Введение к работе
Актхчиьность райсты. Повышение эффективности произьодст-ва и качества выпускаемой продукции невозможно без ішедрекия и постоянного развития систем автоматизированного проектирования (САПР) \і то же время трудпоформалпзуемые этапы процесса проектирования (1ІГІ) плохо поддаются автоматизации и процесс принятия решении mi них целиком лежні на проектировщике. Таким образом, (зо'ініікасі следующее противоречие с одноіі стороны, сокращение сроков и позышение качества проектных работ требуют автоматизации как можно большего числа зтапел проектирования, а с другой стороны, сложность автоматизации этапов проектирования, относящихся к трудноформализуемым в силу их недостаточной определенности, не позволяет успешно решать эти задачи.
Первые попытки формализации процессов проектирования относятся к середине 70-х годов, когда произошло резкое нарастание процессов автоматизации на основе информационной технологии, охватившее не только промышленность, но и банковское дело, торговлю, сферу обслуживания и т.д. Работы этого периода, в том числе Р.И.Солъницеза, В.Хубки, К.Д.Жука и др., отражали общую постановку задан формализации проектных процессов и их моделирования.
В начале 80-ч годов появились работы, направленные не только на построение моделей ПП с целью его анализа, но и на решение задач синтеза, в том числе и автоматизированного. Данный подход к описанию ПП получил развитие в работах Р.И.Солышцева, Ж.Энкарначчо, Э.Шлехгендаля. В.В.Городецкого. Ю.С.Зубкова, Г.В.Орловского и др. Формализация ПП путем имитационного моделирования была предложена В.И.Анисимовым и Ю.Н.Стрельниковым.
В то же время автоматизация ПП на ранних этапах проектирования, в частности на этапе согласования технического задания (ТЗ), встречает значительные затруднения и требует использования нетрадиционных, методов формализации процессов принятия решений. Поэтому данный этап до настоящего времени почти не автоматизирован и осуществляется вручную специалистами в области управления, Заказчиком и Исполнителем, выступающими в роли лиц, принимающих решение (ДПР). Одной из основных задач, решаемых на этом этапе, является "экспрес-сцснка" принципиальной реализуемости ТЗ силами данного проектного предприятия, что связано в первую очередь с необходимостью анализа имеющихся ресурсов (наличие аналогов па разработку, количество специалистов, уровень их квалификации, уровень автоматизации проектных процедур и т.д.) и оценки возможных вариантов организации ПП, исходя из ожидаемой трудоемкости проектных работ. Процесс этот длительный, трудоемкий, требующий
значительных интеллектуальных затрат от всех его участников, особенно б условиях усложнения проектов и ужесточения требований к срокам их реализации.
Из сказанного следует очезидная необходимость усовершенствования труда ЛПР на данном этапе проектирования путем частичной автоматизации их интеллектуальной деятельности, т.е. передачи ЭВМ некоторых функций по принятию решений. Основанием для этого является то, что у опытного руководителя проекта и его консультантов обычно имеются эвристические планы разрешения ситуаций, возникающих в процессе согласования ТЗ. Задача состоит лишь в том, чтобы каким-то образом формализозать эти эвристики. Последнее обстоятельство требует привлечения таких средств и методов, как семиотическое моделирование и использование теории нечетких множеств. Эти методы могут быть положены в основу построения специализированной системы поддержки принятия решений (СППР), которая, являясь составной частью САПР предприятия, позволит Проектировщику оперативно оценивать возможносги проектного предприятия по реализации ТЗ, эффективно устранять противоречия, возникающие между ним и Заказчиком.
К настоящему моменту опыт создания подобных систем для этапа согласования ТЗ практически отсутствует. В связи с этим особую актуальность приобретает задача разработки формальных средств построения СППР, решению которой и посвящена данная диссертационная работа.
Целью работы является разработка математического, информационного, лингвистического и программного обеспечений подсистемы САПР, позволяющей автоматизировать часть интеллектуальной деятельности человека по согласованию ТЗ в процессе проектирования сложного объекта.
Объектом исследования в диссертационной работе является процесс оценки реализуемости ТЗ силами конкретного предприятия, основными составляющими которого являются процедуры поиска аналога проектируемого изделия и экспресс-оценка затрат на проектирование.
Предметом исследования являются вопросы автоматизации процесса принятия решений при согласовании ТЗ на основе совместного использования семиотической и имитационной моделей ПП. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: - анализ существующих подходов к автоматизации труднофор-мализуемых проектных процедур ПП;
-формализация начальных этапов -возможности, подходы, предложения; структура подсиаемы САПР "Согласование технического задания":
- исследование и разработка математического обеспечения под
системы:
- исследование и разработка информационного обеспечения
подсистемы;
исследозаяие и разработка лингвистического и программного обеспечений подсистемы:
применение разработанных средств на начальных этапах проектирования сложного объекта (на примере проектирования бортовой цифровой вычислительной машины).
Методы исследования. В работе использованы методы искусственного интеллекта, элементы теории нечетких множеств, теории графов, методы имитационного моделирования.
Научная новизна работы заключается в следующем.
і - В области создания САПР автором разработана подсистема САПР, позволяющая в значительной степени сократить этап согласования ТЗ за счет автоматизации наиболее трудоемких процедур: процедури; поиска аналога объекта проектирования (ОП), процедуры оценки реализуемости ТЗ и процедуры выбора предпочтительного варианта организации ПП. В основу математического обеспечения разработанной подсистемы, в отличие от аналогичных разработок, положен принцип единого формализованного описания процесса проектирования, объекта проектирования и процесса принятия решении.
-
В области построения моделей представления знаний в работе предлагается комбинированная модель, использующая различные формализмы представления знаний на основе единого формализованного представления декларативных и процедурных знаний - формализма представления отношений и работы с ними.
-
В области построения и работы с базами знаний предложен способ организации базы знаний (БЗ). базирующийся на раздельном использовании базы экстенсиональных знаний (БЭЗ) и базы интенсиональных знаний (БИЗ) и ориентированный на систему программирования (СП) ПРОЛОГ, что позволяет обрабатывать БЗ больших объемов, предотвращая "комбинаторный взрыв".
Практическая ценность диссертационной работы заключается в следующем:
- разработаны алгоритмы и программы, позволяющие: автома
тизировать процедуру поиска аналога ОП в БЗ предприятия, в случае
иаличия нескольких претендентов на аналог - производить ранжирование объектов по степени аналогичности проектируемому; автоматизировать процедуру экспресс-оценки реализуемости ТЗ с учетом имеющихся ка предприятия ресурсов, стоимости и сроков проектирования: автоматизировать процедуру перебора возможных вариантов организации ПП;
- разработана автоматизированная процедура многокритери
ального выбора наиболее предпочтительного варианта организации
ПП, в основу которой положен оригинальный алгоритм обработки
матрицы ранжированных оценок.
- разработана программная реализация входного языка модели
рования, позволяющего строить легкомодифицируемые программы,
значительно сократить время ка заполнение БЗ и обеспечить режим
работы пользователя, адаптивный уровню его подготовки.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на Второй Всесоюзной конференции "Системы автоматического управления" (Москва, МАЙ, 1988), XVII и XVIII межотраслевых научно-технических конференциях, посвященных памяти Н.Н.Острякова (Санкт-Петербург, 1990, 1992), Международных конференциях "Приборостроение в экологии и безопасности человека" (Санкт-Петербург, 1996, 1998), общеинститутских научно-технических конференциях (Санкт-Петербург, ГУАП, 1991-1997).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и приложений. Основная часть представлена на 155 страницах, из них 19 страниц занимают рисунки и 1 страницу - таблица. Библиографический список содержит 117 наименований.
Похожие диссертации на Исследование и разработка подсистемы САПР "Согласование технического задания"
