Применение локальных GRID-систем на основе контейнерных технологий и (λ,μ)-свернутых произведений многомерных матриц для интеллектуальной поддержки процессов технического обслуживания и ремонта
Аннотация
Работа посвящена разработке методологии организации локальных GRID-систем на основе контейнерных технологий Docker и Kubernetes для эффективной распределенной обработки многомерных данных в задачах технического обслуживания и ремонта промышленного оборудования. Предложена модель прикладной GRID-системы с интегрированной поддержкой операций над многомерными матрицами и глубокими нейронными сетями для прогнозирования технического состояния оборудования. Модель основана на математическом аппарате (λ,μ)-свернутых произведений многомерных матриц, где скоттовы индексы определяют структуру параллелизма и обеспечивают независимость вычислений на различных узлах, а кэлиевы индексы задают размерности агрегирования данных. Предложена концепция морфинг-персон для вычислительных узлов, где узлы представляются как замороженные слои нейронных сетей с фиксированными скоттовыми индексами, обеспечивая динамическую реконфигурацию без остановки системы при дообучении. Разработаны алгоритмы декомпозиции задач на основе двухэтапной схемы параллельного умножения матриц с циклическим перемещением блоков. Показано, что топология тор является идеальной для эффективной коммуникации при работе с многомерными матрицами. Реализация выполнена на платформе .NET с использованием C# для обеспечения производительности, типобезопасности и интеграции с промышленными системами. Проведен теоретический анализ вычислительной сложности предложенных алгоритмов и масштабируемости системы. Для дополнительных компонентов системы получены три свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2024680153, № 2024680373, № 2024680406.
Литература
2. Jardine A.K., Lin D., Banjevic D. A review on machinery diagnostics and prognostics implementing condition-based maintenance. Mechanical Systems and Signal Processing. 2006;20(7):1483-1510. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2005.09.012
3. Zio E. Reliability engineering: Old problems and new challenges. Reliability Engineering & System Safety. 2009;94(2):125-141. https://doi.org/10.1016/j.ress.2008.06.002
4. Si X.S., Wang W., Hu C.H., Zhou D.H. Remaining useful life estimation – A review on the statistical data driven approaches. European Journal of Operational Research. 2011;213(1):1-14. https://doi.org/10.1016/j.ejor.2010.11.018
5. Heng A., Zhang S., Tan A.C., Mathew J. Rotating machinery prognostics: State of the art, challenges and opportunities. Mechanical Systems and Signal Processing. 2009;23(3):724-739. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2008.06.009
6. Posypkin M.A. Grid systems from personal computers in Russia: current status and prospects. Modern Information Technologies and IT-Education. 2012;(8):919-925. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: TJTRSH
7. Posypkin M.A., Sukhomlin V.A., Khrapov P.V. Combined distributed infrastructures in science and education. Modern Information Technologies and IT-Education. 2015;11(1):31-36. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: VBPXSV
8. Posypkin M.A. Searching for minimum energy molecular clusters: methods and distributed software infrastructure for numerical solution of the problem. Vestnik of Lobachevsky University of Nizhni Novgorod. 2010;(1):210-219. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: KVVWXK
9. Munerman V.I., Munerman D.V. Some Method for Constructing Cycles in a Graph. Modern Information Technologies and IT-Education. 2022;18(3):566-577. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.25559/SITITO.18.202203.566-577
10. Mironov A.I., Munerman V.I. Create Partial Table Indexing for Search Sources. Modern Information Technologies and IT-Education. 2022;18(3):558-565. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.25559/SITITO.18.202203.558-565
11. Munerman V.I., Munerman D.V. Analysis of an Optimal Distribution Algorithm. Modern Information Technologies and IT-Education. 2019;15(3):619-625. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.25559/SITITO.15.201903.619-625
12. Munerman V.I. The Implementation of Parallel Data Processing in Cloud Systems. Modern Information Technologies and IT-Education. 2017;13(2):57-63. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.25559/SITITO.2017.2.223
13. Kirillov E.V., Melnik K.V., Munerman V.I. Parallel Association Rules Mining Based on Numa-Architecture. Computer Mathematics Systems and Their Applications. 2019;(20-1):172-176. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: WLDSTO
14. Munerman V.I., Munerman D.V. The Compliance of Operations of Multi-Dimensional Matrix Algebra with Operations of the Relational Data Model. Computer Mathematics Systems and Their Applications. 2019;(20-1):209-214. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: DSUTBO
15. Munerman V.I., Sinitsyn V.I., Shebeko Yu.S. Multidimensional matrix models for big data processing. Computer Mathematics Systems and Their Applications. 2013;(14):93-96. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: RINXJT
16. Iljin P.L., Munerman V.I. Recursive Computation of the Multidimensional Matrix Determinant. Computer Mathematics Systems and Their Applications. 2019;(20-1):162-167. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: TZXGSV
17. Munerman V.I., Munerman D.V. About the correspondence of data models and calculation models. Computer Mathematics Systems and Their Applications. 2021;(22):146-152. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: PVXDHB
18. Munerman V.I. Construction of Hardware-Software Complexes Architecture to Improve Massively Data Processing. Highly available systems. 2015;11(2):13-18. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: UBGECV
19. Kirikova A., Mironov A. Using Metadata-indexing to Improve the Efficiency of Complex Operations. In: 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus). St. Petersburg, Moscow, Russia: IEEE Computer Society; 2021. p. 2124-2127. https://doi.org/10.1109/ElConRus51938.2021.9396274
20. Kirikova A., Mironov A., Munerman V. The Method of Composition Hash-functions for Optimize a Task of Searching Images in Dataset. In: 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). St. Petersburg and Moscow, Russia: IEEE Computer Society; 2020. p. 1983-1986. https://doi.org/10.1109/EIConRus49466.2020.9038919
21. Munerman V., Munerman D. Realization of Distributed Data Processing on the Basis of Container Technology. In: 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). Saint Petersburg and Moscow, Russia; IEEE Computer Society; 2019. p. 1740-1744. https://doi.org/10.1109/EIConRus.2019.8656766
22. Munerman V., Munerman D., Samoilova T. The Heuristic Algorithm For Symmetric Horizontal Data Distribution. In: 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus). St. Petersburg, Moscow, Russia: IEEE Computer Society; 2021. p. 2161-2165. https://doi.org/10.1109/ElConRus51938.2021.939651
23. Zakharov V., Kirikova A., Munerman V., Samoilova T. Architecture of Software-Hardware Complex for Searching Images in Database. In: 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). Saint Petersburg and Moscow, Russia: IEEE Computer Society; 2019. p. 1735-1739. https://doi.org/10.1109/EIConRus.2019.8657241
24. Morozov S.A., Munerman V.I., Simakov V.A. Experimental Analysis of Multidimensional Matrix Approach to Constructing Routings in a Graph. Proceedings Of Universities. Electronics. 2022;27(5):676-686. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.24151/1561-5405-2022-27-5-676-686
25. Leonov A.V., Munerman V.I., Sinitsyn I.N. Grid System Architecture for Solving Maintenance and Repair Tasks of Knowledge-Intensive Products Based on Dynamic Management of Computational Node States. Highly available systems. 2025;21(3):31-45. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.18127/j20729472-202503-03
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Редакционная политика журнала основывается на традиционных этических принципах российской научной периодики и строится с учетом этических норм работы редакторов и издателей, закрепленных в Кодексе поведения и руководящих принципах наилучшей практики для редактора журнала (Code of Conduct and Best Practice Guidelines for Journal Editors) и Кодексе поведения для издателя журнала (Code of Conduct for Journal Publishers), разработанных Комитетом по публикационной этике - Committee on Publication Ethics (COPE). В процессе издательской деятельности редколлегия журнала руководствуется международными правилами охраны авторского права, нормами действующего законодательства РФ, международными издательскими стандартами и обязательной ссылке на первоисточник.
Журнал позволяет авторам сохранять авторское право без ограничений. Журнал позволяет авторам сохранить права на публикацию без ограничений.
Издательская политика в области авторского права и архивирования определяются «зеленым цветом» в базе данных SHERPA/RoMEO.
Все статьи распространяются на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная, которая позволяет другим использовать, распространять, дополнять эту работу с обязательной ссылкой на оригинальную работу и публикацию в этом журналe.
