Донбаська державна
машинобудівна академія

Наукова робота

Наукова праця кафедри здійснюється в наступних напрямках:

• розвиток системних методів у проектуванні виробів машинобудування;
• підвищення якості інформаційного забезпечення проектування й моделювання з використанням об'єктно-орієнтованого програмування, методів штучного інтелекту й програмних агентів;
• удосконалювання інформаційно-керуючих і вимірювальних систем;
• використання методів інженерії знань для проектування виробів і програмних засобів;
• розвиток методів інтелектуального аналізу даних для витягу прихованих залежностей і шаблонів;
• розробка моделей автоматизації систем керування промисловими підприємствами.

В науковій роботі приймають участь викладачі кафедри, аспіранти та обдаровані студенти, які навчаються в магістратурі і рекомендовані до вступу в аспірантуру, що діє на кафедрі, а також у цільові аспірантури у інших ВНЗ (ХНУРЕ, ХНУ ім. Каразіна, ДонНТУ). За останні рокі захистили кандидатські дисертації Богданова Л.М., Задорожня І.М., Короткий С.О. (2010 р.), Васильєва Л.В., Акімов В.І., (2011 р.), Міхєєнко Д.Ю. (2012 р.), Гетьман І.А. (2014 р.) та докторську дисертацію з комп’ютерних наук захистив Сагайда П.І. (2018 р.).

Асистенти та аспіранти кафедри виконують дисертаційні роботи у наступних галузях та напрямах: імітаційне моделювання технологічної підготовки виробництва; математичне моделювання на ЕОМ процесів пластичного деформування із застосуванням метода елементів; підвищення інтелектуальності засобів проектування та удосконалення проектування та моделювання на комп’ютері об’єктів машинобудування; удосконалення комп’ютерних застосувань інформаційних технологій в економіці; розвиток моделей і методів взаімодії об’єктно-орієнтованих прикладень з базами даних та інші.

Пройшли підготовку в аспірантурах інших кафедр ДДМА та захистили дисертації з подальшою роботою на інших кафедрах випускники кафедри КІТ.

Викладачі кафедри проводять заняття з підвищення кваліфікації викладачів академії з таких напрямів: «Особливості педагогічної діяльності на основі e-learning»; «Використання системи управління навчанням Moodle».

У 2009 р. проведена перша міжнародна науково-практична конференція «Сучасний електропривод, інформаційні технології й системи автоматизації», присвячена 40-річчю факультету автоматизації машинобудування. З 2018 року міжнародна науково-практична конференція «Сучасний електропривод, інформаційні технології й системи автоматизації» прийняла статус щорічною і в 2020 році, незважаючи на каратнинні заходи відбулася вже четверта конференція, на якій прийняли участь більш ніж науковців з вищих навчальних закладів Украйни та світу.

Науково-дослідна (держбюджетна та за госпдоговорами) робота.

Наукова робота є важливою частиною навчального процесу. Підвищення професійного рівня викладачів відбувається під час виконання науково-дослідної роботи, підготовки наукових робіт, роботі над дисертацією та виступах на семінарах. Напрямки роботи кафедри базуються на наукових досягненнях провідних викладачів. Формування напрямків роботи визначає роботу та майбутні досягнення всього колективу.

Загальна спрямованість науково-дослідних робіт кафедри полягає у підвищенні інтелектуальності систем інформаційного забезпечення процесу проектування складних об'єктів. За цією тематикою працює увесь науково-педагогічний колектив кафедри.

В світлі сучасних ініціатив Industry 4.0 і Digital enterprise, машинобудування в рамках даного етапу розвитку повинно базуватися на проривних досягненнях в області інформаційних технологій проектування виробів і процесів, моніторингу їх функціонування, контролю якості, оптимізації параметрів і забезпечення автономності. Тому сучасне виробництво засновано на автоматизованому проектуванні об’єктів і процесів, своєчасній діагностиці станів, оптимальному управлінні і загальній інтеграції технологічних об’єктів на основі інформаційно-комунікаційних і мережевих технологій.

Відповідно даний тематичний напрямок досліджень на кафедрі КІТ (у співдружності з іншими кафедрами ДДМА) буде включати в себе наступне:

• автоматизацію проектування та 3D-моделювання виробів складної геометрії, з оптимізацією параметрів виробів та технологічних процесів їх виготовлення, маршрутів і режимів застосування обладнання та спеціалізованого оснащення, в тому числі за рахунок використання моделей, отриманих засобами машинного навчання, методами статистичного аналізу та з використанням нейронно-подібних мереж, для створення ефективних конкурентоспроможних технічних об’єктів та процесів - керівник проф., д.т.н. Тарасов О.Ф., к.т.н. Алтухов О.В., асистент Коваленко А.К., асистент Касьянюк О.С.
• релевантне моделювання сучасних механічних та електромеханічних систем у складі технологічного обладнання та впровадження принципів прямого цифрового управління приводами таких систем для забезпечення потрібної точності й швидкодії відпрацювання керуючих впливів від підсистем, що працюють на основі комп’ютерно-інтегрованих технологій - керівник проф., д.т.н. Тарасов О.Ф., ст. викл. Аносов В.Л.
• розробку і реалізацію сучасних і ефективних апаратних і програмних компонентів інформаційно-вимірювальних та управляючих комплексів у складі організаційно-технічних систем, забезпечення підтримки прийняття рішень в умовах отримання нечітких даних та часткової невизначеності цілей і завдань керування - доц., к.т.н. Богданова Л.М., доц., к.т.н. Васильєва Л.В.
• удосконалення алгоритмічного забезпечення САПР, кіберфізичних систем, насамперед на основі ефективних сховищ знань і засобів їх здобуття, формалізації, опрацювання й обміну даними та знаннями. Знання в даному аспекті трактуються як моделі функціонування об'єктів і суб'єктів технологічної взаємодії. Отримання таких моделей з наявних даних, що й накопичуються під час виробничого процесу, вимагає розробки й використання програмних компонентів процесу Data Mining та застосування методів інженерії знань - доц., д.т.н. Сагайда П.І., ст. викл., к.т.н. Міхєєнко Д.Ю.
• організацію та використання інформаційно-вимірювальних мереж та мереж обміну даними для оперативного управління технологічними та організаційними процесами на підприємствах, забезпечення функціонування Industrial Internet Of Things, в тому числі за рахунок автоматизованого вироблення керуючих впливів на виробничі підсистеми на основі оптимізаційних моделей, отриманих під час обробки даних та опрацювання знань - к.т.н. Алтухов О.В..

На кафедрі КІТ з вересня 2009 по 2014 рік всі викладачі кафедри брали участь у виконанні теми Дк-10-2009 «Застосування інформаційних технологій у задачах автоматизації машинобудування та в процесі навчання».

Теми виконаних науково-дослідних на кафедрі КІТ держбюджетних науково-дослідних робіт, що виконувалися в Донбаській державній машинобудівній академії і фінансувалися МОН України (керівник – Тарасов О.Ф., відповідальний виконавець – Сагайда П.І.):

• Д-03-2000, № держреєстрації 0100U001543 - «Розвиток засобів візуального структурного проектування систем на основі об’єктно-орієнтованого підходу й інтелектуалізації поводження моделей».
• Д-02-2003, № держреєстрації 0103U003507 - «Підвищення якості проектування програмного забезпечення на основі розвитку методології об'єктно-орієнтованого програмування та її інтеграції з технологіями штучного інтелекту».
• Д-02-2005, № держреєстрації 0105U002201 - «Підвищення інтелектуальності систем інформаційного забезпечення процесу проектування складних об'єктів».
• Д-02-2007, № держреєстрації 0107U001302 - «Підвищення інтелектуальності інформаційних систем на основі розвитку і використання онтологій та візуального структурного підходу».
• Д-01-2010, № держреєстрації 0110U000113 - «Розвиток технології проектування інформаційних систем на основі методів інженерії знань».
• Д-06-2013, № держреєстрації 0113U000609 - «Розробка інформаційного забезпечення і технології автоматизованого проектування виробів, технологічного оснащення і процесів виготовлення деталей складної геометрії».
• Д-05-2015, № держреєстрації 0115U003126 - «Розробка інформаційних технологій для вирішення завдань інтелектуального аналізу даних у машинобудуванні на основі методів інженерії знань».
• Д-01-2017, № держреєстрації 01175U001163 - «Розробка інформаційних технологій моделювання, автоматизованого проектування та оптимізації багатоетапних технологічних процесів пластичного деформування нових матеріалів».

• Дк–10–09 «Застосування інформаційних технологій у задачах автоматизації машинобудування і процесу навчання» № держреєстрації 0109U007790
• Дк-08-2014 «Вдосконалення методів застосування сучасних інформаційних технологій в навчальному процесі та машинобудуванні для розв’язання задач моделювання та проектування» № держреєстрації 0114U003943
• Дк–06–2019 «Підвищення інтелектуальності інформаційних технологій та їх компонентів для використання у навчальному процесі, бізнесі та медицині» № держреєстрації 0119U103452

В цілому в межах виконаних наукових робіт реалізовані методики та програмні засоби, які дозволяють суттєво підвищити якість інформаційного забезпечення на етапах проектування та експлуатації складних технічних систем, їх аналізу і проектування за допомогою САПР.

Напрямки та результати виконаних робіт відповідають світовому рівню науки у галузі інформаційних технологій за аспектами розвитку об’єктно-орієнтованої парадигми та методів штучного інтелекту для підтримки прийняття рішень в різних областях діяльності.

Практична реалізація виконана шляхом розробки програмних засобів для підвищення якості інформаційного забезпечення систем автоматизації. Результати роботи застосовуються:

• при розробці підсистем САПР для різних предметних областей (систем автоматизованого проектування штампового оснащення, гідросистем і їхніх елементів, елементів і систем автоматизації управління технологічними об'єктами і процесами), а також CASE-засобів для проведення системного аналізу при конструкторсько-технологічній підготовці виробництва;
• при автоматизації наукових досліджень магістрантів, аспірантів, докторантів, науковців у галузі САПР та вирішенні організаційних задач;
• при реалізації засобів підтримки прийняття рішень на базі засобів штучного інтелекту, експертних систем, інтегрованих у САПР і системи автоматизованого управління.

Машинобудування в рамках даного етапу розвитку виробництва базується на поєднанні фізичних и цифрових технологій і повинно ефективно трансформуватися в цілому ряді напрямків, які охоплюють не тільки матеріальну і енергетичну сферу діяльності, але і досягнення в області інформаційних технологій проектування виробів і процесів, моніторингу їх функціонування, контролю якості, оптимізації параметрів і забезпечення автономності.

Відповідно, на кафедрі розвиваються наступні наукові напрямки:

• Створення нових і вдосконалення діючих технологій, обладнання та засобів автоматизації в прокатному виробництві (науковий керівник д.т.н., доцент Грибков Е.П.);
• Створення інтелектуальних інтегрованих САПР для розробки нових технологічних процесів і машин (науковий керівник д.т.н., проф. Тарасов О.Ф.);
• Розвиток програмно-алгоритмічних компонентів комп’ютерних систем для інтелектуальної обробки даних (науковий керівник д.т.н., доц. Сагайда П.І.);

Завідуючий кафедрою КІТ Тарасов О.Ф. входить до складу спеціалізованої ради із захисту докторських дисертацій за спеціальністю «Процеси та машини обробки тиском» (ДДМА, м.Краматорськ) та входив до складу спеціалізованої ради із захисту докторських дисертацій у СНУ ім. В.Даля, м.Луганськ, а також до редакційних колегій двох збірників наукових праць, що входять до переліку ВАК.

На кафедрі упродовж 2014-2020 рр. проводились важливі фундаментальні та науково-прикладні дослідження в галузі інформаційних технологій, які були націлені на вирішення важливих теоретичних і практичних проблем автоматизації проектування виробів та технологічних процесів машинобудування, автоматизації управління кіберфізичними системами як компонентами Digital Enterprise в умовах реалізації ініціативи Industry 4.0, збирання, накопичення та опрацювання даних для здобуття знань та підтримки виробничих рішень. Результати даних досліджень забезпечують відповідний рівень надання потрібних компетентностей при підготовці фахівців, які відповідають вимогам сучасності та завданням регіонального розвитку машинобудівного центру Північного Донбасу, яким є м. Краматорськ.

До отриманих практично важливих наукових результатів можна віднести наступні.

Виконано моделювання та комп’ютерне проектування штампового оснащення та установки в цілому, а також досліджено процес інтенсивного пластичного деформування (ІПД) методом гвинтової екструзії, на основі розроблених компонентів інтегрованої САПР. Розроблено та виготовлено на ПАТ «Мотор Січ» нову дослідно-промислову установку для реалізації ІПД нових компактних та некомпактних матеріалів для заготовок лопаток компресора газотурбинних двигунів. Конструкція установки та технологічний процес мають світовий рівень та широко досліджуються за кордоном. Установка дозволяє суттєво підвищити конкурентоспроможність продукції, вона знаходиться в стадії дослідно-промислового впровадження.

Створені інформаційні технології для САПР, які розширюють їх функціональні можливості на основі: інтеграції з промисловими CAD/CAE-системами, застосування методів інженерії знань і інтелектуальної обробки даних, структурної та параметричної оптимізації виробів, виявлення інформативних параметрів процесу і прихованих залежностей між ними та адекватного моделювання поводження нових матеріалів у процесах деформування. Розробляється інтегрована САПР, яка призначена для автоматизації проектування багатоетапних комбінованих процесів інтенсивного пластичного деформування (БКП-ІПД) нових матеріалів для отримання об'ємних наноструктурованих заготовок. Їх створення дозволяє знизити витрати на проектування й відпрацювання технології виготовлення деталей із застосуванням методів БКП-ІПД і, в підсумку, підвищити якість деталей відповідального призначення (зокрема, деталей авіаційних двигунів, медичних імплантатів), що підвищує показники ефективності окремих вузлів двигуна і ресурс двигуна в цілому, поліпшує конкурентоспроможність авіаційних двигунів та задовольняє попит на світовому ринку. ІСАПР, що розробляється, дозволяє вирішити проблему відсутності спеціалізованого програмного забезпечення процесів інтенсивного пластичного деформування у промисловості.

Тому результаті, отримані науковцями кафедри, знаходять широке впровадження на підприємствах-флагманах галузі, а також на інших підприємствах та в організаціях.

Укладені договори про співробітництво з наступними інститутами НАН України: Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України; Інститут фізики гірничих процесів НАН України, м. Донецьк; Інститут прикладної математики і механіки НАН України, м. Донецьк, підтримуються творчі зв’язки з Інститутом надтвердих матеріалів НАН України та Інститутом проблем матеріалів НАН України, м. Київ.