Введение к работе
Актуальность проблемы. Технологические комплексы с транспортным запаздыванием относятся к достаточно распространенному оборудованию, работающему в различных отраслях промышленности (кожевенной, швейной, автомобильной, пищевой, электронной и т.д.), системы автоматизации которых характеризуются операциями автомагического измерения, обработки, синхронизации движущегося объекта с перенесением обработанной информации и автоматическим управлением работой исполнительных органов.
Объем и сложность современных технологических комплексов, их систем
и подсистем автоматизации в совокупности с системами программного
обеспечения постоянно растут. Успешное функционирование таких систем
решающим образом зависит от нашей способности предварить их создание и
внедрение описанием всего комплекса проблем, связанных с дальнейшей
работой: указанием функций системы, которые должны быть
автоматизированы, определением интерфейсов человек-компьютер, описанием способов взаимодействия системы с ее окружением и т.д..
Практикой установлено, что самым ответственным этапом
проектирования технических систем (ТС) является начальный этап, который слабо формализован и, соответственно, мало автоматизирован.
Одним из методов реализации начального этапа создания ТС, и в том числе системы автоматизации технологических комплексов с транспортным запаздыванием, является имитационное моделирование (ИМ).
В трудах Орловского НИИЛЕГМАШ по автоматизации технологических комплексов с транспортным запаздыванием продолжительное время акцент делался на предпроектное техническое моделирование отдельных операций и исследование таких моделей.
В последнее время в Орловском ГТУ в работах Суздальцева А.И., Светкина СВ., Мосиной Е.В. по автоматизации аналогичных комплексов предпринята попытка создания имитационных моделей отдельных операций (задач-функций) в виде программного продукта с частичной визуализацией процесса в динамике. Эта попытка безусловно прогрессивный шаг в предпроектном моделировании, ускоряющий процедуру получения объективных исходных данных для проектирования. Однако каждая такая модель включает в себя собственную минибазу данных, соответствующие языковые средства и оригинальный пользовательский интерфейс. Создание полной имитационной модели системы автоматизации нового технологического комплекса данного класса из числа созданных и создаваемых описанным образом моделей является бесперспективным занятием из-за специфики языковых средств баз данных и пользовательских интерфейсов этих моделей, приводящим к неоправданно сложным межмодельным связям и, как следствие, к большим временным и интеллектуальным затратам..
Целью работы является повышение эффективности начального этапа проектирования за счет сокращения временных и интеллектуальных затрат на имитационное моделирование систем и подсистем автоматизации технологических комплексов (ТК) с транспортным запаздыванием на базе разработанного единого инструментария, базирующегося на иерархическом
представлении задач-функций системы автоматизации и объектно-ориентированной методологии построения базы данных. Основные задачи исследований;
- проведение анализа и представление систем автоматизации
технологических комплексов (САТК) с транспортным запаздыванием в виде
иерархии задач - функций, образующих специальный класс СА;
- разработка концепции имитационного моделирования САТК с
транспортным запаздыванием;
.- разработка обобщенной структуры базы данных для имитационного моделирования САТК;
разработка пользовательского интерфейса;
разработка и исследование ИМ САТК отдельных ТК данного класса. Методы и средства исследований. При решении диссертационных задач
использовались системный анализ, элементы теории нечетких множеств, методы структурной лингвистики и представление знаний в человеко-машинных системах, теория принятия решений, программные и языковые средства современных компьютерных технологий, персональные компьютеры. Научная новизна работы заключается в следующем.-
впервые сформулирована концепция имитационного моделирования САТК с транспортным запаздыванием, объединенных в специальный класс СА;
в рамках сформулированной концепции разработаны спецификации задач-функций САТК, структура базы данных (БД), специализированная система управления базой данных (СУБД) и пользовательский интерфейс, программная реализация которых' основана на принципах объектно-ориентированного подхода и теории нечетких множеств;
на базе спецификации задач-функций, созданной структуры БД и пользовательского интерфейса разработаны расширенные имитационные модели системы автоматизации технологического комплекса обнаружения и удаления металлических частиц (САТК ОУМЧ) и системы автоматизации технологического комплекса клеймения кож (САТК КК), позволяющие проводить исследование как отдельных, так и объединенных задач-функций;
на основе исследований ИМ САТК ОУМЧ и САТК КК разработаны способ обнаружения и удаления металлических частиц из движущегося материала и способ управления клеймением кож, защищенные патентами РФ.
Практическая ценность и реализация результатов работы
Практическую ценность работы составляют : - разработанные в рамках предложенной концепции БД, СУБД и пользовательский интерфейс, позволяющие быстро в диалоговом режиме строить ИМ СА из класса САТК с транспортным запаздыванием с визуальным отображением динамики функционирования ТК;
- способ обнаружения и удаления металлических частиц в движущемся материале и способ управления клеймением параметров кож.
Результаты работы используются в АО "ОРЛЭКС" при проектировании различных систем автоматизации, в учебном процессе ОрелГТУ для студентов специальности 200820 "Компьютерное проектирование РЭС".
Апробация работы. Основные положения и результаты работы были обсуждены и одобрены на Международной научной конференции "Пользовательский интерфейс в современных компьютерных системах " (г. Орел, ОрелГТУ, 1999), Всероссийской научно-технической конференции "Диагностика веществ, изделий и устройств (г.Орел, ОрелГТУ,1999), а также на научно-технических конференциях в ОрелГТУ 1997- 2000 гг.
Публикации .По материалам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ.
Структура и объем диссертации