об’ємів блоків природного облицювального каменю в умовах складського майданчика кар’єру. Метою дослідження є оцінювання точності, часової ефективності та технологічних обмежень трьох основних сучасних підходів: аерофотограмметрії з використанням БПЛА (UAV, SfM/MVS), мобільного лазерного сканування на основі SLAM та наземної фотограмметрії зі смартфона. Випробування виконано на майданчику розмірами 22×17 м, що містив 57 блоків, із застосуванням опорних і контрольних точок для метричної прив’язки та контролю якості. Обробку фотограмметричних даних було здійснено з використанням програми Pix4DMatic, SLAM-даних – при використанні Lixel Studio; точність результатів оцінювали за показниками RMSE.

В результаті аналізу даних вимірювань було встановлено, що UAV-знімання з малої висоти (6,5 м) і кутом нахилу камери 35–45° забезпечує найвищу метричну стабільність (RMSE ≈ 6 мм), однак характеризується найбільшими витратами камерального часу (77 хв на обробку 488 знімків) та суттєво залежить як від погодних, так і регуляторних обмежень. SLAM-метод продемонстрував найкращу оперативність (сукупно приблизно 46 хв на збір та обробку даних) при цьому було досягнуто достатню для інвентаризації точність (RMSE у плані 19 мм, за висотою 5 мм), що робить його використання перспективним як для періодичного, так і регулярного моніторингу складів блочної сировини. Фотограмметрія з використанням смартфонів (iPhone 13 Pro + Pix4Dcatch) виявила обмежену масштабованість: при збільшенні площі та кількості об’єктів (до 2196 знімків) спостерігалися так звані артефакти типу «подвоєння площин» і зростання шуму, що суттєво знижує придатність методу для великих однотипних виробничих площ. Отримані результати дозволяють обґрунтувати вибір сучасної технології 3D-вимірювань залежно від вимог до точності та продуктивності, а також формують передумови для розробки комплексу рекомендацій щодо інвентаризації об’ємів блоків природного каменю у реальних виробничих умовах.

Вплив буроклинових робіт на якість видобутих блоків з природного каменю

2026-05-19T11:41:25+03:00

У статті досліджено вплив буроклинових робіт на якість товарної продукції кар’єру, що спеціалізується на видобуванні блочної сировини, з позицій керованого руйнування гірського масиву та забезпечення стабільних товарних характеристик природного каменю. Розглянуто основні технологічні параметри буроклинового відокремлення (глибину, крок буріння, орієнтацію шпурів відносно систем природної тріщинуватості та послідовність розклинювання) і проаналізовано їхній вплив на напружено-деформований стан у зоні відриву, ініціацію та розвиток тріщин, формування поверхонь відколу і виникнення дефектів (діагональних сколів, та зміщення площини відколу). Показано, що в умовах високоміцних порід (граніт, габро, лабрадорит) ключовим чинником якості є узгодження параметрів буріння та режимів розклинювання з анізотропією й структурною неоднорідністю масиву, оскільки технологічні відхилення спричиняють появу додаткової тріщинуватості та втрати монолітності блоків.

Запропоновано систему показників оцінювання якості продукції, яка охоплює вихід товарних блоків, частку браку, геометричну точність дотримання проєктних габаритів, характер і шорсткість поверхонь відколу, а також орієнтацію технологічних тріщин. Наведено результати порівняльного аналізу якості блоків за різних режимів буроклинових робіт і встановлено критичні фактори зниження товарності, зокрема нерівномірність прикладання зусиль клинів, надмірний крок шпурів, відхилення осей буріння, неоднорідність буріння за глибиною та локальні концентрації напружень у приконтактній зоні. На основі отриманих закономірностей сформульовано практичні рекомендації щодо оптимізації параметрів буріння і розклинювання, спрямовані на мінімізацію дефектів, підвищення виходу кондиційної продукції та забезпечення стабільної якості блочного каменю в умовах відкритої розробки.

Підвищення ефективності роботи підприємства автотранспорту на основі нормування експлуатаційних показників графоаналітичним методом в умовах декарбонізації міського таксі

2026-04-14T10:38:00+03:00

Сучасний розвиток міського транспорту супроводжується підвищеними вимогами до екологічності, енергоефективності та оптимізації роботи транспортних підприємств. У межах глобальної політики декарбонізації транспортного сектору особливу увагу приділяють системам міських таксомоторних перевезень, оскільки вони формують значну частку транспортних потоків та викидів CO₂ у містах. У статті розглянуто проблему підвищення ефективності роботи підприємств міського таксі в умовах зростаючих екологічних вимог та необхідності декарбонізації транспортної галузі. Встановлено, що значна частка викидів CO₂ формується не лише через тип силової установки, а й внаслідок нераціональної експлуатації рухомого складу, підвищеного холостого простою, нераціональної логістики. Запропоновано системний підхід до підвищення екологічної та економічної ефективності автотранспортного підприємства на основі нормування експлуатаційних показників графоаналітичним методом. Розроблено інтегральний показник екологічної ефективності, що враховує коефіцієнт технічної готовності, питому витрату палива, частку холостого ходу, витрати на технічне обслуговування та питомі викиди парникових газів. Обґрунтовано можливість скорочення непродуктивного пробігу та впровадження цифрової маршрутизації. Доведено, що комплексна реалізація запропонованих заходів дозволяє досягти синергетичного ефекту та забезпечити зменшення викидів CO₂ без повної заміни рухомого складу. Отримані результати можуть бути використані при формуванні програм екологічної модернізації підприємств таксомоторних перевезень.

Обґрунтування параметричного ризик-орієнтованого підходу до контролю якості і надійності деталей автомобілів

2026-04-14T10:59:57+03:00

У статті здійснено комплексне теоретичне обґрунтування параметричного ризик-орієнтованого підходу до контролю якості та надійності деталей автомобілів з урахуванням тенденцій цифровізації виробництва, впровадження концепцій Industry 4.0 та переходу до предиктивного управління технічним станом транспортних засобів. Метою дослідження є розроблення інтегрованої аналітичної моделі, що поєднує багатопараметричний опис технічного стану деталей із кількісною оцінкою ймовірності відмови та визначенням інтегрального ризику з урахуванням тяжкості наслідків. Для досягнення мети застосовано методи статистичного аналізу, нормування параметричних відхилень, багатовимірного ймовірнісного моделювання з урахуванням кореляційних зв’язків між параметрами, а також наближені методи теорії надійності FORM (First-Order Reliability Method) і SORM (Second-Order Reliability Method) для оцінювання індексу надійності та ймовірності відмови. Запропоновано формалізовану модель інтегрального ризику, що враховує нормовані відхилення параметрів, інтенсивність деградаційних процесів, вагові коефіцієнти впливу окремих характеристик і безпекові, економічні та експлуатаційні наслідки відмови. Розроблено алгоритм практичної реалізації підходу, який передбачає перехід від дискретного нормативного контролю до безперервного параметричного моніторингу технічного стану деталей із можливістю інтеграції результатів неруйнівного контролю та експлуатаційних даних. Отримані результати формують методичну основу для побудови адаптивних систем управління якістю і надійністю, підвищують обґрунтованість прийняття технічних рішень та сприяють зменшенню ризику відмов у процесі експлуатації автомобілів.

Методика визначення складу суміші дизельного та біодизельного палив під час руху автомобіля

2026-04-14T11:47:09+03:00

Дана робота присвячена розробці алгоритму функціонування системи живлення дизельного двигуна автомобіля при використанні суміші дизельного палива та біодизеля зі змінним відсотковим складом залежно від умов експлуатації та навантаження на автомобіль. У статті розглянуто питання підвищення ефективності використання альтернативних видів палив для двигунів автомобілів. Одним із найбільш перспективних замінників традиційного дизельного палива є біодизельне паливо – відновлюване паливо рослинного або біологічного походження, використання якого дозволяє зменшити негативний вплив на навколишнє середовище, за рахунок зниження викидів шкідливих речовин при частковому або повному заміщенні традиційного дизельного палива без суттєвих змін у конструкції двигунів. Використання чистого біодизельного палива може супроводжуватися певними експлуатаційними обмеженнями, пов’язаними з його фізико-хімічними властивостями та негативним впливом на елементи паливної системи. Виходячи з цього перспективним напрямом є застосування сумішей дизельного та біодизельного палив зі змінним відсотковим складом, що дозволяє поєднати екологічні переваги біодизельного палива з надійністю роботи на дизельному паливі. Метою роботи є розробка підходу для визначення раціонального складу паливної суміші безпосередньо під час руху автомобіля з урахуванням режимів роботи двигуна та навантаження на автомобіль. Розроблено алгоритм роботи системи живлення дизельного двигуна автомобіля при застосуванні суміші дизельного палива та біодизеля зі змінним відсотковим складом залежно від умов експлуатації та навантаження на автомобіль. Реалізація запропонованого підходу спрямована на зменшення споживання традиційного дизельного палива, підвищення енергетичної незалежності транспорту та покращення екологічних показників автомобілів.

Визначення закономірностей коливання пасажиропотоку

2026-04-14T13:31:10+03:00

У статті розглянуто пасажиропотік міського та приміського транспорту як часовий ряд y_tз дискретизацією ∆t та запропоновано підхід до виявлення закономірностей його коливань. Показано, що структура попиту формується поєднанням добової й тижневої сезонності, календарних ефектів та впливом зовнішніх чинників (погода, надійність руху, подієві збурення). Для виділення регулярної компоненти побудовано «коридор норми» на основі квантильних оцінок, що дає змогу ґрунтовно описувати типові рівні попиту та його природну варіативність у межах однорідних часових груп. Запропоновано автоматичну класифікацію днів за формою добового профілю (кластеризація нормованих добових векторів), що дозволяє відокремити будні, вихідні, святкові та аномальні дні за фактичними даними, а не лише за календарем. Пікові події визначаються як перевищення відносно квантильного порога; для кожної події обчислюються амплітуда, тривалість і інтегральне навантаження, які безпосередньо інтерпретуються з позицій потреби у випуску та резерві рухомого складу. Додатково використано rollіng-аналіз для контролю стабільності закономірностей у часі та регресійну постановку для кількісної оцінки впливу температури, опадів, свят і затримок. Практичним результатом є система показників і правил, придатна для коригування інтервалів руху, планування посиленого випуску в пікові години та оперативного реагування на відхилення попиту, що покращує якість обслуговування й знижує витрати, сприяючи підвищенню надійності перевезень, комфорту пасажирів та ефективності використання ресурсів у мережі.

Моделювання згоряння водню в двигунах внутрішнього згоряння автомобільного транспорту

2026-04-14T13:45:05+03:00

Шкідливі викиди від автомобільного транспорту, що споживає викопні палива, спонукає людство використовувати альтернативні палива. Україна розглядається як перспективний виробник «зеленого водню», тобто водню, який виробляється з води шляхом електролізу і використовує для цього електрику з відновлюваних джерел. Водень, як джерело енергії для автомобільного транспорту, може використовуватися різними способами: для автомобілів з ДВЗ, для якого водень є моторне паливо; для автомобілів з паливними комірками, які перетворюють хімічну енергію водню безпосередньо в електрику та тепло. Оскільки в сучасних автомобілях водневі паливні комірки працюють за температури приблизно 80 ℃, єдиними побічними продуктами є водяна пара та тепло. Двигуни з запалюванням від стиснення мають обмеження щодо роботи на водневому паливі. Температура стиснення в цих двигунах недостатньо висока для початку згоряння водню. Існує кілька викликів при впровадженні водневих двигунів, зокрема викиди NOx, які залежать від робочих граничних умов. EGR є одним із ефективних методів зниження рівня NOx. Традиційний EGR не підходить для водневого ДВЗ. Тому важливо вивчати вплив гарячого EGR на згоряння водню в ДВЗ. Метою даної роботи є моделювання згоряння водню в ДВЗ автомобільного транспорту з врахуванням EGR. Для цього були проаналізовані фізичні властивості водню, включаючи його теплоємність та ентальпію. Водень має суттєві відмінності порівняно з поширеними вуглеводнями: високий рівень вивільнення енергії на одиницю маси, дуже високу дифузійність та високу реактивність. Були проаналізовані рівняння збереження маси, збереження енергії і збереження складових частин, які використовуються для моделювання згоряння водню в ДВЗ в програмному середовищі Cantera. Було виконано моделювання викидів оксидів азоту в залежності від EGR та ступеню стиску. Було виявлено, що викиди оксидів азоту при роботі ДВЗ на водні за різних температур мають експоненціальну залежність від відсотку EGR. Хоча EGR сильно знижує NOx це призводить до суттєвих втрат енергії, особливо при підвищеній температурі. Оптимальна зона знаходиться при помірному EGR (5–10 %), де NOx ефективно знижується, але це відбувається при втраті потужності.

Моделі прогнозування навантаження зарядної інфраструктури для планування та оптимізації технічних баз обслуговування

2026-04-14T13:58:43+03:00

Стрімке зростання частки транспортних засобів з електричною тяговою установкою зумовлює необхідність перегляду підходів до проєктування та експлуатації виробничо-технічних баз підприємств автомобільного транспорту. Одним із ключових елементів таких баз є зарядна інфраструктура, параметри якої безпосередньо впливають на готовність рухомого складу, пропускну здатність підприємства та економічну ефективність його діяльності. Особливої складності набуває задача планування зарядної інфраструктури в умовах змішаного формату експлуатації, коли виробничо-технічна база одночасно обслуговує деповський електротранспорт і клієнтські зарядні сесії, що мають стохастичний характер. У статті запропоновано підхід до прогнозування навантаження зарядної інфраструктури електротранспорту на горизонті 24–168 год як інструмент оптимізації виробничо-технічних баз підприємств автомобільного транспорту. Показано, що традиційні детерміновані методи розрахунку, засновані на середніх або максимальних значеннях потужності, не забезпечують достатньої точності в умовах високої варіативності попиту та не дозволяють коректно оцінювати ризики перевантаження або недовантаження інфраструктури. У зв’язку з цим обґрунтовано доцільність застосування багатофакторних і ймовірнісних моделей прогнозування, які формують не лише середнє очікуване навантаження, але й верхні квантилі розподілу, критичні для інженерних рішень. Методичну основу дослідження становить поєднання прогнозування навантаження з моделями теорії масового обслуговування типу M / M/c, що дозволяє кількісно пов’язати часову структуру попиту на заряджання з показниками якості сервісу. На основі сценарного аналізу показано, що використання показників рівня сервісу (SLA), зокрема обмеження часу очікування заряджання, може слугувати формальним критерієм вибору кількості зарядних постів і приєднаної потужності виробничо-технічної бази. Запропонований підхід дає змогу узгодити енергетичні, сервісні та економічні параметри зарядної інфраструктури, мінімізуючи сумарні капітальні та експлуатаційні витрати при забезпеченні заданої надійності обслуговування. Практична значущість отриманих результатів полягає у можливості використання запропонованих моделей на етапах передпроєктного обґрунтування, модернізації та оперативного управління виробничо-технічними базами електротранспорту. Результати дослідження можуть бути використані підприємствами автомобільного транспорту, проєктними організаціями та органами місцевого самоврядування для обґрунтування рішень щодо розвитку зарядної інфраструктури в умовах зростання електромобільності.

Розробка програмного симулятора дослідження задач кінематики та управління роботизованим маніпулятором

2026-04-21T12:08:00+03:00

Кінематика є невід’ємною частиною дослідження при проєктуванні конструкцій промислових роботів та розробки системи управління. Предметом навчання при цьому виступають підходи та математичні методи опису просторового положення елементів кінематичного ланцюга, кінцевою метою яких є визначення узагальнених координат за положенням та орієнтацією виконавчого органу. В роботі представлено розробку програмного симулятора для розв’язання задач кінематики на прикладі навчального робота «Braccio robot arm», який наочно демонструє математичний апарат. Для прикладу ділянки кінематичного ланцюга з трьох ланок, що формують неоднозначність розв’язання зворотної задачі кінематики продемонстровано використання чисельного методу згасаючих найменших квадратів (Лівенберга – Маркварда) для пошуку усіх доступних конфігурації, необхідних для ефективного планування руху робота. Продемонстровано реалізацію програмної частини у середовищі Visual Studio з використанням технології Windows Forms на мові C++/CLI. Описано математичний апарат прямої кінематичної задачі на основі матриць однорідних перетворень (4×4), застосування методу Лівенберга –Маркварда з аналітичним обчисленням матриці Якобі, структуру програмного забезпечення, інтерфейс користувача та результати експериментальної перевірки. В ході виконання роботи доведено практичну стійкість результатів та практичну значимість для подальших задач розробки системи управління роботизованим маніпулятором. Окреслені перспективи перенесення математичного ядра симулятора у середовище Unity 3D в межах концепції цифрового двійника фізичного маніпулятора для відтворення програмного управління.

Автоматизація контролю стану зерна в зерносховищах на основі динамічних характеристик

2026-04-21T12:29:42+03:00

Предметом дослідження є зерносховище як об’єкт автоматизації та контролю ключових кліматичних параметрів, зокрема температури, вологості та газового складу повітря. За ручного керування кліматом зерносховища виникає низка труднощів, оскільки людині складно часто контролювати великі обсяги зерна. Ефективний моніторинг мікроклімату особливо актуальний для великих елеваторів, де обсяги зберігання зерна сягають десятків тисяч тонн. Для досягнення ефективного аналізу мікроклімату зерна та елеватора проаналізовано наявні рішення й досліджено процеси зберігання зерна та причини його псування з метою розроблення науково обґрунтованого підходу до контролю й моніторингу кліматичних параметрів зерносховища та зерна. На основі проведеного аналізу визначено можливості вдосконалення існуючих методів і запропоновано систему та алгоритм перевірки стану зерна. Для аналізу використано принципи автоматизованого керування, побудовано перехідні характеристики, досліджено динамічні властивості та процеси самовирівнювання зернової маси. У результаті визначено оптимальну відстань розміщення датчиків температури один відносно одного в зерносховищі та зерновій масі. Запропонований підхід дозволяє визначити найкраще розташування сенсорів, своєчасно виявляти зіпсоване зерно та запобігати його поширенню, що дає змогу значно скоротити втрати продукції. Наукова новизна роботи полягає в поєднанні аналізу динамічних характеристик зернової маси з принципами саморегулювання для розроблення методики обґрунтованого визначення оптимального просторового розташування сенсорів у зерносховищі. Практична цінність полягає в можливості впровадження запропонованого підходу на сучасних елеваторах і зерносховищах. Запропонована методика сприяє підвищенню ефективності автоматизованих систем контролю та зменшенню витрат на утримання зерносховищ. Отримані результати мають теоретичне значення для подальшого розвитку систем автоматизації процесів зберігання зернових культур.

Системи автоматичного керування траєкторією БПЛА з уникненням перешкод

2026-04-21T13:20:31+03:00

У статті розглянуто сучасні підходи побудови систем автоматичного керування траєкторією безпілотних літальних апаратів з уникненням перешкод. Обґрунтовано актуальність теми в умовах розширення сфер застосування БПЛА та зростання вимог до безпечної автономної навігації в середовищах із неповною апріорною інформацією, динамічними перешкодами та часовими обмеженнями на прийняття рішень. Узагальнено архітектурні, алгоритмічні та сенсорні особливості сучасних систем керування, які поєднують сприйняття середовища, локалізацію, картографування, глобальне й локальне планування, генерацію безпечної траєкторії та регулювання руху. Проаналізовано реактивні, геометричні, графові, вибіркові, оптимізаційні та прогнозні підходи, а також системи на основі SLAM/VIO і комп’ютерного зору. Показано, що реактивні та геометричні методи характеризуються високою швидкодією, але мають обмежену глобальну оптимальність. Графові та вибіркові алгоритми є ефективними у відомому середовищі, однак менш придатними до швидкозмінних сцен. Оптимізаційні та прогнозні методи забезпечують високий рівень адаптивності, проте вимагають значних обчислювальних ресурсів. Окрему увагу приділено системам комп’ютерного зору, зокрема YOLO-подібним детекторам, які розглянуто як ефективний модуль семантичного сприйняття у складі гібридних архітектур, але не як самодостатній засіб керування траєкторією. Встановлено, що найбільш перспективними для практичного впровадження є багаторівневі гібридні системи, які поєднують мультисенсорне сприйняття, SLAM/VIO, глобальне і локальне планування та методи прогнозного безпечного керування.

Інтелектуальний HMI для управління БПЛА: архітектура, адаптивна прозорість та імітаційне оцінювання

2026-04-21T14:30:52+03:00

У статті запропоновано концепцію інтелектуального людино-машинного інтерфейсу (Human-Machine Interface, HMI) для управління безпілотним літальним апаратом у режимах manual, shared та supervisory control. Актуальність дослідження обумовлена зростанням обсягу телеметрії, відеоданих, повідомлень бортової аналітики та ризиком когнітивного перевантаження оператора у задачах моніторингу, пошуку, інспекції й тактичного застосування БПЛА. Метою роботи є формалізація архітектури HMI, визначення показників адаптації інтерфейсу та побудова аналітичної моделі, що узгоджує ситуаційну обізнаність, точність команд, затримку керування, когнітивне навантаження й операційний ризик. Запропоновано багатошаровий HMI, який поєднує польотний контур, шар семантичної візуалізації, модуль оцінювання навантаження оператора, блок пояснення рішень автономії та менеджер режимів взаємодії. Для перевірки працездатності концепції виконано імітаційне моделювання, тому наведені графіки відображають прогнозні залежності, а не результати натурних льотних випробувань. За результатами моделювання адаптивний HMI зменшує оцінене когнітивне навантаження в середньому на 19,3 %, скорочує час реакції оператора до 0,83 с у supervisory-режимі та забезпечує відносний приріст інтегральної ефективності до 26,5 % за умов погіршення каналу зв’язку. Отримані результати можуть бути використані під час розроблення наземних станцій керування, інтерфейсів планування місії та адаптивних засобів підтримки оператора.

Синтез універсальної системи автоматичного керування безпілотними апаратами різних типів на основі модульного підходу

2026-04-21T15:39:08+03:00

У статті розглянуто проблему побудови універсальної системи автоматичного керування безпілотними апаратами різних типів, зокрема наземними, надводними та повітряними роботизованими платформами. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю уніфікації підходів до розроблення систем керування в умовах зростання різноманітності безпілотних засобів та їх широкого застосування у цивільних і військових задачах. Запропоновано модульний підхід до синтезу системи автоматичного керування, який передбачає декомпозицію системи на функціональні підсистеми: модуль стабілізації, модуль навігації, модуль планування руху та модуль адаптації до зовнішніх впливів. Обґрунтовано можливість використання єдиної архітектури керування для різних типів безпілотних апаратів шляхом уніфікації інформаційних потоків і застосування параметризованих моделей динаміки. Розглянуто особливості математичного опису динаміки безпілотних платформ різної фізичної природи та запропоновано узагальнену модель, що дозволяє реалізувати універсальні алгоритми керування. Проведено аналіз методів автоматичного керування, зокрема класичних (PID, LQR) та сучасних (адаптивних і робастних), з точки зору їх застосування в модульній структурі системи. Особливу увагу приділено інтеграції сенсорної інформації (IMU, GPS, LiDAR, відеосенсори) для забезпечення точного оцінювання стану апарата та формування керуючих впливів у реальному часі. Запропоновано підхід до масштабування системи для використання в гетерогенних групах безпілотних апаратів.

Нелінійна динаміка біосигналів: застосування схеми Чуа для аналізу психоемоційних станів

2026-05-12T12:18:40+03:00

У представлених матеріалах описано ідею методу аналізу психоемоційного стану людини за допомогою кола Чуа, що розглядає шкіру як елемент динамічної хаотичної системи. На відміну від традиційних вимірювань опору, цей підхід фіксує топологічні зміни в сигналах, де стрес або збудження спричиняють перехід від складного хаосу до впорядкованих періодичних коливань.

У роботі розроблено математичну модель модифікованої схеми Чуа, в якій імпеданс шкіри людини інтегровано як змінний параметр, що впливає на провідність кола. Такий підхід дозволяє трансформувати незначні зміни електрофізіологічних характеристик шкіри у суттєві зміни динамічного режиму системи – зокрема, переходи між хаотичними та періодичними коливаннями, а також деформацію фазових портретів.

Для забезпечення фізіологічної обґрунтованості моделі проведено аналіз відкритих біомедичних датасетів, зокрема WESAD, DEAP, AMIGOS та PhysioNet, що містять записи електродермальної активності у різних психоемоційних станах. Встановлено характерні діапазони шкірної провідності: у стані спокою – 100–2000 кОм, при стресі та емоційному збудженні – 10–300 кОм. Отримані значення використано для параметризації моделі та проведення моделювання.

Результати моделювання демонструють, що навіть незначні зміни імпедансу шкіри призводять до суттєвих змін топології атрактора, що дозволяє використовувати запропоновану систему як високочутливий біосенсор. Виявлено, що у стані спокою система перебуває у режимі розвиненого хаосу, тоді як при стресових впливах спостерігається перехід до більш впорядкованих, квазіперіодичних режимів. Така поведінка може бути використана для побудови нових методів класифікації психоемоційних станів та створення надточних та чутливих детекторів стресу і систем моніторингу нервової діяльності.

Практичне застосування методу дозволяє візуалізувати реакції організму через деформацію атракторів на осцилографі, що забезпечує високу чутливість до найменших біофізичних змін.