moitvivt Моделирование, оптимизация и информационные технологии Modeling, Optimization and Information Technology 2310-6018 Издательство 10.26102/2310-6018/2024.45.2.022 1538 Оптимизация принятия структурно-компонентных проектных решений в САПР киберфизических систем Optimization of structural and component design decisions in CAD of cyberphysical systems Львович Игорь Яковлевич Lvovich Igor Yakovlevich Yakovlevich aff-1 0000-0002-6911-8053 Преображенский Андрей Петрович Preobrazhenskiy Andrey Petrovich app@vivt.ru aff-2 0000-0002-7051-3763 Львович Яков Евсеевич Lvovich Yakov Evseevich office@vivt.ru aff-3 Воронежский институт высоких технологий Voronezh Institute of High Technologies Воронежский институт высоких технологий Voronezh Institute of High Technologies Воронежский институт высоких технологий Voronezh Institute of High Technologies 01 01 2026 1 1 10.26102/2310-6018/2024.45.2.022 Copyright © Авторы, 2026 2026 This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License

В статье приведены результаты исследования, включающего формирование оптимизационной модели и интерактивной процедуры принятия структурно-компонентных решений на основе принципов построения интегрированной САПР киберфизических систем (КФС). Приведено описание по пяти основным уровням, в рамках которых реализуется процесс проектирования КФС. Рассмотрены некоторые подходы, которые использовались авторами в ходе проектирования элементов проектирования КФС. Дано описание того, каким образом происходит формирование оптимизационной модели структурно-компонентного синтеза. Приведены основные компоненты такой оптимизационной модели. Структурные элементы КФС описываются на основе совокупности сформированных множеств. Выделены три группы показателей в модели. К первой группе отнесены надежность и стоимость, которые вычисляются для всей КФС в целом. Ко второй группе отнесем показатели, вычисляемые для некоторых цифровых нитей. Третья группа показателей связана с принципом охвата всего жизненного цикла КФС от проекта до эксплуатации. Приведена интерактивная процедура принятия структурно-компонентного проектного решения. Генерация вариантов решений осуществляется в автоматическом режиме рандомизированного поиска за счет замены булевых переменных на случайные булевы переменные.

The article presents the results of a study involving the formation of an optimization model and an interactive procedure for making structural and component decisions based on the principles of building an integrated CAD of cyberphysical systems (CFS). A description is given of the five main levels within which the CFS design process is implemented. Some approaches that were used by the authors during the design of the design elements of the CFS are considered. The description of how the optimization model of structural and component synthesis is formed is given. The main components of such an optimization model are given. The structural elements of the CFS are described on the basis of a set of formed sets. Three groups of indicators in the model are identified. The first group includes reliability and cost, which are calculated for the entire CFS as a whole. The second group includes the indicators calculated for some digital threads. The third group of indicators is related to the principle of covering the entire life cycle of the CFS from project to operation. An interactive procedure for making a structural and component design decision is presented. The generation of solution options is carried out in an automatic randomized search mode by replacing Boolean variables with random ones.

 киберфизическая система САПР структурно-компонентное проектирование оптимизация экспертное оценивание cyberphysical system CAD structural and component design optimization expert assessment Исследование выполнено без спонсорской поддержки. The study was performed without external funding. References Park K.-J., Zheng R., Liu X. Cyber-physical Systems: Milestones and Research Challenges. Computer Communications. 2012;36(1):1–7. https://doi.org/10.1016/j.comcom.2012.09.006 Куприяновский В.П., Намиот Д.Е., Синягов С.А. Кибер-физические системы как основа цифровой экономики. International Journal of Open Information Technologies. 2016;4(2):18–25. Гумеров Э.А., Алексеева Т.В. Киберфизические системы промышленного интернета вещей. Прикладная информатика. 2021;16(2):72–81. https://doi.org/10.37791/2687-0649-2021-16-2-72-81 Lee J., Bagheri B., Kao H.-A. A Cyber-Physical Systems architecture for Industry 4.0 based manufacturing systems. Manufacturing Letters. 2015;3:18–23. https://doi.org/10.1016/j.mfglet.2014.12.001 Ватаманюк И.В., Левоневский Д.К., Малов Д.А., Яковлев Р.Н., Савельев А.И. Модели и способы взаимодействия пользователя с киберфизическим интеллектуальным пространством. Санкт-Петербург: Издательство Лань; 2019. 176 с. Ронжин А.Л., Бизин М.М., Соленый С.В. Математические модели и средства многомодального взаимодействия с робототехническими и киберфизическими системами. Математические методы в технике и технологиях. 2016;(8):107–111. Глущенко В.В. Концептуальный подход к проектированию САПР киберфизических систем. Современные научные исследования и инновации. 2022;(12). URL: https://web.snauka.ru/issues/2022/12/99391 Львович Я.Е. Многоальтернативная оптимизация: теория и приложения. Воронеж: Издательство «Кварта»; 2006. 415 с. Месарович М., Такахара Я. Общая теория систем: математические основы. Москва: Мир; 1978. 312 с. Львович И.Я., Львович Я.Е., Фролов В.Н. Информационные технологии моделирования и оптимизации. Краткая теория и приложения. Воронеж: Воронежский институт высоких технологий, ИПЦ «Научная книга»; 2016. 444 с. Львович Я.Е., Львович И.Я. Принятие решений в экспертно-виртуальной среде. Воронеж: ИПЦ «Научная книга»; 2010. 139 с. Соболь И.М. Численные методы Монте-Карло. Москва: Наука; 1973. 312 с.

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