Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Учебное пособие 2123

.pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
6.56 Mб
Скачать

УДК 681.3

КЛАСТЕРИЗАЦИЯ СЛОЖНЫХ МНОГОМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ИСКУССТВЕННЫХ ИММУННЫХ СЕТЕЙ

Магистрант группы АП-102м Глотова Марина Евгеньевна Руководитель: д-р техн. наук, проф. Я.Е.Львович

В работе рассматривается новый алгоритм для решения задач автоматической кластеризации сложных объектов, работающий по принципам искусственной иммунной системы. Алгоритм использует свойства самоорганизации иммунной системы и создает устойчивую иммунную сеть

Процесс создания информационного общества сопровождают проблемы, связанные с хранением и обработкой больших массивов данных. Их решение связано с интеллектуальным анализом данных, технологии которого формируются на пересечении искусственного интеллекта, статистики, теории баз данных. Большим массивам информации свойственно присутствие «шумовых эффектов», их обработка приводит к накоплению совокупной ошибки. Для преодоления указанной проблемы необходимо определять значимые факторы и осуществлять их анализ. Уменьшение информационной энтропии может быть также достигнуто путем группировки объектов и извлечения знаний в меньших и функционально связанных совокупностях. Такие процедуры направлены на последовательное преодоление неопределенности. Первым его шагом является решение задачи кластеризации.

Основной задачей кластеризации данных является формирование кластеров, характеризующихся рядом признаков. Входными параметрами для такого процесса является некоторое множество данных. Для решения данной задачи можно использовать существующие подходы: от иерархических и k-means-алгоритмов, до алгоритмов, основанных на принципах работы нейронной сетей. Эти алгоритмы отличаются друг от друга, как по сложности реализации, так и по скорости работы и точности определения кластеров.

Задача кластеризации может быть решена на основе искусственных иммунных сетей (ИИС), в основе работы которых лежат принципы функционирования иммунной системы позвоночных, и, в частности, человека. ИИС являются новым направлением в исследованиях вычислительного интеллекта. В настоящее время существует определенное число моделей ИИС, которые используются для решения задач кластеризации.

Спецификой иммунных алгоритмов кластеризации является их способность восстанавливать исходные данные, которые представляются в виде популяции антиген, путем клонирования и отбора случайным образом сформированной популяции антител. В настоящее время существуют ИИС-алгоритмы кластеризации, которые в решении основных задач (отбор, клонирование, определение кластеров) [1] используют одни и те же подходы. Данные

алгоритмы достаточно просты в реализации и эффективно кластеризуют данные, однако, на некоторых этапах их работы производятся избыточные вычислительные операции, результатом чего является снижение скорости их работы.

Существует определенный класс задач, где способность иммунных сетей к сжатию информации может иметь отрицательное значение. Для них можно выделить следующие общие признаки [2]:

кластеры расположены слишком близко друг

кдругу;

плотность расположения точек данных меняется от кластера к кластеру;

границы кластеров имеют нечеткий или неравномерный характер и перекрываются, поэтому искажение структуры данных, вызванное их сжатием при создании «внутреннего образа» сети, может исказить ключевые свойства данных, необходимые для правильной идентификации кластеров.

В результате решения таких задач относительные расстояния между кластерами во внутреннем образе не будут соответствовать относительным расстояниям между исходными точками данных, что может значительно усложнить применение алгоритма кластеризации.

В настоящее время известна одна работа, где описанная проблема решается с помощью иммунных сетей [2]. Авторы предложили алгоритм иммунной сети с адаптивным подбором радиуса охвата, способного максимально сохранить информацию о плотности, подбирая значения радиуса обратно пропорционально локальной плотности данных. Таким образом, иммунная сеть заполняет пространство «антигенов» распознающими гиперсферами разного радиуса, что дает возможность его более полного покрытия.

Пошаговая реализация алгоритма представлена ниже.

1.Инициализация переменных (создание начальной популяции антител Ab)

2.For для каждой итерации numGen do:

2.1. Вычисление аффинности (сила связи) популяции Ab антител по формуле 1:

 

 

 

k

r2

 

 

 

 

 

f

 

 

r

 

 

D

 

 

 

,

(1)

Ab Ag

 

 

 

 

)

 

 

r

 

E( Ab Ag

 

 

 

 

 

H nAgrec

rec

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где kr – параметр значимости радиуса антитела, т.е. значение его кросс-реактивного порога

41

nAgrec

(увеличение значения этого параметра заставляет иммунную сеть поддерживать антитела большего радиуса, что дает более грубую кластеризацию); r – радиус антитела (антигены, попадающие внутрь данной области, считаются распознанными антителом); nAgrec – количество распознанных данным антителом антигенов; DE(Ab-Agrec) – евклидово расстояние между центром антитела и усредненным центром всех распознанных этим антителом антигенов; H – показатель равномерности распределения антигенов в области пространства, ограниченной радиусом антитела.

Показатель H вычисляется следующим образом:

p

 

H Hi ,

(2)

i 1

 

где p – размерность пространства данных (длина рецептора антитела); Hi – показатель равномерности распределения распознанных антигенов вдоль i-й координатной оси пространства данных.

 

nAg

 

 

 

 

 

 

 

 

rec

 

 

logpj

 

 

,

(3)

Hi pj

 

 

 

 

 

Ag

Ag

 

 

 

 

 

 

rec

 

rec

 

 

 

j 1

 

 

 

 

 

 

 

где

pj

 

 

 

вероятность

попадания

 

Ag

 

 

 

 

 

 

 

 

rec

 

 

 

 

 

 

распознанного антигена в j-й интервал i-й координатной оси пространства данных (в рамках области, ограниченной радиусом антитела),

 

 

nAg

j

 

 

 

Ag

 

,

(4)

p

j

rec

rec

 

 

 

 

nAg

 

 

 

 

 

rec

 

 

– количество распознанных антигенов, попавших в j-й интервал i-й координатной оси пространства данных.

2.2.Отбор n лучших антител в популяцию клонов AbC;

2.3.Клонирование антител в популяции клонов AbC в соответствии c их аффинностью по формуле:

c

 

n

 

N

 

,

(5)

 

 

round(

 

)

N

 

i

 

 

 

 

i 1

 

 

 

 

где Nc – общее количество клонов в популяции; β – фактор умножения; N – общее количество антител в популяции; round – оператор, округляющий аргумент к ближайшему целому числу.

2.4.Гипермутация антител AbC с использованием уровня мутации mR, обратно пропорциональным значению аффинности fAb-Agi,j его родительского антитела – чем выше аффинность, тем меньший уровень мутации;

2.5.Вычисление аффинности fAb–Ag антител в популяции клонов Ab*C ;

2.6.Отбор nC антител из популяции клонов Ab*C и формирование из них популяции клеток памяти AbM;

2.7.For для каждого антитела из популяции

AbM (супрессия памяти) do:

2.7.1. Вычисление аффинности межклеточного взаимодействия fAb–Ag:

 

D

 

 

(r

 

r

)

 

 

fAb Ab

E( Ab Ab )

 

 

Ab

 

Ab2

 

.

(6)

 

1

2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 min(r

 

, r

 

)

 

 

 

 

 

 

 

Ab

 

Ab2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

При этом возможна следующая интерпретация значений fAb–Ab: ≤0 – распознающие области антител не перекрываются; (0, 1) – области перекрываются оболочками, а само значение является степенью перекрытия; ≥ 1 – область меньшего радиуса (r) полностью находится внутри области большего радиуса.

2.7.2.Отбор nM антител из AbM в соответствии

спорогом аффинности, меньшим σd, в популяцию

AbM;

END

2.8.Объединение популяций Ab и AbM (Ab′=Ab

AbM);

2.9.For для каждого антитела из популяции

Ab′(супрессия сети и апоптоз) do:

2.9.1. Вычисление аффинности межлеточного взаимодействия fAb–Ab;

2.9.2.Отбор n′ антител из Ab′ в соответствии с

порогом аффинности, меньшим σS, в популяцию

Ab′′;

2.9.3.Создание популяции Ab′′′ удалением из

популяции Ab′′ антител, у которых fAb–Ag ≤ dM .

END

2.10. Замещение d антител популяции Ab′′′

новыми, случайно сгенерированными антителами. 3. Проверка достижения критерия останова.

END

Таким образом, создан новый адаптивный алгоритм кластерного анализа данных, основанный на принципах искусственной иммунной системы, использующий механизмы клонального расширения и супрессии иммунной сети и способный создавать внутренний образ с максимально полным сохранением информации о плотности данных, что позволит эффективно решать выделенный ранее класс труднорешаемых задач кластеризации. Дальнейшие исследования планируется проводить по изучению свойств самоорганизации и практических приложений разработанного иммунного алгоритма.

Литература

1 Кораблѐв Н.М. Кластеризация данных на основе искусственных иммунных систем / Н.М. Кораблѐв, А.А. Фомичѐв // Системы обработки информации. – 2009. – №4(78). – С. 77 – 82.

2 Литвиненко В.И. Кластерный анализ данных на основе модифицированной иммунной сети / В.И. Литвиненко // УСиМ. – 2009. – №1(219). – С. 54–61.

42

УДК 60.5

КОСМИЧЕСКАЯ ФИЛОСОФИЯ К.Э. ЦИОЛКОВСКОГО

Студент группы НТ-101 Зель Роман Александрович Руководитель: д-р ист. наук, проф. Душкова Н.А.

В статье раскрывается сущность космической философии К.Э. Циолковского и показана ее значение для практического освоения космоса

ВРоссии, ставшей родиной научного учения

обиосфере и переходе ее в ноосферу и открывшей реальный путь в космос, уже начиная с середины XIX в. вызревает уникальное космическое направление научно-философской мысли, широко развернувшееся в XX в. В его ряду стоят такие философы и ученые, как В.И. Вернадский, К.Э. Циолковский, Н.Ф. Федоров, А.В. Сухово-Кобылин и др.

Космическая философия К.Э.Циолковского ощутимо повлияла на современную цивилизацию посредством космонавтики, которая стала одним из основных направлений НТР. Немаловажно и то, что она относится к числу немногих в русском космизме образцов целостной философско-мировоззренческой системы.

В20-30-е годы прошлого столетия он разработал так называемый "активноэволюционный" принцип космизма. Его смысл состоит в следующем: "Судьба Вселенной зависит от космического разума, т.е. от человечества и других космических цивилизаций, их преобразовательной деятельности". Этот принцип обосновывается во многих статьях и брошюрах: "Живая Вселенная" (1923г.), "Монизм Вселенной" (1925-1931гг.), "Будущее Земли и человечества" (1928г.), "Космическая философия" (1935г.) и многих других. Интересно, что "активноэволюционный" смысл принципа космизма сосуществует у Циолковского с более традиционным смыслом этого принципа: "Судьба существа зависит от судьбы Вселенной". Всѐ это создаѐт сложности при понимании космической философии на завершающем этапе еѐ становления.

Важнейшими принципами космической философии, которые лежат в основе метафизики и научной картины мира Циолковского являются принципы атомистического панпсихизма, монизма, бесконечности, самоорганизации и эволюции.

Принцип атомистического панпсихизма напрямую связан с пониманием Циолковским материи. Циолковский говорил, что "Я не только материалист, но и панпсихист, признающий чувствительность всей Вселенной. Это свойство я считаю неотделимым от материи". Все тела Вселенной "имеют одну и ту же сущность; одно начало, которое мы называем духом материи (сущность, начало, субстанция, атом в идеальном смысле)", что очень сходно с философией Платона. "Атом-дух" ("идеальный атом", "первобытный дух") по Циолковскому, "есть неделимая основа или сущность мира. Она везде одинакова. Животное есть вместилище бесконечного числа атомов-духов, так же, как и Вселенная. Из них только она и

состоит, материи, как еѐ прежде понимали, нет. Есть только одно нематериальное, всегда чувствующее, вечное неистребляемое, неуничтожаемое, раз и навсегда созданное или всегда существовавшее". Следовательно, "атом-дух" - это элемент метафизической субстанции, лежащей в основе мира и отличной от элементарных частиц в современной физике.

Принцип монизма выражает единство субстанциональной основы мира, образуемой "атома- ми-духами". "Материя едина, и основные свойства еѐ во всей Вселенной должны быть одинаковы".

Это означает: 1) единство материального и духовного начал Вселенной; 2) единство живой и неживой материи: "материя едина, так же ее отзывчивость и чувствительность"; 3) единство человека и Вселенной, т.е. его участие в космической эволюции, в противовес христианским представлениям о бессмертии души; 4) выводимость этических норм из метафизики космоса.

Принцип бесконечности распространялся Циолковским и на мир как целое, и на свойства пространства и времени, и на строение элементарных частиц вещества, и на структурную иерархию уровней космических систем, и на ритмы космической эволюции, и на возрастание могущества космического разума, и на отсутствие пределов для его возможной экспансии во Вселенной. Вселенная, по Циолковскому, бесконечна в пространстве и времени и включает в себя бесконечную иерархию космических структур - от атомов до "эфирных островов" разного уровня сложности. Мысль Циолковского о возможности сосуществования во Вселенной множества космосов намного опередила своѐ время, и теперь она нашла своѐ развитие в квантовой космологии.

Принципы самоорганизации и эволюции также являются ключевыми для метафизики космической философии и вытекающей из неѐ научной картины мира. "Всѐ живо", т.е. способно к бесконечной самоорганизации и эволюции. Циолковский был не согласен с толкованием космической эволюции как неуклонной деградации,

иего несогласие нашло своѐ выражение в принципах самоорганизации и эволюции.

Основные идеи космизма находят также своѐ отражение в рассуждениях Циолковского о "воле Вселенной". Если всѐ вокруг "порождено Вселенной. Она - начало всех вещей", то "от неѐ всѐ

изависит. Человек или другое высшее существо и его воля есть только проявление воли Вселенной". В контексте "живой Вселенной" метафизика человеческой судьбы состоит в том, что смерти нет.

43

В процессе возникновения и распада союзов "атомов-духов" смерть "сливается с рождением". Новая жизнь "хотя и разрушима, но новое разрушение сольѐтся с новым совершенным рождением... Разрушения или смерти будут повторяться, бесчисленное множество раз, но все эти разрушения есть не исчезновения, а возникновения". Согласно космической философии "души хотя и нет", жизнь в ритмах эволюции Вселенной "непрерывна, счастлива, могущественна, никогда не прекращалась и никогда не прекратится", т.к. во временно мѐртвом веществе нет субъективного ощущения времени. Такой подход к судьбе человека в космизме характерен только для Циолковского и является очевидной альтернативой "активно-эволюционного подхода". В соответствии с идеями космизма Циолковский считал, что человек отнюдь не вершина эволюции. Человечеству предстоит "идти вперѐд и прогрессировать - в отношении тела, ума, нравственности, познания и технического могущества. Впереди его ждѐт нечто блестящее, невообразимое". По истечении тысячи миллионов лет "ничего несовершенного ... на Земле уже не будет. Останется одно хорошее, к чему неизбежно приведѐт наш разум и его сила". Космическое бытие человечества по Циолковскому "может быть подразделено на четыре основных эры:

1.Эра рождения, в которую вступит человечество через несколько десятков лет и которая продлится несколько миллиардов лет.

2.Эра становления. Эта эра будет ознаменована расселением человечества по всему космосу. Длительность этой эры - сотни миллиардов лет.

3.Эра расцвета человечества. Теперь трудно предсказать еѐ длительность - очевидно, сотни миллиардов лет.

4.Эра терминальная займѐт десятки миллиардов лет. Во время этой эры человечество ... сочтѐт за благо включить второй закон термодинамики в атоме, т.е. из корпускулярного вещества превратиться в лучевое. Что такое лучевая эра космоса - мы ничего не знаем и ничего предполагать не можем".

Циолковский называл себя "чистейшим материалистом". Он действительно признавал существующий во Вселенной одну субстанцию и одну силу - материю в ее бесконечном превращении: "Этими явлениями синтеза и анализа совершается вечный круговорот материи - то образующий солнца, то разлагающий их в эфир и очень разреженные, невидимые массы... Но кроме этого колебательного, или повторяющегося (периодического), движения возможно общее

усложнение материи, так что периоды несколько отличаются друг от друга, именно все большею и большею сложностью вещества. Есть ли конец этому усложнению и не начнется ли снова упрощение - неизвестно". У космистов христианской ориентации, начиная с Федорова, за основу бытия берется направленная линия развития (кстати, более отвечающая современным физическим представлениям). При их онтологической предпосылке (вере) мир должен иметь начало, быть направленным или получить сознательное направление, стремиться к некоей совершенной точке, которая уже в свою очередь распустит концентрические лучи нового бытия (сверхжизнь и сверхсознание, вечность). Это, безусловно, эволюционная, (в биологическом плане), историческая, архетипически высказанная в христианской модели мира. Циолковский, принимая кругооборот, как самый общий тип развития, все же признает в нем огромные отрезки восходящего, усложняющегося развития, но с последующим "разложением", "упрощением", возвратом в более элементарную форму и опять - новым витком еще большего усложнения, и так до бесконечности. Циолковский представлял себе Вселенную единым материальным телом, по которому бесконечно путешествуют атомы, покинувшие распавшиеся смертные тела, атомы, которые и есть неразрушимые "первобытные граждане", примитивные "я". Настоящая блаженная жизнь для них начинается в мозгу высших, бессмертных существ космоса, притом что огромнейшие промежутки "небытия", нахождения в низшем материальном виде, как будто и вовсе не существуют. Гарантией достижения бессмертного блаженства для мозговых атомов становится уничтожение в масштабах Земли и космоса несовершенных форм жизни, подверженных страданию, куда эти атомы могли бы попасть.

Современный космизм представляет собой программу становления человечества и космическая философия Циолковского может рассматриваться как перспективный вариант осуществления такой программы.

Литература

1.Циолковский К.Э. Грезы о земле и небе / К.Э. Циолковский. Тула, 1986.

2.Циолковский К.Э. Очерки о Вселенной / К.Э. Циолковский. М., 1992.

3.Коваль А.Д. Космос далекий и близкий / А.Д.

Коваль. М., 2001.

44

УДК 681.518.54

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МЕМБРАННОГО ДИФФУЗИОННОГО ФИЛЬТРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА ВЫСОКОЙ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ

Аспирант кафедры РД Бакаев Владимир Алексеевич Руководитель: д-р техн. наук, проф. Г.И. Скоморохов

Приводится математическая модель цилиндрического диффузионного фильтра для выделения водорода из смеси газов. Проанализировано влияние параметров мембранного газоразделения смеси газов на производительность получения водорода для испытания ЖРД

Основными методами извлечения водорода из смеси газов являются:

-адсорбция;

-абсорбция;

-низкотемпературная ректификация;

-мембранное разделение.

Все эти методы, за исключение последнего, имеют ряд существенных недостатков (прежде всего большие капитальные и эксплуатационные затраты), и кроме процесса низкотемпературной ректификации не нашли широкого промышленного применения [1-8].

Совершенно другие перспективы открылись в этой области с разработкой мембранных методов разделения газов. Основными материалами для мембранных элементов выделения водорода из газовой смеси в настоящее время являются полимеры и металлы.

Одно из основных достоинств металлических мембран – выделение водорода практически спектральной чистоты 99,99995%(об.). Полимерные мембраны значительно дешевле, но обладают значительно меньшей селективностью по отношению к водороду.

Применение того или иного типа мембран, обусловлено технологическим процессом получения водородосодержащей газовой смеси, и чистотой выделяемого водорода. Так применение полимерных мембран невероятно при высоких температурах, а применение металлических мембран требует высоких давления и температуры газовой смеси.

Проникновение газов (и в частном случае - водорода) через металлы это сложный процесс, связанный с прохождением газа из одной части системы через металлические барьеры в другую часть системы.

Проникновение водорода и образования химического соединения представляет собой цепь последовательных процессов, протекающих как на поверхности металлических мембран, так и в их объеме. При проникновении двух атомного газа в металл без образования химического соединения необходимо учитывать как минимум следующие процессы (см. рис. 1):

-конвекцию молекул газа к поверхности металла 1;

-адсорбцию молекул на металлической поверхности и их диссоциацию с последующей хемосорбцией 2;

-переход атомов из хемосорбированного слоя в кристаллическую решетку 3;

-миграция атомов в решетке металла 4; -выход атомов газа из металла 5; -образование молекулы 6.

Рис.1. Схема последовательных этапов проникновения двухатомного газа в металле без образования химического соединения

Как видно из выше изложенного, кинетические закономерности насыщения металла (и его дегазации), а так же проникновение через мембраны должны быть достаточно сложными.

Согласно первому закону Фика, поток J, т.е. количество вещества, продиффундировавшего через данное сечение в единицу времени, прямо пропорционален перепаду концентрации dC/dx и площади сечения F

J D

dC

F .

(1)

dx

 

 

 

Уравнение (1) описывает скорость проникновения вещества при стационарном режиме. Коэффициент пропорциональности D, см2/с – есть коэффициент диффузии – величина, численно равная массе вещества, продиффундировавшего в единицу времени через единицу площади при градиенте концентрации, равной единице.

Для соблюдения зависимостей Фика необходимы два условия:

1) при диффузии образуется твердый раствор без принципиального изменения кристаллической решетки;

2) концентрация диффундирующего вещества не должна быть высокой.

При соблюдении данных условий поток газа через металлы можно представить уравнением:

J D

(C1 C2)

F

,

(2)

l

 

 

 

 

45

где С1 и С2 – соответственно концентрации водорода на входе и выходе водорода из металла,

3

Н

 

см

 

;

см

Ме

3

 

 

 

 

 

F – площадь сечения мембраны, см2;

 

 

l – толщина мембраны, см.

 

 

Для оценки возможности использования в

качестве мембранного элемента титановой трубы с

покрытием

палладия

рассмотрим

случай

стационарного потока водорода (рис. 2).

 

Первый

слой палладий толщиной 50.10-3мм

(покрытие).

Второй слой

титановая

труба

диаметром 40x2 мм (основа), длиной L=220 мм.

Рис. 2. Цилиндрическая двухслойная стенка. (водород переносится от внешней поверхности к внутренней)

Предположим, что весь двухслойный металл находится под односторонним давлением водорода P1. Давление на выходе P2. Тогда на поверхности контакта водорода с палладиевым покрытием будет равновесная концентрация Сн, соответствующая данной температуре и давлению. При стационарном режиме диффузионный поток J, см3/с постоянен и одинаков для всех слоев. Значения концентраций С1 и С3 задаются термодинамическими условиями.

По разработанной методике построены графики зависимостей расхода водорода через мембрану без покрытия палладия Jбп см3/с и с покрытием J см3/с от температуры, К, при давлении на входе в мембрану P=3.106 Па.

Анализ показывает, что при температуре 610 К (3370С) расход водорода через мембрану с покрытием палладия и без покрытия равны (Jбп(610) = J(610)=58 см3/с). При дальнейшем увеличении температуры функция J(T) растет быстрее Jбп(T).

Построены графики зависимостей расхода водорода через мембрану без покрытия палладия Jбп см3/с и с покрытием J см3/с от температуры, К, при давлении на входе в мембрану P=3.106 Па, позволяющие оптимизировать параметры мембранного фильтра.

Из графика видно, что при температуре 610 К (3370С) расход водорода через мембрану с покрытием палладия и без покрытия равны (Jбп(610)

= J(610)=58 см3/с). При дальнейшем увеличении температуры функция J(T) растет быстрее Jбп(T).

ВЫВОДЫ

Таким образом, титановая труба с покрытием палладия может быть использована в качестве мембранного элемента. Палладиевый слой служит как бы катализатором для атомарного водорода. При исходных геометрических параметрах (диаметр подложки 40x2 мм, толщина напыления палладия 0,05 мм), температуре 610 K и давлении при входе в мембрану P=3.106 Па поток водорода составит

 

3

 

 

 

 

 

 

59

см

,

а при

температуре

873 К

уже поток

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

составит

281

см

.

Для

увеличения

с

 

 

 

 

 

 

 

диффундирующего водорода через мембрану возможны следующие меры:

1)Увеличение температуры мембранного элемента;

2)Увеличение давления водорода на входе в мембрану;

3)Уменьшение толщины мембраны;

4)Увеличение площади мембранного элемента.

Однако при увеличении температуры уменьшается селективность по водороду при выделении его из газовой смеси, то есть увеличивается диффузия других газов через мембрану (N2, CH4, CO, CO2). Увеличение давления

иуменьшения толщины основы должно обеспечить прочность мембраны.

Литература

1.Бакаев В.А., Ильичев В.А. Скоморохов Г.И. «Анализ промышленных технологий получения водорода». Физико-технические проблемы энергетики, экологии и энергоресурсосбережения / Труды научнотехнической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. Выпуск 11. - Воронеж: ГОУВПО ВГТУ, 2009. С. 32-40.

2.Шервуд Т., Пигфорд Р., Уилки Ч. Массопередача. М.: Химия, 1982. 695 с.

3.Пат. № 73 – 17989. Японии, 1973.

4.А. с. 486667 СССР. Б.И. № 21, 1977.

5.Водородная коррозия стали. Арчаков Ю.И. М.: Металлургия, 1985, 192 с.

6.Колачев Б.А., Ильин А.А. и др. Гидридные системы: Справочник. М.: Металлургия, 1992.

7.Водород в металлах и сплавах. Гельд П.В., Рябов Р.А. М., «Металлургия» 1974. 272с.

8.Взаимодействие водорода с металлами. Агеев

В.Н., Захаров А.П. и др. М.: Наука, 1987–296 с.

46

УДК 658.0

МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ КОРПОРАТИВНОЙ ПУБЛИЧНОЙ ОТЧЕТНОСТИ

Магистрант группы МГ-091 Федорова Ирина Геннадьевна Руководитель: канд. экон. наук, доц. О.В.Хорошилова

В работе определено понятие корпоративной публичной отчетности и представлена ее классификация, предполагающая выделение групп финансовой, нефинансовой и комбинированной отчетности. Представлена модель механизма формирования корпоративной публичной отчетности для отечественных промышленных предприятий.

Российская практика подготовки и представления корпоративной публичной отчетности пока не имеет достаточного научного обоснования, а существующие в настоящее время разработки в области представления, анализа и интерпретации показателей корпоративной публичной отчетности являются трансформацией прошлого опыта объединений либо копиями иностранных структур без учета специфики российского пути экономического развития. В связи с этим актуальными теоретическими и практическими задачами на современном этапе развития является адаптация к российским условиям процедур и инструментов составления и представления, анализа и интерпретации корпоративной публичной отчетности. Подготовка и представление комплексной системы информации, сочетающей интересы менеджеров, собственников, деловых партнеров и других пользователей информации, позволят не только обеспечить заинтересованных лиц полной и достоверной отчетностью, но и снизить информационные издержки в части подготовки разноплановой отчетности для ее пользователей.

Изучив различные подходы к определению и классификации отчетности, автор диссертационного исследования предлагает свое определение корпоративной публичной отчетности и ее классификацию, представленную на «рис. 1».

Корпоративная публичная отчетность - совокупность сведений о результатах и условиях работы предприятия за определенный период времени, доведенных до широкого круга лиц посредством печати, радиовещания или телевидения.

Корпоративная публичная отчетность предприятия служит основным источником информации о его деятельности как для внешних, так и для внутренних пользователей.

Данные отчетности используются внешними пользователями для оценки и эффективности деятельности предприятия, а также для экономического анализа в самой организации. Вместе с тем отчетность необходима для оперативного руководства хозяйственной деятельностью и служит исходной базой для последующего планирования. В связи с этим, необходимо рассмотреть механизм формирования корпоративной публичной отчетности.

Рис. 1. Классификация корпоративной публичной отчетности

Таким образом, механизм формирования корпоративной публичной отчетности, по мнению автора, представляет собой систему процедур и инструментов, определяющую порядок процесса формирования корпоративной публичной отчетности. Модель механизма формирования корпоративной публичной отчетности представлена на рис. 2.

Используя, разработанный автором, методический подход к анализу механизма формирования корпоративной публичной отчетности на промышленных воронежских предприятиях (ОАО «ВАСО», ОАО «Электросигнал»), было выявлено, что отсутствует слаженный механизм формирования корпоративной публичной отчетности, который позволил бы:

-сформировать гибкую систему представления информации, позволяющую адекватно реагировать на изменяющиеся потребности бизнеса и внешнего окружения;

-обеспечить прозрачную единообразную систему отчетности, генерируемую различными подразделениями предприятия, основанную на едином понимании сущности показателей и одинаковых алгоритмах расчета;

-исключить дублирование функций участников процесса формирования корпоративной

47

публичной отчетности, при сборе отдельной информации для различных видов отчетности;

-обеспечить непротиворечивость значений показателей в различных группах отчетности;

-обеспечить сохранение исторических данных

спомощью прикладных программных продуктов;

-обеспечить доступ всем заинтересованным пользователям к корпоративной публичной отчетности предприятия.

Рис. 2. Механизм формирования корпоративной публичной отчетности

В связи с этим, автор предлагает конкретный механизм формирования корпоративной публичной отчетности для ОАО «ВАСО», который предполагает обязательное формирование нефинансовой отчетности (отчетности в области устойчивого развития) и применение прикладного программного продукта SAP BW.

Отлаженный процесс составления социального отчета способствует формированию единого представления о деятельности компании, ее роли в общественном развитии (как внутри компании, так и за ее пределами). Как следствие, социальный отчет становится полезным инвесторам при оценке деятельности компании, проведении сравнительного анализа и, в конечном итоге, для принятия правильных инвестиционных решений.

Наконец, регулярная подготовка и публикация социальной отчетности повышает оценку компании в глазах акционеров, которые будут лучше представлять направления расходов и видеть более эффективное использование ресурсов. Таким образом, корпоративные социальные отчеты

помогают укреплять доверие акционеров и инвесторов к деятельности компании.

SAP BW позволит предприятию создать единую базу информации, необходимую для различных видов отчетности, а также обеспечить прозрачность и гибкость процесса формирования отчетности. Использование системы показателей, решит вопросы, связанные с противоречивыми данными в разных группах отчетности, а также обеспечит единые подходы к алгоритмам вычисления показателей во всех подразделениях предприятия.

Решение на базе SAP BW позволит повысить достоверность отчетности, улучшить оперативность ее формирования, что позволит обеспечить необходимой информацией процесс подготовки и принятия решений на предприятии и гарантировать высокое качество отчетности предоставляемой внешним потребителям.

Отличительной особенностью данного механизма является наличие единой информационной базы, которая используется участниками процесса для формирования различных видов отчетности, а также обеспечение поэтапной реализации совокупности работ в виде самого процесса формирования.

Основной целью функционирования механизма формирования корпоративной публичной отчетности является эффективное и качественное формирование и продвижение корпоративной публичной отчетности, позволяющее повысить имидж компании и, в конечном итоге, ее рыночную стоимость.

Обязательным условием эффективного функционирования данного механизма является его постоянное совершенствование как в целом, так и отдельных его составляющих применительно к потребностям конкретного этапа развития акционерного общества.

Литература

1.Донцова Л.В., Никифорова Н.А. Годовая и квартальная отчетность. Учебно-методическое пособие по составлению. – М.: «Дело и Сервис». 2005 г.

2.Нефинансовые отчеты компаний, работающих в России: практика развития социальной отчетности. Аналитический обзор / Под общ. ред. А.Н. Шохина. — М.:

РСПП, 2006.

3.Новиченкова, Л. Русский парадокс нефинансовой отчетности // Управление компанией. — 2007.

48

УДК 551.5

МОНИТОРИНГ ВЛИЯНИЯ ОПАСНЫХ ПРИРОДНЫХ ЯВЛЕНИЙ НА НАДЕЖНОСТЬ ОБЪЕКТОВ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ

Студент группы ЧС-082 Шевченко Юлия Николаевна Руководитель: канд. техн. наук, доц. А.В.Звягинцева

Проведен анализ данных архивной выборки по возникающим аварийным ситуациям, причин их возникновения и мероприятий по ликвидации последствий аварий на объектах энергетики, расположенных на территории Бобровского района Воронежской области

Устойчивое функционирование сетевого электроэнергетического комплекса невозможно без надежной и качественной работы распределительных электрических сетей, которые являются завершающим звеном в системе обеспечения потребителей электрической энергией и находятся в непосредственном взаимодействии с конкретным потребителем. Совокупность предлагаемых мероприятий: управленческих, организационных и технических на основе новых научно обоснованных решений и технологий, направлены на повышение надежности электроснабжения потребителей [1, 2, 3] .

В последние годы из-за недостатка финансирования сократились темпы реконструкции, технического перевооружения и нового строительства сетей. В результате износ сетевых объектов увеличился до 52 % и более. Более 45 % воздушных линий, 51 % подстанций находятся в эксплуатации дольше срока службы.

Цель данной работы состоит в следующем:

-определение мероприятий для своевременного и эффективного выполнения работ по предупреждению и ликвидации последствий аварийных ситуаций в дополнение к системе планово-предупредительных работ (ППР) на объектах энергетики, находящихся на балансе производственного отделения «Лискинские энергетические сети» филиала ОАО «МРСК Центра» - «Воронежэнерго», расположенных на территории Бобровского муниципального района.

Анализ статистических данных показал, что возможными источниками аварийных ситуаций могут быть:

1.На воздушных линиях (ВЛ) напряжением 35-

110 кВ:

-падение опор на ВЛ напряжением 110 кВ с нарушением электроснабжения потребителей;

-обрыв провода или грозозащитного троса;

-повреждение единичных опор;

-повреждение заградителей и конденсаторов ВЧ связи.

2.На ВЛ напряжением 10-6-0,4 кВ:

-массовые повреждения ВЛ с обрывом проводов, падение опор из-за налипания мокрого снега, гололеда и сильного ветра;

-обрыв провода;

-повреждение единичных опор.

3. На ПС напряжением 110-35 кВ:

- повреждение коммутационных аппаратов

(выключатели 6-10-35-110 кВ, разъединители 6-10- 35-110 кВ и других);

-повреждение единичных силовых трансформаторов 35-110 кВ (от 1,6 до 25 МВА);

-повреждение заградителей и конденсаторов ВЧ связи.

4.На КТП напряжением 10/0,4 кВ - повреждение силового трансформатора или КТП.

Анализ возможных ситуационных моделей наиболее опасных аварий и их социальноэкономических последствий для персонала, населения и окружающей среды показал, что таковыми являются:

-падение опор на ВЛ-110 кВ с нарушением электроснабжения потребителей;

-повреждение единичных силовых трансформаторов 35-110 кВ (от 1,6 до 25 МВА);

-массовые повреждения ВЛ-10 кВ с обрывом проводов, падение опор из-за налипания мокрого снега, гололеда и сильного ветра;

-обрыв провода или грозозащитного троса на ВЛ-110 кВ (до 3-х км);

-повреждение единичных опор (до 5 шт.) ВЛ-

110 кВ.

Возможными последствиями указанных аварийных ситуаций могут быть временное прекращение электроснабжения отдельных населенных пунктов или отдельных районов населенных пунктов, а также отдельных объектов экономики или инфраструктуры [4]. В работе проведен анализ данных архивной выборки по возникающим аварийным ситуациям, причинам их возникновения и мероприятиям по ликвидации последствий аварийных ситуаций на территории Бобровского района Воронежской области.

В результате, показатели надежности электроснабжения в последние годы практически не изменяются. В Воронежской области сетях напряжением 6-10 кВ в среднем происходит 463 отключений в год (в среднем это составляет 2,26 отключения на каждые 100 км воздушных линий), в сетях напряжением 0,4 кВ происходит 1270 отключений (в среднем это составляет 5,47 отключения на каждые 100 км воздушных линий). В результате происходит до 5-6 отключений потребителя в год, а в технически развитых зарубежных странах до 1-2.

49

Причины отключений

Старение конструкций и

материалов при

 

 

эксплуатации

 

Климатические

 

воздействия (ветер,

 

гололед и их сочетание)

 

выше расчетных

 

значений

 

Грозовые

 

перенапряжения

 

Несвоевременное

 

проведение планово-

 

предупредительных

 

мероприятий

 

Посторонние

 

воздействия

Диаграмма причины отключения электроэнергии

Причины отключения электроэнергии Бобровского района Воронежской области, полученные из анализа статистических данных, схематически показаны на рисунке.

Анализ статистических данных по отключению электроэнергии показал, что причинами повреждений воздушных линий напряжением 6-10 кВ являются: 1.Старение конструкций и материалов при эксплуатации (20 %); 2.Климатические воздействия (ветер, гололед и их сочетание) выше расчетных значений (24 %); 3.Грозовые перенапряжения (22 %); 4.Несвоевременное проведение плановопредупредительных мероприятий (6 %); 5.Посторонние воздействия (10 %); 6.Невыясненные причины повреждений (1%). Таким образом, основное влияние на устойчивое функционирование объектов энергообеспечения имеют опасные природные процессы.

В связи с вышесказанным, необходимо исследование влияния метеорологических условий, таких как гололед, грозы, град, шквал и сильный ветер на провода линий электропередач энергетических систем. Например, грозы относятся к числу сложных и наиболее опасных метеорологических явлений, они причиняют большой урон народному хозяйству, особенно энергетическим системам, линиям связи, представляют серьезную опасность для самолетов, находящихся в воздухе. Главные трудности прогноза гроз заключаются в дискретности их распределения и сложности взаимосвязи между грозами и многочисленными факторами, влияющими на их формирование. Образование гроз связано с прохождением атмосферных фронтов, процессами конвекции и мощными восходящими токами. Местные термические внутримассовые грозы наблюдаются значительно реже фронтальных гроз. Сильные грозы, как правило, сопровождаются ливневыми осадками, шквалистым ветром и градом.

Грозы в Воронеже и области начинаются с апреля. Постепенно число их возрастает, достигая максимума в июле (10 дней), и заканчиваются в октябре. В апреле и октябре грозы наблюдаются не

ежегодно. В среднем за год в Воронеже наблюдается 33 дня с грозой. От года к году число дней с грозой колеблется от 20 до 44. Наибольшего развития грозовая деятельность достигает в июнеавгусте. В среднем в эти месяцы бывает 25-28 дней с грозой. Наибольшую повторяемость имеют грозы продолжительностью до двух часов. Продолжительность ночных гроз-до 3-5 часов.

Влияние рельефа влияет на образование гроз прежде всего, в том, что даже внутри одного географического района грозы распределяются крайне неравномерно. На количество и интенсивность гроз оказывают влияние высота места над уровнем моря, наличие водоемов, состояние почв и экспозиция склонов по отношению к господствующим воздушным потокам. Над Среднерусской возвышенностью (западная часть области) грозы отмечаются чаще, чем над равниной, и имеют большую продолжительность. Суммарная продолжительность гроз за весенне-летний сезон колеблется от 60 ч. в районе Воронежа до 90-100 ч. над Среднерусской возвышенностью.

В настоящее время традиционно используется физико-статистический способ прогноза опасных природных явлений погоды путем построения различных графиков и номограмм, в которых учитывается ограниченное число предикторов, обычно не более 2-3. Применение регрессионного анализа в оценке вероятности их возникновения позволит создать более совершенную методику прогноза с учетом большего числа предикторов [5], что является целью дальнейших исследований.

Таким образом, развитие электроэнергетики в РФ и в нашей области требуют учета климатических параметров при проектировании объектов энергетики с тем, чтобы избежать аварий и не допустить неоправданных материальных и людских потерь.

Литература

1.Постановление правительства Российской Федерации от 30.12.2003 №794 «О единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций».

2.Приказ РАО «ЕЭС России» от 29.09.2005 №650.

3.Приказ ОАО «Воронежэнерго» от 19.10.2005

№605.

4.Правила устройства электроустановок, издание 6, 7, 2005г.

5.Заводченков А.Ф. Воронежская область: природа

иприродные чрезвычайные ситуации / А.Ф. Заводченков, В.И. Федотов. – Воронеж: Воронежский государственный университет, 2005. – 98 с.

50