Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям

На правах рукописи

Артемова Галина Олеговна

МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ДОКУМЕНТИРОВАНИЯ ПЕРВИЧНОГО ПОТОКА НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (приборостроение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики

Научный консультант: кандидат технических наук, доцент Гусарова Наталия Федоровна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Демин Анатолий Владимирович кандидат технических наук Климанов Виталий Александрович

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет

Защита состоится 24 апреля 2012 года в ___ часов ___ минут на заседании диссертационного совета Д 212.227.05 Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики. Адрес: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д.49.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики.

Автореферат разослан 23 марта 2012 года.

Ученый секретарь диссертационного Поляков В.И.

совета Д 212.227.кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Информационное обеспечение играет важную роль на всех этапах производства промышленной продукции. В условиях современного производства оно в подавляющем большинстве случаев организовано в виде совокупности документов различного типа. Документ - материальный носитель с зафиксированной на нем в любой форме информацией в виде текста, звукозаписи, изображения и (или) их сочетания, который имеет реквизиты, позволяющие его идентифицировать, и предназначен для передачи во времени и в пространстве в целях общественного использования и хранения.

В информационном обеспечении приборостроения как наукоемкой отрасли промышленности кроме технологической документации особое место занимают научно-технические документы (статьи, технические отчёты и описания, буклеты, проспекты, презентации и т.д.), которые относятся к первичным документам, то есть содержат информацию, являющуюся изложением результатов изучения, исследования, разработок и оригинальную по своему характеру, представляющую результат непосредственного отражения деятельности автора. Технологический процесс создания таких документов - документирование первичного потока научно-технической информации (ДПП).

Научно-технические документы играют важную роль при взаимодействии с заказчиками и научным сообществом, однако система ДПП на предприятии достаточно редко рассматривается при комплексной автоматизации производства.

На вход системы ДПП научно-технической информации от сотрудников предприятия поступают исходные материалы, являющие результатами научной и производственной деятельности различных структурных подразделений, которые подвергаются обработке для подготовки интегрального документа в соответствии с его типовыми особенностями, концепцией и требованиями контрагентов, занимающихся последующим тиражированием.

Процесс ДПП реализуется на автоматизированных рабочих местах (АРМ) на базе персональных компьютеров: на экране монитора воспроизводится постепенное заполнение поля будущего структурного элемента издания (например, страницы документа) структурными единицами более низкого уровня (текстом, иллюстрациями и т.д.), то есть программными средствами решается задача сборки.

Особенность системы ДПП на предприятии приборостроения состоит в том, что процесс создания документов происходит в условиях действия значительного числа случайных факторов (неопределенностей), при большом разнообразии программно-аппаратных средств, использованных при подготовке входных материалов, и при периодическом изменении номенклатуры документов, т.е. изменении критериев эффективности процесса.

Практика показывает, что в процессе функционирования системы АРМ на предприятии наблюдаются сбои в ДПП вследствие недостаточного оснащения техническими и программными средствами для обработки в заданное время необходимого объема исходных данных. Следует отметить, что при небольших объемах подготовки научно-технических документов, как правило, проблем не возникает, однако при увеличении нагрузки на систему ДПП значительно возрастают трудности управления ею.

С другой стороны, избыточное оснащение АРМ приводит к низкой эффективности их использования (недозагруженности, простоям в работе и т.д.), вызывая необходимость равномерного распределения нагрузки.

Причиной подобных сбоев является то, что в настоящее время нет моделей и методов проектирования структуры АРМ и расчета ее характеристик для снижения трудо- и ресурсозатрат, а также предотвращения потерь в случае перестроения системы документирования под нужды конкретного документа.

Изучение специализированных источников информации, в том числе профильных периодических изданий, показало, что на текущий момент в Российской Федерации не описано и не внедрено ни одной системы автоматизированного проектирования (САПР) для ДПП научно-технической информации на предприятии приборостроительной отрасли.

Таким образом, проведенное в диссертации исследование является актуальным, обусловленным практическими и научными задачами автоматизации проектирования системы ДПП.

Цели и задачи работы Цель диссертационной работы состоит в разработке методов и алгоритмов автоматизированного проектирования системы АРМ для документирования первичного потока научно-технической информации в приборостроении.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

- Изучить специфику ДПП в приборостроении с целью выявления основных групп случайных факторов.

- Разработать модель описания системы ДПП.

- Разработать алгоритмы формирования глобальных прецедентов построения системы ДПП.

- Разработать алгоритмы построения САПР ДПП на основе прецедентного подхода.

- Реализовать программную версию предложенных алгоритмов, методов и моделей, провести оценку их эффективности.

Предмет исследования Метод принятия проектных решений и алгоритмы автоматизированной СППР подготовки системы документирования научно-технической информации в приборостроении.

Методы исследования Теория, методы и алгоритмы автоматизированного проектирования, теория принятия решений, принципы и методы представления и анализа знаний в информационных системах, методы моделирования на основе декомпозиции целевой функции, методы объектно-ориентированного программирования.

Положения, выносимые на защиту 1. Метод принятия проектных решений в сфере подготовки системы ДПП научно-технической информации в приборостроении с использованием декомпозиции целевой функции и прецедентного подхода.

1. Алгоритм формирования прецедента при решении общей задачи построения САПР ДПП.

2. Алгоритм параметрической адаптации прецедента к текущим условиям ДПП.

3. Реализация разработанных методов и алгоритмов в виде САПР ДПП.

Научная новизна Научная новизна диссертационной работы заключается в разработанном методе автоматизации проектирования системы ДПП. Отличительной особенностью данного метода является внедрение декомпозиции целевой функции и прецедентного подхода в цикл принятия и корректировки проектного решения.

Практическая ценность Разработано программное обеспечение для построения системы ДПП научнотехнической информации на предприятиях приборостроения. Предложенный алгоритм параметрической адаптации системы и модель перераспределения ресурсов позволяет повысить эффективность проектных решений.

Область применения результатов - Проектирование системы ДПП;

- Автоматизирование расчетов параметров системы ДПП.

Апробация результатов работы Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях:

- VIII Международная научно-техническая конференция Интеллектуальные системы (AISТ08), Россия, Геленджик, 2008.

- XXIII Международная научно-техническая конференция Интеллектуальные САПР-2008 (CADТ08), Россия, Геленджик, 2008.

- XXXVII научная и учебно-методическая конференция СПбГУ ИТМО, Россия, Санкт-Петербург, 2008.

- VI Всероссийская межвузовская конференция молодых ученых, Россия, Санкт-Петербург, 2009.

- XXXVIII научная и учебно-методическая конференция СПбГУ ИТМО, Россия, Санкт-Петербург, 2009.

- VII Всероссийская межвузовская конференция молодых ученых, Россия, Санкт-Петербург, 2010.

- 12th International Conference System Analysis and Information Technologies SAIT, Kyiv,Ukraine, 2010.

- XL научная и учебно-методическая конференция СПбГУ ИТМО, Россия, Санкт-Петербург, 2011.

Апробация и внедрение результатов диссертационной работы были проведены в ООО Производственно-коммерческая фирма РТД и в ФГБОУ ВПО СПбНИУ ИТМО.

Диссертационное исследование выполнено при поддержке Правительства Санкт-Петербурга: грант Санкт-Петербурга по поддержке научных, научнообразовательных и научно-популярных периодических изданий в 2007 году (Заключительный отчет по НИР № государственной регистрации 0120.0710967.

Ц СПб.: СПбГУ ИТМО, 2007. - 22 с.).

Диссертационное исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации: проект в рамках аналитической ведомственной целевой программы Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы) (Заключительный отчет по НИР РНП 3.2.3.13088. № государственной регистрации 0120.0852799. - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2008. - 134 с.).

Публикации По материалам диссертационной работы опубликованы 6 научных работ, в том числе две в рецензируемых журналах, включенных, в перечень ВАК.

Структура диссертации Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, списка литературных источников и 2 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель, задачи, объект и предмет исследования, определены научная и практическая значимость результатов, приведена краткая характеристика основных разделов работы.

В первой главе исследованы технологическая, содержательная и организационная специфика ДДП на предприятии приборостроения и методы интеллектуальной поддержки информационными системами.

В работе выделены следующие источники неопределенности при подготовке документов:

- содержательная специфика документов;

- технологическая разнородность документов;

- разнообразие программно-аппаратных средств, использующихся при подготовке поступающих материалов;

- организационная специфика процесса ДПП - для обработки поступивших материалов приходится решать задачу, обратную сборке;

- малые и сверхмалые тиражи (вплоть до единичных экземпляров);

- изменение критериев эффективности ДПП со сменой документа;

- сильные ресурсные ограничения на один документ.

На любом предприятии, занимающемся ДПП для тиражирования, особенно полиграфического, функционально необходимо наличие производственной системы, соответствующей технологиям полиграфического процесса. Достаточно часто на предприятиях приборостроительной отрасли не существует отдела ДПП как обособленного подразделения, а работы по ДПП производят сотрудники других подразделений и отделов.

Характер поступающих на обработку звеньям технологического процесса материалов и источники их получения могут быть различными в зависимости от научной и производственной отрасли, концепции издания и правил ДПП на данном предприятии.

Так как ДПП не относится к основным производственным процессам, то часто на предприятиях приборостроения часть работ по ДПП выполняют сотрудники, не имеющие профильного образования. С одной стороны, подготовка авторами самостоятельно значительной части материалов для последующей обработки и тиражирования приводит к снижению трудовых и временных затрат, но иногда вследствие нарушений технологических требований необходимо перерабатывать и исправлять подготовленные материалы, что увеличивает текущие затраты на производство продукции, т.е.

издержки. Кроме того, широкая номенклатура видов документов и частая смена требований к ним (как формальных, так и технологических), приводит к регулярной перестройке производственного тракта ДПП.

В работе сформулирована задача построения САПР ДПП на предприятии приборостроения, требующая автоматизации разработки структуры АРМ, т.е.

выполнения проектной процедуры типа структурный синтез.

Обоснован выбор системы поддержки принятия решений (СППР) как интеллектуальной системы для поддержки лиц, принимающих проектные решения при построении системы ДПП, выбор технологии аналитической обработки данных о текущих или прогнозируемых условиях протекания процесса ДПП на основе деревьев решений.

Проведен анализ источников неопределенностей, позволивший разделить их на три группы 1. неопределенности, связанные со свойствами среды интерфейсных операций;

2. неопределенности, связанные с передачей результатов ДПП на печать;

3. неопределенности, связанные со свойствами программных продуктов, в которых реализуется ДПП.

1. В ходе проблемно-ориентированного исследования выделены свойства среды интерфейсных операций (ИО) программного обеспечения АРМ ДПП как базиса технологической среды.

(С1) Если I - интерфейсная операция с предусловием, назовем обратной интерфейсной операцией IТ такую интерфейсную операцию, что композиция IТ I существует и переводит программный продукт в состояние Q 1. Операцию I, для которой существует обратная операция IТ, будем называть обратимой.

(С2) Расширим множество интерфейсных операций {Ik}, добавив к нему все последовательности из данных операций, а также квазиоперацию e, ничего не нажимать, не изменяющую состояние системы, являющуюся нейтральным элементом G. Обозначим полученное множество L.

Так как в L существует нейтральный элемент и операция композиции ассоциативна, то L - моноид функций из множества состояний программного продукта в множество состояний программного продукта.

(С3) Рассмотрим операции I1 увеличения растрового изображения в два раза и I2 уменьшения изображения в два раза при выключенном режиме интерполяции. Тогда композиция I1I2 создаст на исходном изображении артефакты, а композиция I2I1 оставит изображение неизменным. То есть I1, I2 : I2I1 I1I2, (1) следовательно, операция композиции ИО в общем случае не коммутативна.

(С4) Выделим в моноиде L элементы, порожденные композицией обратимых операций, образующие множество L*. Из определения обратной операции следует, что для любого I из построенного множества существует I-1I = e, где e - единичный элемент. Учитывая определение моноида, можно утверждать, что L* - группа. В то же время из свойства (С3) следует, что L* - в общем случае не абелева группа.

(С5). Рассмотрим измеримость множества состояний программного продукта как технологической среды ДПП. Применительно к программированию, понятие измеримости эквивалентно понятию наблюдаемости.

(С6) Сочетание свойств (С4) и (С5) показывает, что инструментальное построение группы L* затруднено, так как не всегда операция, являющаяся обратной на множестве наблюдаемых параметров состояний, является обратной на всем множестве параметров состояний. В связи с неполной наблюдаемостью как технологической среды, так и вектора параметров обрабатываемого объекта эта задача в общем случае не имеет решения.

(С7) Доступные исполнителю, работающему на АРМ, спецификации интерфейсных операций (1), используемых в ДПП, определены в различных метриках.

2. Технически полиграфическое тиражирование, подготовленного в рамках ДПП документа, можно определить как получение красочных оттисков путем многократного переноса краски с печатающих элементов печатной формы на запечатываемую поверхность в печатной машине или иным способом. Качество печати при этом соотносится с множеством параметров объекта печатная точка независимо от типа материалов, передаваемых на вход печатающего устройства (оригинал-макет, мастер-пленка, печатная форма и т.д.):

VПТ = {R, l, CM, P, N, U}, (2) где R - печатное разрешение, l - линиатура, CM - цветовая модель, P - типы красок, N - параметры носителя, U - параметры печатного устройства.

Большинство управляющих параметров для задания целевой точки в VПТ сосредоточено в среде ДПП. Некоторые из управляющих параметров доступны непосредственному измерению в числовой форме, однако большинство оценивается косвенно, по изображению на экране калиброванного монитора, входящего в состав АРМ ДПП.

3. Технологическая среда ДПП формируется совокупностью программных продуктов, каждый из которых ориентирован на выполнение некоторого набора функциональностей, объединяемых вокруг определенной технологической операции ДПП высокого структурного уровня.

Все рассмотренные выше особенности ДПП на предприятии позволяют утверждать, что процесс подготовки документации к тиражированию происходит в условиях технологической неопределенности вследствие большого пространства слабоформализованных переменных и критериев, большой вариативности технологических операций, вследствие чего нуждается в новых методах и алгоритмах автоматизации проектирования системы ДПП.

Во второй главе описана модель системы ДПП, подход к построению СППР при проектировании системы ДПП на предприятии приборостроения.

Определены требования к системе, предложены алгоритмы работы.

Построена модель, которая описывает структуру технологической среды ДПП в виде иерархически организованной и взаимосвязанной системы операций, применяемых к обрабатываемым объектам и их композициям.

Совокупность программных продуктов, установленных на АРМ, задает орграф потенциально возможных операций. Исполнитель, работающий на АРМ, в соответствии с решаемой технологической проблемой выделяет на этом орграфе группу L или L* ((С4)Ц(С6)) и выбирает в ней конкретную последовательность операций, т.е. строит управляющий граф ДПП.

Рисунок 1 - UML диаграммы классов модели ДПП: операции В работе показано, что задачу построения САПР ДПП необходимо рассматривать как задачу структурного синтеза, или задачу принятия решений:

ЗПР = < А, К, Мод, П >, (3) где А - множество альтернатив проектного решения; К = (К1, К2,..., Кn) - множество критериев (выходных параметров), по которым оценивается соответствие альтернативы поставленным целям; Мод: АК, модель, позволяющая для каждой альтернативы рассчитать вектор критериев; П - решающее правило для выбора наиболее подходящей альтернативы в многокритериальной ситуации.

Каждой альтернативе А ставится в соответствие значение упорядоченного множества параметров X = <х1,, х2,..., хn>, характеризующих свойства альтернативы, т.е. имеет место отображение А X, при этом в состав множества X вводятся параметры, характеризующие структуру моделируемого объекта.

Сформулированы проблемы, возникающие при постановке и решении задачи структурного синтеза системы ДПП:

- множество параметров X и множество альтернатив А имеют очень большую мощность; более того, в ряде случаев множество альтернатив А должно рассматриваться как неперечислимое;

- модель Mод не всегда удается представить в формальном виде, так как в ее состав входят параметры и структуры, определяемые только экспертным путем непосредственно в ходе ДПП.

Проведен анализ номенклатуры операций типового технологического процесса ДПП и стандартов в области издательского и полиграфического дела, построена система показателей качества, позволяющая оценивать как промежуточные результаты, так и конечный итог работы. Учтены как количественные, так и качественные показатели, оцененные экспертным путем.

Выполнен анализ критериев показавший, что множество контролируемых параметров обладает избыточностью. Применение факторного анализа позволило свести совокупность отдельных показателей качества продукции ДПП к пяти обобщенным показателям - факторам ( f5(1) и f5(5) ), которые можно рассматривать как вектор критериев (выходных параметров) в задаче построения САПР.

Таблица 1 - Содержательная интерпретация выделенных факторов Факторы Критерии Содержательная интерпретация К1 Семантические ошибки в ходе ДПП, выявляемые f5(1) экспертным путем К2 Параметры качества печати (лпечатная точка) f5(2) К3 Геометрическое соответствие дизайн-макету по f5(3) пропорциям и композиции, определяемое экспертным путем К4 Геометрическое соответствие дизайн-макету по f5(4) формальным параметрам (поля, границы, шрифты) К5 Ошибки, связанные с проблемами переходов между f5(5) операциями и (или) программными пакетами Для полномасштабной характеристики ДПП вектор критериев должен быть расширен за счет стоимостных показателей:

К = (К1, К2, К3, К4, К5, К6) (4) В работе показано, что эффективным способом построения САПР в условиях неопределенности является переход к использованию прецедентов.

Прецедент - это описание проблемы или ситуации в совокупности с подробным указанием действий, предпринимаемых в данной ситуации или для решения данной проблемы. Общий подход к построению прецедентов в составе интеллектуальных систем (и САПР, в том числе) состоит в следующем:

- выявление ключевых факторов для классификации прецедентов, установление их соотношения;

- организация базы прецедентов, механизма ее индексации и схемы извлечения прецедентов.

Показано, что функциональный подход к моделированию ДПП позволяет получить описание прецедента с точностью до рамочных требований, однако этого недостаточно для построения САПР ДПП. В настоящей работе использован подход, основанный на декомпозиции целевой функции.

Анализ выделенных в работе свойств технологической среды (С1)Ц(С7) и вектора критериев качества продукции ДПП (4) показал, что в ДПП вместо единичной работы или операции в качестве элементарной планируемой части процесса можно использовать технологическую проблему (ТПр). Тогда процесс ДПП - обработка потока ТПр, последовательность принятия решений по их устранению. При этом ТПр считается устраненной, если ее результат соответствует вектору критериев (4).

Множество ТПр представим точками отрезка [0, Z] действительной оси, упорядоченными по возрастанию сложности, причем плотность вероятности f(z) появления ТПр z[0, Z] убывает с ростом z. Соответствующую функцию распределения обозначим через z F z = f d. (5) ( ) ( ) Тогда качество готового документа можно характеризовать через обобщенный показатель Y1, Y1 = f (z)m(z)dz, (6) Zгде Z0[0, Z] - подмножество ТПр, устраненных в готовом документе, а m(z) - функция, задающая относительную важность ТПр различного типа для конкретного документа.

Обозначим подмножество ТПр, которые могут быть решены на i-м АРМ, через Сi[0, Z], и назовем его специализацией АРМ. Это подмножество, очевидно, определяется программно-аппаратными возможностями АРМ, а также компетенцией работающего на АРМ сотрудника. В общем случае специализации разных АРМ могут пересекаться, т.е. Ci Cj 0, i j. Тогда эффективность работы i-го АРМ со специализацией Сi может быть представлена через количество ТПр, решенных за рабочее время tiw :

V = tiw f z dz. (7) ( ) Ai Вектор критериев (4), а также эквивалентный ему обобщенный показатель Y1 (6) характеризуют качество готового документа, но не затраты на его подготовку.

Можно определить затраты на содержание i-го АРМ со специализацией Сi,, куда входят стоимость оборудования и программного обеспечения, а также зарплата сотрудника, как Ei = ci Ci, (8) ( ) где Ci длина отрезка Сi. Соответственно, затраты на подготовку (т.е.

( )Ц себестоимость) готового документа можно представить как Y2 = Ci. (9) ( ) ci i Тогда критерий эффективности системы ДПП формируется на множестве выходных параметров Y = {Y1, Y2}. В общем виде, без учета размерных коэффициентов, можно представить его как разность Y = Y1 - Y2, (10) а задачу построения ДПП - как задачу экстремизации Y( - Y2. (11) ) extr R { } Как показано в работе, для конкретного документа f(z) заранее неизвестно, т.е. f(z) велико, и на АРМ со специализацией Сi может поступить ТПр, для решения которой требуется специализация более высокого уровня (например, более высокая компетенция сотрудника или более сложное оборудование). Поэтому требуется включить в состав параметров управления {Х}, которыми располагает проектировщик ДПП, структурный параметр Х4, характеризующий варианты компенсации текущих f(z) за счет задания структуры взаимодействия между АРМ.

В работе определены субфакторы, оказывающие влияние на формирование глобального прецедента через совокупность управляющих параметров ДПП {X}={X1, X2, X3, X4}:

- X1=I, где I - число специализаций АРМ {Сi}, i=1, Е, I;

- X2 - параметр, характеризующий выбранное распределение затрат на содержание АРМ {сi}, i=1, Е, I, для ДПП с распределением вероятности появления ТПр f(z);

параметр Х3, определяющий пару (пары) АРМ, между которыми должна быть организована модификация структуры взаимодействия;

- параметр Х4, определяющий тип структуры взаимодействия для выбранной пары АРМ (см. табл. 2.9).

Содержательный анализ ДПП позволил построить набор вариантов организации взаимодействия между АРМ в случае возникновения коллизий, представленный в таблице 2.

Таблица 2 - Типовые варианты организации взаимодействия между АРМ Значение Характер распределения Способ синтеза структуры ДПП Х4 компетенций по ТПр Х4 =1 Подмножество ТПр, решаемых i-м АРМ полностью решает приходящие к АРМ, соответствует границам его нему ТПр (лконвейерная сборка) компетенции Ai Х4 =2 В выполняемой i-м АРМ работе Допускается частичное перекрытие есть ТПр, выходящие за границу работ путем уменьшения рабочего его компетенции Ai; разрешено времени (i+1)-го АРМ на время консультироваться у сотрудника с консультаций более высокой компетенцией Ai+1.

Х4 =3 В выполняемой i-м АРМ работе Вводится дополнительный контур есть ТПр, выходящие за границу обработки ТПр: АРМ с компетенцией его компетенции Ai; при этом Ai+1 диагностирует проблему и передает обработка ТПр может быть ее на АРМ с компетенцией Ai, а затем, разделена на диагностику и в соответствии с типом проблемы, решение, которые требуют проверяет полученное от Ai решение различных компетенций.

Существенно, что варианты X4 должны быть реализованы только за счет перераспределения ресурсов внутри ДПП. Оценим условия адекватного распределения ресурсов между АРМ, а также определим решающие правила для запуска каждого из построенных вариантов организации взаимодействия между АРМ. Для определенности будем при этом вместо (11) будем использовать условие Y1=Y2. (12) Учитывая определение задачи построения САПР (3), легко видеть, что вышеупомянутые условия правомерно рассматривать как варианты модели Мод, связывающей параметры управления ДПП с критерием решения задачи ДПП.

В работе показано, что для преодоления неопределенностей в структуре и параметрах ДПП формируемые прецеденты должны представляться не в алгоритмической, а в сценарной форме, Каждый прецедент является сцеплением сценариев, включающим типичный ход событий и альтернативные ходы.

Для локального АРМ локальный прецедент, который задает множество локальных сценариев, формируемых исполнителем на АРМ непосредственно в ходе выполнения ТПр, определяется в виде рамочных условий:

(У1) задается место конкретного АРМ в общей структуре ДПП с помощью функциональных моделей в нотации IDEF максимально возможной детализации;

(У2) на основе декомпозиции глобального критерия Y (10) по структуре модели для конкретного АРМ задается значение локальных критериев, которые требуется реализовать при решении всех ТПр в пределах специализации АРМ.

Глобальный прецедент, в свою очередь, определяет рамочные требования для выбора локальных прецедентов, т.е. совокупность АРМ и условия их взаимодействия.

В работе показано, что большинство переменных прецедентов задаются в номинальной или нечеткой шкале с небольшим количеством градаций (в том числе в бинарной шкале). Достаточно большая доля выделенных факторов сказывается на выборе параметров локальных прецедентов, следовательно, выполняется непосредственно исполнителем, работающим на конкретном АРМ. Таким образом, классификация глобальных прецедентов определяется небольшим числом ключевых факторов, что существенно упрощает организацию базы прецедентов и ее индексацию.

Построен алгоритм (А1) формирования глобального прецедента при решении общей задачи построения САПР ДПП (3).

В результате применения алгоритма (А1) могут быть сформированы несколько вариантов структуры ДПП, соответствующих различным значениям {X}, т.е. необходима адаптация найденного прецедента к целевым показателям конкретного ДПП.

В работе описана модель вариантов организации взаимодействия между АРМ в виде троек решающее правило - реализуемая структура взаимодействия АРМов - поддерживающая модель перераспределения ресурсов в таблице 3.

Рисунок 2 - Алгоритм (А1) Параметр доп определяется содержанием материалов, поступающих на обработку в ДПП, т.е. с точки зрения САПР является внешним параметров и в связи с этим помещается в корень дерева.

Таблица 3 - Структура взаимодействия АРМ, поддерживающая модель перераспределения ресурсов Решающее правило Структура взаимодействия Модель перераспределения ресурсов Х3=f x - f x доп ( ) ( ) f x dxf x dx ( ) ( ) ci+1 Ai+Ai (13) АРМi АРМi+1 = (16) i ci i+D Х3=f x - f x >доп ;

( ) ( ) f x dx ( ) BCAB B Ci Ci+1 i+1 = 1- (17) АРМi АРМi+1 2 B BD (14) f x dx ( ) A C Х3=f x - f x >доп ;

( ) ( ) i+1 = f x m x -1 dx ( )( ( ) ) B F(x)=f(x)m(x), АРМi АРМi+ x: m(x)(18) (15) BD AB DB (АРМi+1) f x dx f x dx ( ) ( ) BA Для более обоснованного принятия решения в отдельных узлах дерева решений требуется снижать уровень неопределенности описания ДПП, которое возможно реализовать двумя путями: снижение чувствительности структуры и параметров ДПП, а также адаптация параметров технологического процесса за счет механизмов обратной связи.

Разработан алгоритма (А2) применения прецедентного подхода при решении общей задачи построения САПР ДПП.

В работе сформулированы эвристические правила для уточнения структуры глобального прецедента для конкретного документа:

(П1) звенья, охваченные наибольшим числом контуров обратной связи, должны обрабатывать ТПр минимально возможной номенклатуры, но максимальной сложности;

(П2) при адаптации глобального прецедента к требованиям конкретного документа структура взаимодействия выходных звеньев ДПП должна быть по возможности сохранена; адаптацию целесообразно проводить за счет подстройки структуры взаимодействия входных звеньев ДПП, а также параметров ДПП в целом.

Рисунок 3 - Алгоритм (А2) Третья глава посвящена проектированию программного обеспечения, проведена экспериментальная проверка эффективности предложенных методов, алгоритмов и моделей.

Для реализации САПР ДПП предприятия приборостроительной отрасли была выбрана событийная архитектура программного обеспечения. При событийном подходе программный продукт реализуется не как последовательный процесс, а в виде набора функций-обработчиков, вызывающихся в ответ на возникновение событий.

Когда программа запускается в операционной среде, поддерживающей ее выполнение, регистрируются обработчики событий. Каждый раз, когда происходит определенное событие, операционная среда формирует объект события.

Рисунок 4 - Системная архитектура При реализации СППР использзовался язык C# на уровне бизнес-логики, фреймворк.NET и библиотеки ZedGraph.dll и TabControlEX.dll для организации доступа к данным и формирования объектов предметной области.

Методика исследования эффективности применения СППР для разработки структуры АРМ состояла в следующем: в ходе технологического процесса фиксировалось количество ТПр, выявленных и устраненных на конкретном АРМ, а также переданных на обработку на другие АРМ и полученных от них в соответствии со структурой ДПП. В ходе обработки полученных данных для них вычислялись основные статистические показатели.

Поступающие на обработку материалы содержательно группируются по типам обрабатываемых документов (см. таблица 4).

Таблица 4 - Структурирование по типу документа № группы Основание для группирования 1 Специфика - присутствуют фотографии, к которым предъявляются повышенные требования по качеству печати 2 Специфика - присутствуют сложные схемы, выполняемые в специализированных пакетах 3 Специфика - присутствуют сложные конструкции из спецсимволов 4 В исходных материалах возможны проблемы вставки объектов Таблица 5 показывает распределение ТПр по обрабатывающим АРМ и по сформированным группам документов. В таблице 6 приведены относительные величины объема работ, выполняемых обрабатывающими АРМами по сформированным группам документов, а также сводные оценки. В таблице учтены также ТПр, обрабатываемые несколькими АРМами в режиме возвратов, консультаций, использования специализированного оборудования других АРМ и т.п.

Таблица 5 - Значения параметра распределения ТПр, [(печ. знаков)-1] ДПП в целом АРМ 1 АРМ 2 АРМ Группа 1 185 407 654 7Группа 2 223 547 950 7Группа 3 216 526 931 7Группа 4 219 383 1470 9Среднее значение и 21111 46672 1014295 784среднеквадратическое отклонение (СКО) Коэффициент вариации, % 5,2 15,5 29,1 10,Таблица 6 - Распределение объема работы над группами документов по АРМ (отн. ед.) АРМ 1 АРМ 2 АРМ 3 Совместная работа Группа 1 0,456 0,283 0,214 0,0Группа 2 0,410 0,236 0,300 0,0Группа 3 0,410 0,232 0,296 0,0Группа 4 0,571 0,148 0,234 0,0Среднее значение и СКО 0,4640,013 0,2240,049 0,2610,038 0,0520,0Коэффициент вариации, 0,028 0,219 0,146 0,1% Несмотря на семантически разнородный характер материалов, поступающих от авторов, коэффициент вариации значений по группам документов для ДПП в целом достаточно мал (см. табл. 5, графа 2), Это можно объяснить удачным выбором принципов группирования входных материалов.

В результате исчезает необходимость специализации АРМ по типу поступающих материалов, что упрощает организацию ДПП.

Коэффициент вариации при обработке различных групп материалов имеет высокие значения на начальных стадиях ДПП и снижается к окончанию ДПП (таблица 5, графы 3Ц5). Иначе говоря, за счет выбора структуры ДПП устраняется зависимость параметров хвоста распределения ТПр от семантики обрабатываемого материала.

Коэффициенты вариации объема работ по группам материалов для различным АРМов сравнительно невысоки (таблица 6, графы 2Ц4), что говорит о равномерной загрузке АРМ в ходе ДПП.

Достаточно мал объем работ, соответствующий совместной работе над ТПр (таблица 6, строка Среднее значение и СКО). Это позволяет, с одной стороны, получить количественные оценки параметра доп при формировании структуры ДПП алгоритм А2), а с другой стороны - установить для соответствующего АРМа адекватный режим оплаты (например, аренда, фриланс и пр.). Тем самым упрощается и удешевляется организация ДПП в целом.

Таким образом, на экспериментальном материале продемонстрирована достаточно низкая чувствительность ДПП, сформированного по предложенным в работе алгоритмам, к вариациям статистических характеристик обрабатываемых документов, что может служить показателем эффективности разработанной САПР ДПП, а также подтверждает правильность основных теоретических положений, сформулированных в диссертационной работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ - Проведено исследование организации процесса ДПП на предприятии и показано, что он реализуется в условиях действия случайных факторов (неопределенностей).

- Выделены группы случайных факторов, действующих на процесс ДПП:

связанные со свойствами среды интерфейсных операций, с передачей результатов ДПП на печать и со свойствами программных продуктов.

- Показано, что задача построения САПР ДПП должна ставится как задача принятия решений.

- Разработан метод построения САПР ДПП: определены альтернативные решения, критерии выбора решения, модель, позволяющая для каждой альтернативы рассчитать вектор критериев, и решающие правила.

- Определены альтернативные решения в виде иерархически организованной структуры прецедентов.

- Проведен факторный анализ, позволивший выделить шесть обобщенных показателей - критериев выбора решения (прецедента).

- Построена модель, описывающая взаимосвязь между альтернативами и критериями.

- Разработан алгоритм формирования прецедента при решении общей задачи построения САПР ДПП (построены решающие правила).

- Разработан алгоритм параметрической адаптации прецедента к текущим условиям ДПП.

- Разработано программное обеспечение - СППР ДПП, реализующее предложенный метод и алгоритмы на его основе - Произведена апробация полученных результатов в ООО Производственно-коммерческая фирма РТД и в ФГБОУ ВПО СПбНИУ ИТМО.

ПЕРЕЧЕНЬ ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Н.Ф. Гусарова, А.В. Загороднева, Р.В. Иванов, Г.О. Котелкова (Артемова), В.В. Крюков, А.В. Маятин, Ф.А. Смирнов Базовые принципы разработки сетевых интеллектуальных игр как средства привлечения будущих специалистов в ИТ // Труды Международных научнотехнических конференций Интеллектуальные системы (AISТ08)и Интеллектуальные САПР(CADЦ2008). Научное издание в 4-х томах. - М: Физматлит, 2008. Т. 3. - С. 135Ц12. Гусарова Н.Ф., Котелкова Г.О. (Артемова), Синицын В.А., Смирнов Ф.А. Координация управляющих воздействий при формировании профессиональной компетентности в программировании // Научнотехнический вестник СПбГУ ИТМО. - Вып. 56. - СПб, 2008. - С. 111-13. Ермакова Е.Ю., Котелкова Г.О. (Артемова) Решение задачи структурирования материалов журнала Научно-технический Вестник на основе построения онтологии // Сборник тезисов VI Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых. - СПб, 2009. - Выпуск 6. - С. 456 - 44. Иванов Р.В., Артемова Г.О. Особенности формирования технического задания на разработку и внедрение информационно-справочной системы, поддерживающей открытый специализированный бизнес-процесс // Сборник тезисов VII Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых. - СПб, 2010. - Выпуск 1. - С. 169 - 15. Артемова Г.О., Гусарова Н.Ф., Иванов Р.В. Системный подход к функциональному анализу предприятия и разработке проекта реинжиниринга для сертификации // Proceedings System Analysis and Information Technologies 12th International Conference, SAIT 2010, Kiev, Ukrain, 2010 pp.46-6. Агаркова Н.В., Артемова Г.О. Гусарова Н.Ф. Система поддержки принятия проектных решений для документирования научнотехнической информации // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - Вып. 1 (77). - СПб, 2012. - С. 128-1Тиражирование и брошюровка выполнены в учреждении Университетские телекоммуникации 197101, Санкт-Петербург. Кронверкский пр. Тел. (812) 233-46-69 Объем 1,0 у.п.л.

Тираж 100 экз.

Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям