Введение к работе
Постоянное усложнение разнообразных проектируемых объектов и интенсификация их внедрения в производство выдвигает за-іачу совершенствования как средств автоматизации проектирова-іия (АЛ), так и организации процесса проектирования (ПП). Осо-іое значение имеют вопросы комплексирования средств АП в еди-іуп систему і
В силу ряда причин большее внимание уделялось разработке «дельных компонентов САПР: методов проектирования, программ-ю-алгоритмической базы, средств хранения, обработки и переда-и данных, диалоговых интерфейсов пользователя, совершенство-іанию аппаратных средств. В этих направлениях достигнуты зна-1ительные успехи. В гораздо меньшей степени исследованы особенности архитектуры САПР и процессов автоматизированного про-ктирования, отсутствуют инструментальные средства для модели-ования ПП. Такие инструментальные средства полезны на различие этапах жизненного цикла САПР: эскизного проектирования,. інедрения, модификации существующей системы.
Особое значение в области АП тлеют различные элементы далтации ее компонентов к изменениям проектной среды, особен-юстям проектируемого объекта, квалификации пользователей. Ра-ота по формированию адаптируемых к определенным изменениям шпонентов САПР ведется в нескольких направлениях: разработка добных графических и текстовых интерфейсов пользователи, соз-ание инвариантных средств ведения баз данных, совершенствование математических моделей объектов проектирования (ОП) и про-ктирующих алгоритмов, создание интегрированных по глубине и ирине САПР, совершенствование автоинтерактивной стратегии роектирования. интеллектуализация САПР.
Большинство из рассмотренных направлений адаптации связа-:о лишь с реконфигурацией архитектуры САПР на уровне программ-о-информационных компонентов. Тем не менее, проблемам аппа-атной и системной реконфигурации САПР уделялось недостаточное нимание. Обязательным условием реализации данной концепции вляется строгая унификация и стандартизация всех программных аппаратных компонентов. Комплексирование подсистем в этом лучае должно осуществляться с помощью стандартных информаци-
- г -онных, программных, лингвистических и физических интерфейсов. Возможность комбинирования стандартно-сопрягаемых программно-аппаратных компонентов позволяет создавать всевозможные варианты САПР. Реализация этой концепции даст возможность выв-рать архитектуру наиболее подходящую по технико-экономическим параметрам к условиям эксплуатации системы..
Для реализации этой концепции помимо залокенных в системе возможностей ее реконфигурации необходимы инструментальные средства исследования архитектуры САПР и ПП. Такие средства должны стать мощным инструментом разработчика или администратора САПР, а также использоваться в качестве тренажера для подготовки системотехников в области создания средств АП.
Таким образом, актуальными задачами современного развития САПР являются исследование процесса автоматизированного проектирования, создание моделей типовых компонентов САПР, разработка способов формирования гибких (адаптируемых) архитектур САПР, разработка инструментальных средств комплексировани» САПР и обучения системотехников-разработчиков САПР.
Целью диссертационной работы является теоретическое обобщение, классификация и формализация базовых ресурсно-процедурных компонентов САПР, разработка графовых, сетевых, лингвистических и имитационных моделей ПП, направленных на создание инструментальных средств формирования гибких архитектур САПР и обучения системотехников-разработчиков средств АП.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:
. 1) Анализ процесса автоматизированного проектирования и ресурсов САПР на основе системного подхода.
-
Обобщение и систематизация типовых ресурсно-процедурных компонентов САПР и построение моделей типовых стратегий проектирования.
-
Разработка методики сравнительного анализа архитектур САПР, соответствующих различным стратегиям проектирования.
-
Разработка ресурсно-процедурных имитационных моделей процесса проектирования в терминах языка PRO-сетей.
-
Создание языка системотехника-разработчика САПР, включающего описание проектной среды, объекта проектирования, ресурсов САПР и процесса проектирования.
- a -
-
Формирование библиотеки типовых проектных процедур и базы данных моделей компонентов САПР.
-
Реализация разработанных моделей в виде диалоговой автоматизированной системы исследований процесса проектирования.
-
Разработка процедуры исследования процессов автоматизированного проектирования и формирования архитектур САПР, перестраиваемых для заданных условий применения.
-
Создание методики автоматизированного обучения системотехников-разработчиков САПР.
Методы исследования основываются на теории сложных систем, теории математических моделей и моделирования, теории множеств, теории графов, теории вероятностей и методах математической статистики, теории планирования и принятия решений, теории искусственного интеллекта, методах системного, струк-шшого и модульного программирования.
'НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ
-
Разработаны способы формирования перестраиваемой архитектуры САПР, отличающиеся от известных наличием средств имитационного моделирования процесса автоматизированного проекти-ювания, средств сбора и накопления статистической информации і обеспечивающие гибнув технологию проектирования и высокую :тепень адаптации САПР к среде и объектам проектирования.
-
Предложена и теоретически обоснована методика систем-юго анализа процесса проектирования, проведена классификация иловых операционных компонентов процесса на различных иерар-ических уровнях для формирования типовых стратегий и ыаршру-ов проектирования, обеспечивающих минимизации временных и тоимостных затрат на различных этапах жизненного цикла САПР.
3. Созданы обобщенные ресурсно-процедурные модели процес-
а проектирования, представленные на языке PRO-сетей, отличаю-
иеся от аналитических, информационных, описательных, графовых
эделей большей степень» наглядности и гибкости»№ отражающие
зобенности (свойства.) процесса проектирования'.
І. Разработан язык системотехника-разработчюса САПР, сличающий описание характеристик объекта и процесса автомати-фованного проектирования и ресурсов САПР на требуемом для )делироваиия уровне детализации и обеспечивающий'комплексиро-
- і -
вание средств автоматизации проектирования.
5. Проведена классификация ресурсных и процедурных компонентов интегрированных и экспертных САПР РЭА и создана БД ресурсов САПР н библиотека модзлеГ* типовых проектных процедур.**
8, Разработана методика активного обучения системотехников -разработчиков САПР, основанная на применении имитационного эксперимента, позволяющая активизировать знания обучаемого. акцентировать его внимание на особенности функционирования не отдельных компонентов САПР, а всей системы в целом, выработать профессиональные навыки системотехника.
Практические результаты работы.
-
На основании комплексного использования полученных результатов разработана и реализована диалоговая система исследования процессоа проектирования (АСНИ ПП). состоящая из диалогового процессора, базы данных моделей компонентов, библиотеки моделей типовых проектных процедур, подсистемы имитационного моделирования и подсистемы представления оценок качестве процесса проектирования и архитектуры САПР, и позволяющая проводить эксперименты на. стадиях создания, внедрения, эксплуатации и реконфигурации САПР.
-
Разработан лингвистический подход к коштлексированию средств автоматизации проектирования, основанный на профессионально-ориентированном языке системотехника-разработчика САПР.
-
Сформулирован и систематизирован комплекс технико-экономических оценок качества процесса проектирования и эффективности функционирования САПР, предоставляющий инженеру-системотехнику возможность осуществлять сравнительный анализ архитектур САПР на различных этапах жизненного цикла систем проектирования.
-
Предложен и реализован в учебном процессе метод автоматизированного обучения разработчиков САПР, основанный на принципах системно-деятельностного обучения, позволяющий в течение небольшого интервала времени выработать у обучаемых профессиональные навыки быстрой и научно-обоснованной оценки ситуации и принятия решения по формированию архитектуры САПР.
Реализация результатов работы. Теоретические . и практические результаты работы использовались в трех научно-исследовательских работах, выполненных на кафедре САПР СПбГЭТЛ
- 5 -І986-1992 гг. Разработанная автором система диалогового автоматизированного исследования процессов проектирования использовалась для формирования архитектуры комплексной САПР печатних плат и БИС, для формирования архитектуры комплексной САПР машиностроения и их адаптации и условиям работи нескольких предприятий.
Разработанная система формирования гибких архитектур САПР и предложенная автором методика обучения d течение ряда лет используется для проведения курсового и дипломного проектирования на кафедре САПР СПбГЭТУ.
Результаты диссертационной работы внедрены на предприятиях и вузах страны. Акты, подтверждающие внедрение и экономическую эффективность, приведены в диссертации.
Апробация работы. Результаты диссертационной работи докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:
Международной конференции "Computer Aided Control Systems. Design4, Алма-Ата, 1989; Всесоюзной научно-методической конференции "Научномстодические основа применения электронно-вычислительной техники, автоматизированных систем управления и проектирования и автоматизированных обучающих систем в учебном процессе". Рига. РИИГА. 1987; Ш-ей Всесоюзной научно-технической конференции "Методы синтеза типових модульных систем обработки данных", Кишинев, 1988; Всесоюзной научно-методической конференции "Комплексная компьютеризация учебного процесса в высшей школе", Ленинград. 1939; Зональных научно-технических конференциях "Автоматизация конструкторского проектирования РЭА и ЭВА", Пенза, 1986, 1987; Республиканской научно-практи- ческой конференции " Разработка и внедрение робототехнических комплексов и ГПС", Йошкар-Ола, 1987; III-ем Межотраслевом научно-техническом совещании-семинаре "Интеграция систем целевой подготовки кадров, автоматизации проектирования и гибкого про-аоводства РЭА", Москва. 1987; 1-ой школе-семинаре "Моделнрова-ни& вычислительных систем и сетей". Бердянск. 1986; Ш-ем Иа -«отраслевом научно-техническом совещании- семинаре "Интеграция систем целевой подготовки кадров-, автоматизации проектирования м. «гибкого, производства РЗС", Ереван. МАИ, 19Є8; научно-технический, конференциях профессорско-преподавательского состава
СЛбГЭТУ І936-1992ГГ. '.
Публикации, По материалам диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 3 научных статей, остальные - тезисы докладов международной и республиканских конференций.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов с выводами, заключения, списка литературы, включающего 134 наименования, и одного приложения. Основная часть работы изложена на 150 страницах машинописного текста. Работа содержит 47 рисунков и 3 таблицы.
