Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ. Казахстан является аграрной республикой. В валовом национальном доходе республики доля сельскохозяйственной (с/х) продукции составляет ежегодно до пятидесяти процентов. Интенсификация с/х производства в республике Казахстан, техническое перевооружение с/х и обеспечивающих предприятий, осуществляемые в целях повышения производительности труда, выдвигают в качестве одного из главных направлений комплексную автоматизацию организационно-экономических и технологических процессов (ТП) управления отраслями агро-промышленного комплекса (АПК).
В качестве центральной задачи комплексной автоматизации процессов управления с/х производством в республике предложено считать задачу создания единой системы информационно-вычислительного обслуживания АПК и интегрированных АСУ различного уровня и назначения, обеспечивающих согласованное взаимодействие различных звеньев АПК в процессе достижения поставленных целей и получения необходимых конечных результатов.
Перспективным направлением ее решения является разработка единой методологии проектирования АСУ сельскохозяйственного производства (СХП), базирующейся на совокупности взаимосвязанных формальных моделей и методов поэтапного проектирования типовых модульных систем обработки данных (СОД), начиная с диагностического анализа существующих систем управления и завершая отладкой и внедрением программного и информационного обеспечения этих систем. Использование типовых проектных решений в АСУ СХП основано на особенностях сельскохозяйственного производства и существовании общих стандартных требований к объектам автоматизации. .
Использование формальных моделей и методов анализа и синтеза
рафов и аналитических моделей производственных процессов; введены понятия структурно-технологического и природно-климатического резервов, с использованием которых решены задачи оперативного реп-ланировалия с/х производства в условиях чрезвычайных ситуаций природного характера.
Полученные теоретические результаты использованы для решения практических задач разработки оптимальных структур типовых модульных АСУ СХП, имеющих важное народнохозяйственное значение.
Разработанные теоретические положения, модели, методы, и алгоритмы адаптивного анализа и синтеза по сравнению с ранее используемыми методами проектирования, ориентированными в основном на индивидуальную разработку и опыт разработчиков, позголяют формализовать, алгоритмизировать и автоматизировать основные операции процесса проектирования оптимальных типовых модульных СОД в АСУ СХП.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Разработанные в диссертации методологический подход, модели и методы синтеза оптимальных типовых модульных АСУ СХП позволяют на основе формализованного анализа технологий решения множества задач функциональных подсистем АСУ синтезировать оптимальную типовую структуру программного и информационного обеспечения по общесистемным и минимаксным критериям оптимизации. Использование разработанного комплекса методов, алгоритмов и программ адаптивного анализа и синтеза типовых модульных АСУ позволяет снизить трудоемкость и приведенные общие затраты на их разработку и внедрение, в зависимости от уровня типовости систем, в 5-Ю раз.
Разработанные методы, алгоритмы и программные средства могут Сыть использованы при создании типовых модульных АСУ СХП в научно-исследовательских институтах, проектных организациях и вычис-
-&-
лителькых центрах, разрабатывающих, внедряющих и эксплуатирующих системы обработки данных и методы их автоматизированного проектирования.
ВНЕДРЕНИЕ. Эффективность разработанных в диссертационной работе моделей и методов анализа и синтеза типовых модульных АСУ СХИ подтверждена положительным опытом их широкого использования при проектировании автоматизированных систем различного уровня и назначения в Казахстане, России, Узбекистане. При непосредственном участии автора они внедрены при разработке следующих типовых АСУ: система информационно-вычислительного обслуживания для Президиума Казахской академии с/х наук и ВЦ Министерства с/х республики Казахстан, типовая информационно-управляющая система с/х научно-исследовательского института (НИИ зернового хозяйства, НИИ земледелия, НИИ картофелеводства и овощного хозяйства, НИИ овце-Еодства и т.д.), типовая АСУ коллективных хозяйств (колхоз "Красное знамя", колхоз им. Апдабергенова и т.д.), АСУ АПК "Джетсу", АСУ НПО "Целинсельхозмеханизация" и др.
Использование разработанных моделей и методов позволило существенно сократить временные и стоимостные затраты на проектирование и внедрение АСУ СХЛ, повысить их функциональные характеристики, в целом официально подтвержденный экономический эффект от внедрения разработанных моделей и методов составил свыше 37,1 млн. рублей и 10,06 млн. тенге.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на XIII Всесоюзной школе-семинаре по вычислительным сетям, Москва-Алма-Ата,1988 г.; Всесоюзной конференции "Измерительная и вычислительная техника в управлении производственными процессами в АПК", Ленинград, 1988 г.; Республиканской научно-технической конференции "Роль науки и техники в
-b -
типовых модульных АСУ СХП позволяет алгоритмизировать и соответственно автоматизировать технологию проектирования, отладки и внедрения этих систем.
Общее время и затраты на разработку и внедрение АСУ СХП с использованием предложенных методов и средств анализа и синтеза типовых модульных СОЛ сокращается в 5-10 раз в зависимости от степени их сложности и уровня типовости.
Большие масштабы работ по созданию и внедрения АСУ СХП в Казахстане, необходимость разработки и развития теоретических основ, моделей и методов формализации и автоматизации этапов их проектирования обусловливают высокую актуальность выполненных научных исследований.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью диерертационной работы является создание теоретических основ, моделей и методов проектирования и внедрения типовых модульных АСУ СХП в республике Казахстан и их использование для разработки АСУ СХП различного класса и назначения.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Основные результаты диссертационной работы получены и математически обоснованы с использованием аппарата теории системного анализа и исследования операций, теории матричного "анализа, теории графов, методов оптимизации и других разделов современной теории управления.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В результате проведенных исследований, ана-'лиза и обобщения опыта проектирования и эксплуатации АСУ различного класса и назначения разработаны теоретические основы, модели и методы анализа и сгл теза типовых модульных АСУ СХП.
Впервые разработаны:
- общий подход и универсальная стратегия типового модульного проектирования и внедрения АСУ СХП, включающая адаптивный анализ наличия общности технологий решения заданного множества задач об-
работки данных, выявление их общих и специфических частей и последующий синтез типовых модульных СОД в АСУ СХП с использованием методов оптимизации. Предложенный подход базируется на понятиях и определениях функционального и типового модуля обработки данных, интегрированного графа технологий , уровней типовости программных модулей и информационных массивов СОД, областей типового и индивидуального проектирования и заключается в последовательном использовании разработанных моделей и методов адаптивного аналига и оптимизации программного и информационного обеспечения модульных СОД. '
методика адаптивного анализа технологий решения множества задач обработки данных,основанная на оперативном сопоставлении в режиме диалога характеристик имеющихся типовых модулей, задач и подсистем с требованиями пользователей к соответствующим компонентам АСУ СХП; результатом адаптивного анализа является дерево функциональной структуры проектируемой системы с выбранными библиотечными аналогами и интегрированный граф и матрица технологии обработки данных;
формализованные постановки задач синтеза оптимальных структур типовых модульных СОД с использованием общесистемных и минимаксных критериев стоимостного, временного и технологического типа применительно к организационным системам полностью централизованного и частично централизованного типового проектирования;
методология планирования и организации системной отладки АСУ СХП, включающая выбор оптимальной стратегии отладки, методов тестирования программных комплексов, основанных на формальном выделении и проверке их магистральных путей;
комплекс взаимосвязанных формализованных моделей планирования с/х производства, основанных на использовании аппарата орг-
- a -
решении народнохозяйственных задач Мангышткского региона",Алма-Ата, Каз. ПГИ, 1990 г.; Научно-техническом семинаре "Состояние и пути решения задач с использованием ЭВМ по повышению эффективности аграрной науки, Алма-Ата, Каз. АСХН, 1991 г.; Научно-технической конференции "Средства и системы автоматизации управления процессами сельскохозяйственного производства", Паланга, 1991 г.; Международной конференции по измерительной технике НТО приборостроителей им. СИ. Вавилова, Москва, 1991 г.; XVII Международной школе-семинаре по вычислительным сетям, Москва-Алма-Ата, 1992 г.; Международной научно-практической конференции "Информация и системный анализ сельского хозяйства в условиях аграрной реформы", г. Переславль-Залесский, 1992 г. ; Конференции "Информационное обеспечение современного сельского хозяйства", Борисполь, 1992 г.; II международной конференции ""Информатизация АПК в условиях многоукладной экономики", г. Тверь, 1994 г.; 1-ой и VI 1-ой Международной конференции "Проблемы управления в чрезвычайных ситуациях", Москва, 1992 и 1994 г.г.
СВЯЗЬ ДИССЕРТАЦИИ С ПЛАНОМ НАУЧНЫХ РАБОТ. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами работ Казахской академии с/х наук по темам: Создание автоматизированной системы научного обеспечения (шифр 20.19), технология информационного обмена (шифр 20.19.03), программно-информационные системы общего назначения для отраслей сельского хозяйства (шифр 20.20).
ПУБЛИКАЦИИ. 'Результаты проведенных автором научных исследований опубликованы в 26 печатных трудах.
СТРУКТУРА и ОБЬ'іИ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения и приложения и содержит 314 страниц машинописного текста, 14 рисунков.
- о -
