Метою дослідження є підвищення ефективності технологічної підготовки виробництва за рахунок скорочення витрат на проектування технологічної оснастки. Розроблена та обгрунтована нова методологія проектування технологічної оснастки, що базується на сучасних комп'ютерних технологіях обробки проектної інформації. Досліджено особливості проектування технологічної оснастки, яке в роботі послідовно вивчається як інформаційний процес непоточного типу. Розглянуто різні підходи до інформаційного моделювання конструкцій технологічної оснастки та встановлено, що фреймові структури найбільш адекватно відповідають задачам опису конструкцій технологічної оснастки та її елементів, виходячи з їх функціонально-конструктивних та технологічних особливостей. Розроблено теоретичні засади та подано реалізацію методу моделювання конструкцій технологічної оснастки фреймами з використанням техніки SQL-баз даних. На підставі результатів аналізу різноманітних систем машинної графіки показано, що адекватність їх застосування залежить від функціонального типу елементів технологічної оснастки, що моделюються. Розроблено ефективний алгоритм моделювання плазмових кривих, який дозволяє запобігти виникненню ефектів їх осциляції, що мають небажані технологічні наслідки. Запропоновано методику прийняття проектних рішень за умови неповноти інформації, яка базується на оригінальній теорії "нечіткого" виведення, що відкрило шлях використанню комп'ютерних технологій на фазі синтезу конструкцій технологічної оснастки та її елементів. Запропоновано ефективні алгоритми кластер-аналізу для побудови класифікацій проектних ситуацій в процесі проектування технологічної оснастки та доведено їх коректність. Розглянуті питання автоматизації отримання креслень технологічної оснастки, виходячи з її об'єктної інформаційної моделі. На підставі використання запропонованої методології в системах автоматизованого проектування п'яти різновидів технологічної оснастки встановлено її достовірність. Проведено оцінку економічної доцільності використання запропонованої методології при проектуванні різних видів технологічної оснастки.

  Скачати повний текст

Розроблено спеціалізовану програмну алгебру, носієм якої виступають функції, а в якості сигнатурних операцій використовуються композиції (оператори), що задає множину семантичних функцій мови SQL, базуючись на структурі мови, а також враховує такі властивості SQL, як задання таблиць на базі мультимножин, невизначені значення та трьохзначну логіку. Одержані результати застосовано для уточнення семантики мови SQL, у побудові навчальних курсів, що читаються в Київському національному університеті імені Т. Шевченка, в Ніжинському державному університеті імені М.В. Гоголя та Кіровоградському державному педагогічному університеті імені В. Винниченка, під час уточнення семантики складних запитів до реляційних баз даних.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання створення технології експертних систем, проблемно-орієнтованих на розв'язання задач інтелектуального аналізу даних в інформаційних системах підтримки рішень (ІСППР) на основі застосування дедуктивних баз даних (ДБД). Удосконалено концепцію ДБД як засобу розв'язання слабоформалізованих задач у сучасній технології експертних систем підтримки прийняття рішень. Розроблено ряд оригінальних логіко-предикативних моделей, які втілюють нові, необхідні для опису задач прийняття рішень, конструкти. Удосконалено методи структурного та семантичного аналізу опису задачі. Розроблено керований модифікований напівбезпосередній алгебраїчний метод обчислення логічної програми ДБД, що грунтується на запропонованому принципі мінімальності ітеративних обчислень та схемі відображення логічної програми у систему SQL запитів. Запропоновано принципи організації систем ДБД.

  Скачати повний текст

Вирішено науково-прикладну проблему підвищення якості реляційних баз даних у разі їх довготривалого використання незалежно від особливостей предметної області, програмних і апаратних засобів з використанням розроблених теоретичних засад і програмних засобів організації реляційних баз даних як інформаційних продуктів з урахуванням часових залежностей даних. Розроблено формальну узагальнену інформаційну модель предметної області, метамоментну часову реляційну модель даних на підставі введеного поняття часово-залежних даних. Наведена модель є базовою для нових методів подання реляційних баз даних за допомогою XML-технологій і повного набору операцій для маніпулювання реляційними базами даних з урахуванням часу як набору шаблонів SQL-запитів. Розроблено методи оцінювання якості реляційних баз даних з урахуванням часу на підставі стандарту ISO-9126, що визначає напрямки підвищення якості реляційних баз даних як інформаційного продукту. Запропоновано параметри якості реляційних баз даних як інфомаційних продуктів для їх тривалого використання. Розроблено декілька макетів реляційних баз часово-залежних даних. На підставі результатів проведених експериментальних досліджень підтверджено коректність постановки задачі, вірогідність побудованих формальних моделей і ефективність розроблених методів і засобів організації реляційних баз часово-залежних даних.

  Скачати повний текст

Розроблено загальну методологію, методику й алгоритм для організації розподілення навантаження в БД великого об'єму. Розроблено новий евристичний метод для оптимізації графів великої розмірності. Удосконалено спосіб оптимізації багатоекстремальних функцій, результати якого підтвердили практичну та наукову цінність еволюційних алгоритмів. Розроблено метод декомпозиції SQL-запиту у розподіленій базі даних, що формує сукупність відомостей про частину звертань до кортежів. Досліджено використання постійних з'єднань з БД у традиційній кластерній системі й у сегментованій. Розроблено метод горизонтальної фрагментації БД великого об'єму. Проведено організацію розподілу навантаження в БД інформаційно-аналітичної системи методом горизонтальної фрагментації й описано її основні характеристики, включаючи її функціонування та захист інформації.

  Скачати повний текст

Побудовано решітку мультимножин, яку вкладено у дві повні решітки мультимножин. За цього друга повна решітка, одержана узагальненням поняття мультимножини (припускається нескінченна кратність елементів), використовується за заданні денотаційної семантики рекурсивних запитів SQL-подібних мов. Розглянуто проблему повноти для мультимножинної примітивної програмної алгебри, уточнено обчислюваність на мультимножинах. Висвітлено можливості застосування теорії мультимножин.

  Скачати повний текст

Побудовано на абстрактному рівні програмні алгебри суперпозицій та рекурсій, які є моделями загальнозначних дескриптивних та декларативних структур програм. Досліджено на абстрактному та іменному рівнях абстракції програмні алгебри функцій, що зберігають денотати і є моделями маніпуляційних дій у базах даних. Відзначено, що абстрактному рівню відповідають примітивні програмні алгебри, іменному - програмні алгебри іменних функцій. Проведено математичне дослідження табличних алгебр, які уточнюють маніпуляції коддовського типу. З використанням одержаних результатів описано повну семантику підмов маніпулювання даними (DML мов) у SQL-подібних мовах.

  Скачати повний текст

Об'єктом дослідження є процес діагностики і прийняття рішення хірургом-лапароскопістом при проведенні лапароскопічної діагностики. Метою дослідження є підвищення ефективності діагностики при лапароскопічному дослідженні органів черевної порожнини і малої миски у жінок шляхом розроблення моделей, методів і системи автоматизованої синдромальної діагностики за характеристиками відеолапароскопічних зображень. Методи дослідження: для оброблення даних застосовували методи дискретного оброблення інформації, методи математичної статистики, визначення інформативності показників, методи комп'ютерного зору; для розроблення вирішальних правил - алгоритми ідентифікації патологічних станів за текстурними, контурними, кольоровими характеристиками; для навчання класифікаторів – метод опорних векторів і каскадний метод; для розроблення системи і технології – методи системного аналізу та об'єктно-орієнтованого проектування; для розроблення програмного забезпечення – середовище MS Visual Studio Express і мову програмування С#; для розроблення системи ідентифікації та класифікації – бібліотеку OpenCV; систему управління базами даних (СУБД) і середовище Microsoft SQL SERVER 2008 R2. Теоретичні результати: вперше розроблено математичну модель виявлення патологічних синдромів при лапароскопічній діагностиці, яка представлена логічною послідовністю етапів: визначення на відеопослідовності потенційних об'єктів захворювання; розпізнавання та ідентифікації патологічних об'єктів; класифікації їх приналежності до відповідного класу; оброблення та формування діагнозу із застосуванням критеріїв яскравості, кольору, текстури, контуру, що дозволило ідентифікувати на основі достовірних структур класів, окремі патологічні синдроми; удосконалено метод калібрування лапароскопічного обладнання для виявлення патологічних змін на ЛЗ шляхом введення процедури препроцесингу та урахування його оптичних характеристик, що дозволило знизити вплив шуму на якість зображення, підвищити його контраст і насиченість елементів та забезпечити, тим самим, високу якість сегментації відео зображень; удосконалено структуру процесу аналізу лапароскопічних зображень шляхом введення процедури моніторингу появи синдромальної ділянки на кадровій відеопослідовності в полі зору об'єктиву лапароскопічної камери забезпечує виявлення і детекцію патологічних змін в режимі реального часу; отримав подальшого розвитку метод автоматизованої діагностики захворювань за результатами аналізу лапароскопічних відеозображень шляхом введення етапу ідентифікації комплексу дескрипторів, характерних для певних патологічних синдромів і розроблення діагностичного алгоритму, які забезпечують підвищення ефективності роботи системи автоматизованої синдромальної діагностики шляхом сегментації зображень за кольором і текстурою з загальною організацією обчислень у вигляді класифікатору. Практичні результати полягають у розробленні системи автоматизованої синдромальної діагностики захворювань органів черевної порожнини і малої миски, яка дозволяє проводити автоматизовану діагностику досліджуваних органів і виявляти синдромальну патологію на ранніх стадіях захворювання з точністю до 90% від всіх діагностованих випадків, удосконаленні алгоритму локальних бінарних шаблонів для визначення текстурних особливостей зображення шляхом порівняння шаблонних ЛЗ з досліджуваними та подальшим обчисленням вектора відмінності і застосуванням локального дескриптора. Ступінь впровадження - результати дисертаційної роботи впроваджено у в практичну діяльність Одеського обласного центру телемедицини на базі Одеської обласної клінічної лікарні і навчальний процес кафедри біомедичної інженерії Вінницького національного технічного університету при викладання відповідних дисциплін.Сфера (галузь) використання - медицина.^UThe object of the study is the process of diagnostics and taking decision by a laparoscopic surgeon when conducting a laparoscopic diagnostic. The aim of the study is to increase the efficiency of diagnostics in laparoscopic examination of abdominal cavity and women`s small bowel organs by developing models, methods and systems for automated syndromatic diagnostic according to the characteristics of video laparoscopic images. Methods of research: methods of discrete information processing, methods of mathematical statistics, determination of informative indicators, methods of computer vision were used for data processing; for the development of decisive rules – the algorithms for the identification of pathological conditions by texture, contour, color characteristics; for training of classifiers – the method of reference vectors and the cascade method; for system and technology development – the methods of system analysis and object-oriented design; for software development – the MS Visual Studio Express environment and C # programming language; to develop an identification and classification system - the OpenCV library; database management system (DBMS) and Microsoft SQL SERVER 2008 R2 environment. Theoretical results: the mathematical model of pathological syndromes detection during laparoscopic diagnostic was developed for the first time. Recognition and identification of pathological objects; classification of their belonging to the corresponding class; processing and diagnostic use the criteria of brightness, color, texture, contour, which allowed to identify on the basis of reliable class structures, some pathological syndromes; calibration method of laparoscopic equipment for the detection of pathological changes in the drug was improved by introducing a preprocessing procedure and taking into account its optical characteristics, which allowed to reduce the effect noise of the image quality, to increase contrast and saturation of the elements, and to ensure high quality of video image segmentation; improved structure of the process of analysis of laparoscopic images by introducing a procedure for monitoring the emergence of the syndromic area on the personnel video sequence in the field of view of the lens of the laparoscopic camera - provides detection and detection of pathological changes in real time; the method of automated diagnostics of diseases by the results of the analysis of laparoscopic video images was further developed by introducing the stage of identification a complex of descriptors characteristic of certain pathological syndromes and development of a diagnostic algorithm, which provides the efficiency of the system of automated syndromic diagnostics by image segmentation as a classifier. Practical results are the development a system of automated syndromatic diagnostics of diseases of the abdominal cavity and small bowel, which allows system to investigate organs and to detect syndromic pathology in the early stages of the disease with an accuracy of up to 90% of all diagnosed cases, and image features by comparing template drugs with the studied and then calculating the difference vector and use of local descriptors.Degree of implementation - the results of the dissertation work were implemented in the practical activity of the Odessa Regional Center of Telemedicine on the base of the Odessa Regional Clinical Hospital and the educational process of the Department of Biomedical Engineering of Vinnitsa National Technical University in the studying of relevant disciplines.Sphere (field) of use - medicine.

Дисертаційна робота присвячена розробці моделей та методів розроблення безпечного програмного забезпечення комп'ютерних систем. Для вирішення поставлених завдань пропонується: удосконалити методи якісного аналізу та кількісної оцінки вразливостей розроблення ПЗ; удосконалити метод оптимізації розподілу ресурсів розроблення безпечного ПЗ; розробити математичну модель технології тестування комплексу DOM XSS вразливостей; розробити математичну модель технології тестування вразливості до SQL-ін'єкцій; розробити комплекс математичних моделей процесу тестування DOM XSS вразливості і вразливості до SQL-ін'єкцій; удосконалити імітаційну модель технології тестування безпеки; розробити метод передтестової компіляції і розподілу доступу. Результати дисертаційної роботи впроваджено в діяльність комерційних підприємств та навчальних закладах України.Ключові слова: безпечне програмного забезпечення, ідентифікація вразливостей, якісний та кількісний аналіз вразливостей, безпека даних, оптимізація розподілу ресурсів розроблення програмного забезпечення, алгоритми тестування безпеки, масштабування, імітаційна модель, GERT-мережі.^UThis dissertation work is devoted to solving a relevant scientific and technical problem consisting in synthesis of models and methods of development of secure software for computer systems.The work has carried out analysis of modern trends in software development methodologies and software requirements, indicators and optimization criteria, as well as approaches of mathematical formalization of information processes which showed that with the introduction of computer technology in critical application systems, increase in the information which is stored, processed and circulating in them, as well as the increased vulnerability of unauthorized access to software by attackers, currently used models and methods of software development of computer systems do not provide the required level of data security. Based on the analysis, international and national standards, a general scheme of characteristics and indicators related to software quality has been formed. The analysis of software development methodologies and factors influencing security allowed to identify contradictions between increased software security requirements (taking into account all security vulnerabilities) and the need to adapt to existing objective and subjective factors inherent in the modern world of the IT industry. The conducted comparative research of the basic mathematical formalization approaches allowed us to define the basic directions of the dissertation research and to formulate the optimization task of synthesis of software development models and methods.The work has improved the method of qualitative analysis of software development vulnerabilities, which differs from the known by considering factors of operational vulnerabilities, especially the vulnerability of non-detection of security threats to the software of computer systems, and the assessment of an arbitrary consistent finite set of "information quanta".The method of quantitative assessment of software development vulnerabilities has been improved. Its distinctive feature is the integrated use of "Fault Tree Analysis" and the method of estimating the net present value of the software development project, taking into account the negative factors of possible non-detection of software security threats.The method of optimizing the allocation of resources for secure software development has been improved. This method was based on the semi-Markov model of decision-making for a controlled Markov process in continuous time.The work has improved the mathematical model of the technology for testing vulnerability to SQL injections, which differs from the known models by using an improved method of determining the distance between the injection results. The use of the Jaro-Winkler test in the proposed method to compare the results of the injection of SQL code and the introduction of a threshold value will increase software security testing accuracy.A method of mathematical modeling of technologies for testing DOM XSS vulnerabilities and vulnerabilities to SQL -injections has been developed, which is based on the network GERT modeling approach.Further development of the simulation model of security testing technology based on the provisions of the theory of simulation models scaling is obtained. A distinctive feature of the developed simulation model is the adaptation of the choice of input control operators and data to the increase in requirements of development efficiency and model implementation expressed in the implementation of the procedure of interaction with a real browser using browser automation means and data generation to attack in multiple dialects.Further development of the pre-test compilation method and distribution of access, which differs from the known ones by taking into account user profiles in the synthesis of the application, as well as the use of "cloud storage" resources in the process of obtaining software installation versions has been obtained.The work has conducted a comparative assessment of the efficiency of developed models and methods, as well as reliability of the results. In general, studies have shown that the security index of the software of the computer systems has increased to 15%, which allows us to conclude that the level of information protection has been increased with the help of synthesized models and methods of developing secure software. The results of the dissertation are implemented in the activities of commercial enterprises and educational institutions of Ukraine.Keywords: secure software development, vulnerability identification, qualitative and quantitative analysis of vulnerabilities, data security, optimization of software development resource allocation, security testing algorithms, scaling, simulation model, GERT-networks.

У дисертації основна увага приділена розробці та удосконаленню прототипу апаратно-програмного комплексу для аналізу та обробки даних інтелектуального будинку. Проведений аналіз наукових публікацій та відкритих джерел у тематиці інтелектуальних будинків продемонстрував, що зараз існує недостатньо рішень щодо апаратно-програмних систем, функціювання яких не залежить від хмарних технологій та доступу до глобальної мережі Інтернет. Окремим та не менш важливим компонентом у проєктуванні систем керування інтелектуальним будинком є врахування теплофізичних процесів, які описуються відповідними динамічними рівняннями теплопереносу у приміщенні. Розв’язування таких рівнянь дозволяє як моделювати теплові процеси, так і використовувати їх розв’язки для уточнення прогнозування споживання енергії. У першому розділі дисертаційної роботи розглянуто проблематики створення систем інтелектуального будинку, які здебільшого базуються на граничних та туманних обчисленнях. Проаналізовані сучасний стан та аспекти граничних обчислень для інтелектуального будинку, що ґрунтуються на мікрокомп’ютерах Raspberry Pi 3 та мікроконтролерах Arduino. Також, розглянуті актуальні засоби та підходи до обробки сенсорних даних в межах регресійних та нейромережевих моделей, останні з яких можна вбудовувати у мікроконтролери з метою прогнозування. Для забезпечення гнучкого розгортання нейромережевих моделей, проведений огляд та аналіз автоматизованих засобів циклу обробки даних — навчання та валідації нейронної мережі — вбудовування нейромережі на мікроконтролер з одночасним її розгортанням на мікрокомп’ютері. У другому розділі дисертаційної роботи описано дані, які використовуються у моделюванні системи. Для обробки цих даних розглянуті та реалізовані алгоритми виявлення викидів та аномалій; проведений статистичний аналіз та побудовані регресійні моделі: а) зовнішніх та внутрішніх температур; б) споживання газу та температур на поверхнях батарей та в) зовнішньою, внутрішньою температури та температури на обігрівальних елементах, результати яких можна використовувати для прогнозу та аналізу зв’язків між вимірюваннями. Запропоновано підхід до дезагрегації даних споживання газу на основі кластерного аналізу, метою якого є виділення конкретних споживачів газу з сумарних (агрегованих) даних. Для побудови нейромережевих прогностичних моделей температур детально описаний процес підготовки та перетворення даних та розглянуті актуальні архітектури рекурентних нейронних мереж, на основі яких реалізовані відповідні моделі. Сформульована задача оптимізації гіперпараметрів спроектованих нейромереж, розв’язування якої здійснено за допомогою генетичного алгоритму. Здійснений аналіз результатів та підбір оптимальної архітектури для розгортання на мікроконтролері STM32. Третій розділ дисертації присвячений апаратно-програмній реалізації прототипу комплексу для аналізу та обробки даних інтелектуального будинку. В якості апаратної платформи були обрані мікрокомп’ютер Nvidia Jetson Nano, що має достатні потужності для центрального обчислювального хабу та високопродуктивний мікроконтролер STM32 F767. Останній є базою первинних граничних обчислень завдяки розгорнутій на ньому нейронній мережі. При під’єднанні до нього датчиків температур, нейроконтролер може здійснювати короткотермінове прогнозування у реальному часі для порівняння з даними, що надходять на нього (випадок виявлення аномалій), чи використовуватися як окремий прогностичний модуль для оптимізації параметрів обігріву приміщення. Програмна частина даного прототипу складається з REST API, що огортає базу даних з вимірюваннями SQLite, модулі статистичної обробки та нейромережевого моделювання, систему для організації конвеєру MLOPS — Mlflow, оркестратор Apache Airlow та модуль комунікації з нейроконтролером на базі TCP сокетів. У четвертому розділі запропонована методика застосування теплофізичних моделей у поєднанні з даними температур та споживання газу для наближеної оцінки ефективних коефіцієнтів теплопровідності та теплоємності будівлі. Обчислення таких параметрів відбувається на основі розв’язків прямої та оберненої задач шляхом формулювання проблеми оптимізації функціоналу, який визначає різниця між обчисленими та реальними температурами у приміщенні відносно теплофізичних коефіцієнтів. Також, розроблена математична модель оцінки ефективних теплових параметрів індивідуальних джерел обігріву, які можна використовувати як для задач прогнозування споживання, так і для визначення частини від сумарної енергії обігріву, яка споживається конкретним обігрівальним елементом.^UIn dissertation, the main attention is paid to the development and improvement of the prototype of the hardware and software complex for the analysis and processing of data of an intelligent house. The analysis of scientific publications and open sources on the topic of intelligent buildings showed that there are currently not enough solutions for hardware and software systems, the functioning of which does not depend on cloud technologies and access to the global Internet. A separate and no less important component in the design of intelligent building control systems is the consideration of thermophysical processes, which are described by the corresponding dynamic equations of heat transfer in the room. Solving such equations allows both modeling of thermal processes and the use of their solutions to refine forecasting of energy consumption. The first chapter of the dissertation examines the problems of creating intelligent home systems, which are mostly based on boundary and fuzzy calculations. The current state and aspects of edge computing for the intelligent home, based on Raspberry Pi 3 microcomputers and Arduino microcontrollers, are analyzed. Also, current means and approaches to sensor data processing within regression and neural network models are considered, the latter of which can be built into microcontrollers for the purpose of prediction. To ensure flexible deployment of neural network models, a review and analysis of automated data processing cycle tools — training and validation of a neural network — embedding a neural network on a microcontroller with simultaneous deployment on a microcomputer was conducted. The second chapter of the dissertation describes the data used in system modeling. Algorithms for the detection of emissions and anomalies were considered and implemented for the processing of these data; statistical analysis was carried out and regression models were built: a) external and internal temperatures; b) gas consumption and battery surface temperatures and c) external, internal and heating element temperatures, the results of which can be used for forecasting and analysis of relationships between measurements. An approach to the disaggregation of gas consumption data based on cluster analysis is proposed, the purpose of which is to select specific gas consumers from aggregated (aggregated) data. For the construction of neural network prognostic models of temperatures, the process of data preparation and transformation is described in detail, and current architectures of recurrent neural networks, on the basis of which the corresponding models are implemented, are considered. The problem of hyperparameter optimization of designed neural networks is formulated, the solution of which is carried out using a genetic algorithm. Analysis of the results and selection of the optimal architecture for deployment on the STM32 microcontroller was carried out. The third section of the dissertation is devoted to the hardware and software implementation of the complex prototype for analyzing and processing data of an intelligent building. The Nvidia Jetson Nano microcomputer, which has sufficient power for a central computing hub, and a high-performance STM32 F767 microcontroller were chosen as the hardware platform. The latter is the basis of primary boundary calculations due to the neural network deployed on it. When temperature sensors are connected to it, the neurocontroller can make short-term predictions in real time for comparison with the data coming to it (in case of anomaly detection), or be used as a separate predictive module to optimize room heating parameters. The software part of this prototype consists of a REST API wrapping a database with SQLite measurements, modules for statistical processing and neural network modeling, a system for organizing the MLOPS pipeline — Mlflow, an Apache Airlow orchestrator, and a communication module with a neurocontroller based on TCP sockets. In the fourth chapter, a method of applying thermophysical models in combination with temperature and gas consumption data is proposed for an approximate estimation of the effective coefficients of thermal conductivity and thermal capacity of the building. Calculation of such parameters takes place on the basis of solutions of direct and inverse problems by formulating the problem of optimization of the functional, which determines the difference between the calculated and real temperatures in the room relative to thermophysical coefficients. Also, a mathematical model for evaluating the effective thermal parameters of individual heating sources has been developed, which can be used both for consumption forecasting tasks and for determining the part of the total heating energy consumed by a specific heating element.