Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Анализ состояния экспертизы проектов и задачи исследования II
1.1. Экспертиза проектов как объект исследования II
1.2. Опыт применения математических методов и ЭВМ для совершенствования экспертной деятельности 14
1.3. Анализ автоматизированных информационных систем 22
1.4. Цель, задачи и методика исследования 30
Выводы по главе
ГЛАВА 2. Исследование процесса экспертизы проектов 35
2.1. Анализ процесса управления экспертизой проектов 35
2.2. Исследование специфики экспертной деятельности при анализе и оценке проектов 41
2.3. Анализ информационного обеспечения 46
2.4. Основные направления совершенствования процесса экспертизы 50
Выводы по главе 56
ГЛАВА 3. Разработка метода проектирования интерактивной системы для экспертных органов 59
3.1. Разработка состава функций и структуры интерактивной системы 59
3.2. Процедура табличного проектирования информационной структуры и алгоритмов функционирования интерактивной системы 68
3.3. Анализ способов задания модели управления диалогом 76
3.4. Разработка процедуры секвенциального описания модели управления диалогом 87
Выводы по главе 95
ГЛАВА 4. Методическж рекомендации по проектированию и оценке экономической эффективности интерактивной системы "экспертиза" 97
4.1. Определение состава функций интерактивной системы 97
4.2. Организнция информационного обеспечения 99
4.3. Проектирование модели взаимодействия пользователя с ЭВМ 104
4.4. Рекомендации по применению табличного описания основных этапов проектирования системы 109
4.5. Рекомендации по выбору области применения метода проектирования интерактивных систем 115
4.6. Методика оценки и расчет эффективности применения интерактивной системы 118
Выводы по главе 125
Заключение 127
Литература 131
Приложения 142
- Опыт применения математических методов и ЭВМ для совершенствования экспертной деятельности
- Исследование специфики экспертной деятельности при анализе и оценке проектов
- Процедура табличного проектирования информационной структуры и алгоритмов функционирования интерактивной системы
- Рекомендации по применению табличного описания основных этапов проектирования системы
Введение к работе
В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" предусматривается: "Усилить ответственность министерств, ведомств, органов экспертизы, проектных, конструкторских и научно-исследовательских организаций за обеспечение высокого технического и экономического уровня проектов, правильное определение сметной стоимости строительства".
Постановлением от 4 мая 1973 г. Совет Министров СССР обязал Госстрой СССР обеспечить проведение экспертизы проектов и смет на высоком научно-техническим уровне с тем, чтобы строящиеся по этим проектам предприятия, здания и сооружения ко времени их ввода в действие были технически передовыми и имели высокие показатели по производительности труда, себестоимости и качеству продукции, отвечали по условиям труда современным требованиям и обеспечивали выпуск новых видов продукции. Актуальность совершенствования экспертной деятельности еще более возросла в связи с выходом Постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 30 марта 1981 г. "0 мерах по дальнейшему улучшению проектно-сметного дела".
Экспертиза проектов промпредприятий, зданий и сооружений является завершающим этапом проектирования и существенно влияет на повышение качества проектно-сметной документации (ПСД) и эффективность капитальных вложений в целом. Вместе с тем ускорение темпов научно-технического прогресса, возрастание сложности проектируемых объектов и ограниченные сроки рассмотрения проектов усложняют процесс экспертизы и требуют поиска новых методов и средств повышения эффективности и технико-экономического анализа проектных решений.
Следует отметить, что экспертные органы проделали значительную работу по выполнению поставленных задач. С 1973 по 1982 г.г. в 1,5 раза выросло количество рассмотренных проектов и повысилась обоснованность экспертных заключений. Много внимания уделяется совершенствованию процесса экспертизы, разработке методических и инструктивных материалов. Разработано и утверждено руководство по составлению экспертных заключений, выпущен отраслевой норматив CH-2I3-73, определяющий порядок проведения экспертизы и устанавливающий требования к составу и содержанию экспертной деятельности.
Анализ результатов работы экспертных органов показал, что существует ряд объективных трудностей, мешающих повышению эффективности работы экспертов. Например, при отборе проектов на экспертизу, рассматриваемых в порядке выборочного контроля, эксперты Главгосэкспертизы Госстроя СССР не располагают достаточно полной информацией о проектах, которые необходимо вызвать на проверку их качества. В силу этого, большинство (60-75%) рассмотренных в порядке выборочного контроля проектов возвращаются без замечаний и предложений по улучшению проектных решений, что существенно снижает эффективность работы экспертных органов в целом.
Экспертная деятельность может быть представлена как процесс переработки информации при принятии решений о качестве проекта и в связи с этим важнейшей задачей является совершенствование обслуживания экспертов на всех уровнях управления качеством проектов. Процесс экспертизы основан на сопоставлении данных проекта с аналогами, эталонами и нормативами; на контроле правильности инженерных расчетов; на проверке обоснованности применения отобранного оборудования, технологических процессов и источников сырья. В связи с отсутствием в экспертных органах специальной информацион-
ной службы, на сбор и подготовку необходимой информации у экспертов уходит значительная часть времени, отпущенного на рассмотрение проекта, а принимаемые ими решения часто основываются на неполной информации.
Экспертиза проекта заканчивается комплексной оценкой его качества и формированием заключения. Следует отметить, что резко усложнившиеся объекты проектирования потребовали разработки новых методов анализа проектов, способных учесть возросшее количество связей в объекте и многокритериальный характер оценки качества проектов. В экспертных органах накоплен положительный опыт применения новых методов оценки качества проектов с использованием ЭВМ.
Изучение ряда работ показало, что предложенные методы направлены на совершенствование отдельных этапов экспертизы и не обеспечивают комплексный анализ качества проектов /20,28,29,84,87,94/. В то же время некоторые автоматизированные методы требуют от эксперта представления слишком большого объема исходных данных об объекте, о предпочтениях различных оценок критериев, что получить в реальной практике невозможно /19,74,82/. Следует отметить также несовершенную организацию применения автоматизированных методов оценки. В настоящее время применение методов производится в итерационном цикле: эксперт-подготовка данных-расчет на ЭВМ-передача результатов-эксперт. Наличие промежуточных звеньев резко снижает оперативность получения результатов и создает психологические барьеры при использовании машинных расчетов.
Проблема повышения оперативности и достоверности информационного обслуживания экспертизы проектов ставит задачу создания и внедрения автоматизированной информационной службы, ориентированной на специфику работы экспертных органов. При разработке такой системы необходимо учитывать следующие особенности экспертной де-
ятельности:
неформализованный характер методов принятия решений в процессе управления качеством проекта;
сложные алгоритмы анализа и оценки проектных решений, которые не подлежат полной автоматизации;
высокая динамичность и большой объем информационных потоков в органах экспертизы.
Автоматизированная информационная система для совершенствования управления процессом экспертизы, как показали научные и экспериментальные исследования, должна обладать средствами оперативного диалога эксперта и ЭВМ, иметь простой и удобный язык запросов к системе, обеспечивать обслуживание существующих средств автоматизации экспертной деятельности.
Разработка информационной системы должна обеспечивать методологическое единство экспертных органов разных уровней управления за счет распространения накопленных сведений об эталонных показателях проектов, прогрессивных технических решениях и методах управления качеством проектов.
Отсутствие опыта создания автоматизированных систем экспертизы потребовало проведения научных и опытно-конструкторских разработок. На основе анализа экспертной деятельности необходимо было выбрать направления применения ЭВМ, разработать функциональную, информационную и процедурную модели процесса экспертизы, определить структуру и состав оперативной информационной системы, создать математическое обеспечение реализации сложной модели взаимодействия эксперта с ЭВМ в реальном масштабе времени.
Особое внимание в исследовании уделялось анализу языковых проблем взаимодействия с ЭВМ. Ряд авторов считает языковую проблему важнейшей для эффективной работы автоматизированных систем
/48,97/. Выбор ограниченного естественного языка общения и лингвистический анализ конструкций этого языка на ЭВМ является гарантией реального использования разработанных средств в практике экспертизы. В работе установлено, что экспертам необходим естественный язык общения с ЭВМ, ограниченный тематикой экспертной оценки цроектов, который является наилучшей формой для начальной стадии работы, т.к. устраняет психологические барьеры взаимодействия с новой техникой и позволяет пользователю сконцентрировать внимание на алгоритме решения задачи.
Целью диссертационной работы является совершенствование управления процессом экспертизы проектов на основе применения ЭВМ
.эффективности, для повышения'экспертных органов и качества проектных решений.
Методологической основой является марксистско-ленинская диалектика, определяющая общее направление и методы решения задач исследования. В работе использовались: методы системного анализа и системотехники, метод конечных автоматов, методы инженерного анализа.
Научная новизна работы состоит в исследовании экспертизы как процесса переработки технико-экономической информации о соответствии проекта заданным требованиям. Разработана новая информационная схема управления процессом экспертизы по единой методологии на всех этапах принятия решений от анализа моделей экспертизы до программирования исполнительных модулей автоматизированной системы экспертизы ПСД.
Впервые рассмотрена и обоснована возможность применения интерактивных систем для совершенствования процесса экспертизы и аппарата секвенциального (специального языка булевых функций) описания конечных автоматов для проектирования и анализа модели диалога интерактивной системы.
Достоверность научных положений обоснована:
достаточным объемом обработанной информации о процессе экспертизы, о методах проектирования и результатах функционирования интерактивных систем различного назначения;
обобщением результатов внедрения ЭВМ в органах экспертизы;
результатами сравнительных расчетов эффективности применения разработанных методов описания модели диалога эксперта с ЭВМ;
апробацией предлагаемых методов проектирования оперативных диалоговых режимов в конкретных условиях разработки и эксплуатации интерактивной системы экспертизы ПСД.
Практическим выходом работы являются: организационная, функциональная, информационная и процедурная модели процесса экспертизы; основные направления совершенствования процесса экспертизы на основе применения ЭВМ; структура и состав математического обеспечения интерактивной системы "Экспертиза"; многоуровневый язык взаимодействия конечного пользователя-эксперта с информационной системой в процессе решения экспертных задач; методические рекомендации по разработке автоматизированной информационной системы "Экспертиза" .
Разработанные автором методы построения интерактивных систем использованы при разработке автоматизированной системы "Экспертиза" в рамках создания АСУ Госстроя СССР, что дало значительный экономический эффект при экспертизе десятков промышленных предприятий. Метод табличного описания входов-выходов программных блоков использовался при проектировании многоцелевой информационной системы, внедренной в Кузбассгипрошахте Минуглепрома СССР, что позволило получить экономический эффект 119 тыс.руб.
Материалы исследований были использованы для подготовки Постановления Госкомтруда СССР, Госстроя СССР, ГКНТ СССР и секретариата
ВЦСПС "0 ходе работы министерств по обеспечению учета требований и нормативных материалов по НОТ при проектировании предприятий, технологических проектов и оборудования и мерах по ее улучшению" от 31 декабря 1982 года.
Разработанный в диссертации метод проектирования автоматизированных систем успешно применен при создании системы контроля за ходом проектирования важнейших объектов, функционирующей в институте Промстройпроект Госстроя СССР.
Основное содержание диссертации отражено в 10 опубликованных статьях. По материалам работы издано методическое руководство по созданию автоматизированной информационной системы "Экспертиза".
Основные положения диссертации обсуждены и получили одобрение на ряде всесоюзных и республиканских конференций, совещаний и семинаров.
Результаты исследований систематически докладывались на заседаниях комиссии по научной организации труда Главгосэкспертизы Госстроя СССР. Опыт внедрения ЭВМ при экспертизе проектов и смет приводился в ежегодных обобщениях результатов экспертизы, направляемых в Совет Министров СССР.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 120 наименований, б приложений и изложена на 141 странице машинописного текста, включая 18 рисунков и II таблиц.
Автор выражает искреннюю благодарность д.т.н., проф. Петренко Е.В., д.т.н. Чавкину A.M., к.э.н. Ткаченко О.С, к.т.н. Митей-ко А.И., к.т.н. Карунину Л.Б., к.т.н. Панченко В.А., к.т.н. Ильину Н.И., к.т.н. Ванду Л.Э. и другим за консультации, материалы и помощь в подготовке, оформлении и практической реализации результатов диссертационной работы.
Опыт применения математических методов и ЭВМ для совершенствования экспертной деятельности
Проблема автоматизации процесса оценки проектных решений вызывает в настоящее время повышенный научный интерес. Это объясняется тем, что традиционные методы оценки уже не обеспечивают возросшие требования к качеству проектов и исчерпали возможности по нахождению оптимальных решений в сложных ситуациях. В настоящее время возникла необходимость в новых методах повышения эффективности экспертной деятельности.
Анализ процесса экспертизы показал, что задачи оценки качества проектов можно разделить на следующие классы /61/:
1. Выбор предпочтительного варианта (решения).
2. Установление веса коэффициентов, критериев, решений и т.д.
3. Определение логической связи между следствием и причиной принятия решений.
Такое представление является основой для разработки автоматизированных методов оценки проектных решений.
Рассмотрим вопросы применения автоматизированных методов в зависимости от класса решаемых задач и способа свертки критериев оценки.
Наиболее типичным классом задач оценки является анализ и выбор варианта из некоторого множества. Так как количество вариантов (в том числе и идеальных) бывает иногда чрезвычайно велико /18/, то с целью сужения области допустимых вариантов используют метод контрольных цифр. Например, показатели проекта или его вариантов по себестоимости продукции не должны превышать установленных в данной отрасли нормативов. При этом качественные показатели оценки, такие как степень загрязнения окружающей среды, определяются технологическими нормативами и контролируются высотой труб для выброса газообразных отходов или размерами очистных сооружений. Знание и использование нормативов при оценке является эффективным средством устранения явных просчетов и недостатков в проектных решениях. Автоматизация этого подхода требует разработки развитой информационной системы для обеспечения экспертов необходимыми данными по широкому классу запросов. Метод контрольных цифр является наиболее простым средством оценки и эффективен на первом этапе уяснения проектных решений. В то же время этот метод не позволяет выявить пути совершенствования проектных решений, а лишь ограничивает множество допустимых решений, не указывая возможности выбора наилучшего.
Рассматривая проект, эксперт мысленно изменяет его исходные показатели, вырабатывает новые проектные решения и прослеживает результаты изменений на характеристики объекта в целом. При этом возникают как бы новые варианты, оценить которые также необходимо по многим критериям. В ряде случаев общее количество вариантов столь велико, что эксперт не в состоянии их оценить по всему множеству критериев. В этом случае целесообразно сузить количество вариантов, отбросив заведомо неприемлемые, что позволяет сделать хорошо известный метод "компромиссов Парето" /18/. С помощью этого метода можно отбросить проекты, значения показателей которых не удовлетворяют эксперта. "Компромиссы Парето" находят применение в выборе перспективных технологических решений и предварительной оценке проекта. Однако данный метод не обеспечивает лучшего варианта. Конечно, детальное изучение минимального количества вариантов дает эксперту интересную и важную информацию, но не позволяет ему сделать окончательный выбор.
Ряд методов, изложенных в /18,29,92/, позволяет сделать выбор одного варианта из множества по совокупности критериев. Методы основаны на эвристических закономерностях процесса экспертной оценки и используют элементы математической статистики, математической логики, методы корреляции и теорию распознавания образов. Наиболее распространенным, является метод системотехнической оценки проектов /29/, основанный на формировании эталонных значений показателей по совокупности статистических исходных данных. С помощью процедур свертки показателей и ранжирования по полученному интегральному критерию, метод позволяет оценивать проект с учетом принятых решений по экономической, технологической и строительной части проекта. Представляет интерес попытка авторов объективизировать весовые коэффициенты показателей с помощью ранговой корреляции. Этот метод нашел широкое применение в экспертных органах и показал высокую эффективность для оценки типовых проектов.
С помощью ЭВМ и новых методов в Главгосэкспертизе Госстроя СССР с 1976 по 1980 г.г. была осуществлена оценка качества 95 проектов строительства промышленных предприятий. Это позволило более глубоко проанализировать основные технические решения рассмотренных проектов, выявить пути их совершенствования и обеспечить экономический эффект от внедрения в 55,1 млн.руб. Опыт использования новых автоматизированных методов оценки проектов показал, что поиск необходимых проектов-аналогов занимает значительную часть всего объема работ. Трудоемкость этой процедуры препятствует широкому внедрению ЭВМ в практику экспертной работы. Кроме того возникает промежуточное звено между экспертом и ЭВМ, что является психологическим барьером для использования результатов машинной оценки. Устранению этих недостатков поможет создание автоматизированной информационной системы, предназначенной для ввода, накопления, хранения и выдачи данных о проектах. В условиях централизованного банка данных время : поиска и выбора проектов-аналогов сведется ко времени выбора их на машинных носителях, т.е. к нескольким минутам.
В Главгосэкспертизе рассмотрены также многие проекты строительства угольных и рудных шахт с использованием новых методик Центрогипрошахта Минуглепрома СССР и Гипроцветмета Минцветмета СССР, предусматривающих применение ЭВМ для определения экономического и технического уровня проектов. Методы основаны на системно-структурном подходе и интегральной оценке качества угольных шахт /92/. Как и в предыдущих методах интегральный критерий качества формируется в результате свертки важнейших показателей проекта. Критерий определяется как квадратичная сумма среднеарифметических отклонений эталонных и фактических значений показателей качества проектов шахт. Такое определение позволило избавиться от сведения критериев к одному, а через значения весовых коэффициентов дало возможность учитывать влияние каждого показателя на безразмерный интегральный. Этот подход дал разработчикам интересные побочные результаты, необходимые для понимания связи между критериями оценки и качеством проекта. Определив состав критериев оценки и проранжировав их по частоте использования, авторы выявили следующие основные показатели: производительность труда, рентабельность шахты, приведенные затраты, удельные затраты, сметная стоимость строительства, себестоимость продукции, фондоотдача. Анализ показал, что наибольшего удельного веса достигают показатели сметной стоимости строительства (49-55%) и удельных затрат (17-20%) /92/.
Исследование специфики экспертной деятельности при анализе и оценке проектов
В последние годы особенно ярко выявляются принципиальные изменения в самом характере деятельности эксперта, его роль в создании проектов строительства (реконструкции) предприятий, формируются новые требования к его профессиональным знаниям, навыкам и общей эрудиции. Особенность работы эксперта заключается в том, что ему приходится в процессе экспертизы проанализировать обилие связей между множеством элементов проекта, между системой предприятия и средой, между условиями и сроками строительства, между технологией работы предприятия и результатами этой работы. Так, например, в сложной системе шахты мы сталкиваемся со множеством элементов с меняющимися связями и условиями работы. При этом ошибки и просчеты в проектах на строительство (реконструкцию) предприятий приводят в дальнейшем к коренным изменениям проектных решений, удорожанию и удлинению сроков строительства.
Техническое перевооружение промышленности, укрупнение и объединение, повышение единичной мощности предприятий, комплексов и агрегатов предъявляют новые, высокие требования к проектам. Отсюда становится понятной необходимость совершенствования процедуры работы экспертов, дающих оценку качества этих проектов и определяющих соответствие проектов современным требованиям.
Трудность проведения экспертизы проекта на строительство предприятия состоит в том, что эксперту в кратчайшие сроки необходимо : выявить структуру и основные свойства этого предприятия как системы; определить функции системы на "входах" в ответ на принятую 42 технологию, конфигурацию предприятия и возможные изменения окружающей среды, в условиях строительства и эксплуатации предприятия; вскрыть глубокий и сложный внутренний процесс создания современного предприятия; оценить становление идей проекта, строительства и развития предприятия в отношении между разделами и частями проекта, между наиболее существенными переменными системы и в их связях; оценить уровень инженерных и объемно-планировочных решений и технико-экономических показателей проекта; определить роль проекта в развитии отрасли. Кроме этого,в процессе проведения экспертизы проверяют технико-экономическое обоснование и эффективность основных проектных решений, достижение поставленных в проекте целей и задач. В условиях большой неопределенности приходится определять разумные цели и приемлемые способы измерения результатов, а также выбирать методы оценки влияния факторов, которые не могут быть точно выражены количественно. Наиболее ярко специфика экспертной деятельности проявляется при рассмотрении проектов на строительство горных предприятий.
Проект горного предприятия невозможно в полной мере подразделить на технологическую и строительную части, так как горно-проходческие работы и связанные с ними другие производственные процессы (вентиляция, водоотлив, подземный транспорт) являются, с одной стороны, составными частями строительного производства, а с другой - элементом технологического процесса, обеспечивающего эффективное использование производственных мощностей и освоение предприятием проектных технико-экономических показателей работы. Работа горного предприятия в целом характеризуется взаимодействиєм производственных процессов в очистных забоях и в сети капитальных и подготовительных выработок. В результате взаимодействия этих подуровней шахты, как системы, образуется фактический уровень показателей работы горного предприятия. Под влиянием производственных процессов при строительстве и эксплуатации шахты, под действием окружающей среды происходит изменение конфигурации сети и параметров горных выработок, вскрывающих и подготавливающих шахтное поле. В этом проявляется связь схемы вскрытия и подготовки как основных элементов сложной системы шахты с производственными процессами и изменениями условий строительства и эксплуатации горного предприятия.
Проведение экспертизы проектов горнодобывающих предприятий предполагает поиск различных вариантов проекта, имея конечной целью улучшение производства и создание предприятия, удовлетворяющего современным требованиям. При этом учитывается влияние различных переменных системы горного предприятия и критерии эффективности (мощность предприятия, удельные и приведенные затраты, сроки строительства, нагрузки на забой и др.). Предпочтение отдается экономическим критериям эффективности: снижению стоимости и сроков строительства, повышению производительности предприятия. В то же время учитываются вопросы безопасности, наличие рабочих нужной квалификации, мощности строительных организаций в районе и др., поскольку эти вопросы рассматриваются при экспертизе как ограничения, имеющие экономический характер. При проведении экспертизы проектов горных предприятий осуществляется поиск компромисса между конечной экономической целью и ограничениями, имеющими в конечном счете тоже экономический характер.
Качество проектов промышленных предприятий при их экспертизе оценивается в различных аспектах. В одном случае, например, качество понимается как функциональное единство существенных свойств предприятия; в других - как множество свойств, органически связанных между собой законом взаимодействия; в третьем случае под качеством понимается целостная характеристика предприятия как сложной системы с определенной структурой. Качество проектов условно отождествляют с уровнем технических решений по основным разделам проекта, рассматривают с точки зрения соответствия постановлениям директивных органов, техническим условиям, нормам, инструкциям, сопоставляя при этом затраты на создание предприятий со спектром ожидаемых технико-экономических показателей работы предприятий.
Разные варианты понимания "качества" проектов при их экспертизе предполагают объективность, но в то же время по содержанию они отличаются друг от друга и это определяется подходом, различными методами.
Следует отметить, что при экспертизе проекта эксперт всегда выделяет наиболее существенные переменные объекта проектирования, обуславливающие принятие решений, при сравнении представленных вариантов проекта и отдает предпочтение одним из них на основе интуитивного сопоставления, сопровождая свои рассуждения таблицами и описанием, а иногда небольшими инженерными расчетами. В основном его задача сводится к сопоставлению целей проекта, проверке достигаемости этих целей, правильности целей и путей их достижения в их взаимной увязке. Эксперт по-разному экспертирует проект, но последовательность его действий может быть описана в виде определенной процедуры. Отсюда становится ясным, что для решения вопроса о возможной области применения ЭВМ при экспертизе проектов целесообразно разработать функциональную модель работы эксперта. Функциональная модель экспертизы включает полный перечень вопросов, подлежащих проверке при рассмотрении проекта с увязкой последовательности их рассмотрения и группировкой по следующим основным функциям процесса экспертизы: анализ состава ПСД, основных характеристик и ТЭП проектируемого предприятия; анализ обеспечения предприятия ресурсами, оборудованием, стройматериалами и рабочей силой; анализ технологических, транспортных и строительных решений; оценка динамики функционирования и возможности развития объекта строительства; контроль за выполнением рекомендаций экспертизы; оценка тенденции развития отраслей, экономического и технического уровня проектов. Исследование функциональной модели выявило чрезвычайно сложный характер методов оценки качества проектных решений, показало необходимость учета интуиции и опыта эксперта при их разработке /118/.
Процедура табличного проектирования информационной структуры и алгоритмов функционирования интерактивной системы
Сложность организации взаимодействия между пользователем и ЭВМ определяет необходимость поиска новых подходов к проектированию структуры и алгоритмов функционирования интерактивной системы. Основная задача состоит в том, чтобы наглядно и содержательно описать исходную, промежуточную и выходную информацию системы и организовать последовательную детализацию алгоритма функционирования математического обеспечения. Целесообразно использовать привычные формы представления данных, например, в виде двумерных таблиц /54/, которые можно без изменения структуры обрабатывать на ЭВМ.
Табличное описание применяется как на внешнем (постановка задачи), так и на внутреннем (программирование) этапах проектирования. При постановке задачи разрабатывается концепция и структура системы, определяются необходимые формы ввода-вывода, формируется состав исполнительных функций системы и разрабатывается язык взаимодействия с ЭВМ. Решение этих задач сводится к ответу на следующие вопросы:
- что должна делать система;
- каков состав и структура информации, необходимой для пользователя;
- каковы формы представления данных;
- как распределить функции обработки данных между пользователем и ЭВМ. На внешнем этапе закладываются решения, которые в целом определяют эффективность функционирования интерактивной системы. В связи с этим необходимо ответить на поставленные вопросы и представить информацию в табличной форме. Структура таблиц (см. рис. 3.4) включает: описание и атрибуты объектов; ключевые слова и служебную информацию; форматы ввода-вывода; состав кодов функции интерактивной системы; условия управления диалогом; форматы языка обучения пользователя. Фрагменты таблиц описания системы приведены в приложении 3.
Взаимодействие между экспертом и информационной системой происходит с помощью запроса определенных функций. Состав функций, определяющий возможности системы по вводу, поиску и корректировке данных приведен в приложении 2.
Функции обработки данных являются общими для всех информационных систем. Однако особенность системы "Экспертиза" состоит в том, что эти функции ориентированы на гибкое их использование в реальном масштабе времени, обеспечивают формирование запросов по различным критериям, с широким спектром возможностей управления выводными форматами. Состав функций и критериев обработки данных определен из структуры и характера информации в базах данных системы.
Проектирование баз данных основано на описании объектов хранения и их атрибутов. С этой целью формируется таблица описания атрибутов объектов (см. приложение 3, табл. 2), в которой выделяются две группы параметров:
- служебные;
- информационные.
Примером служебных параметров служат размерность и наименование атрибутов, а функциональных - их экстремальные значения, используемые для контроля вводимых данных.
Описание объектов и их атрибутов используется для разработки языка взаимодействия с ЭВМ. Как показало исследование проблем организации взаимодействия пользователя с ЭВМ, в экспертных органах целесообразно использовать многоуровневый язык запросов к системе "Экспертиза". Для объединения процедур обработки запросов с разных уровней языка предложен алгоритм приведения к единой . нормализованной форме запроса. Напомним, что в системе приняты три уровня языка общения с ЭВМ: форматированный, ограниченный естественный и кодовый. Алгоритм преобразования запросов с форматированного и кодового уровня на нормализованный представляет собой устранение комментариев или специальных символов-разделителей. Такой алгоритм не представляет методологической сложности и в работе не рассматривается.
Алгоритм приведения запроса с ограниченного естественного языка к нормализованному виду состоит в перекодированииключевых слов, устранения синонимии и омонимии и дополнении входной фразы. Перекодировка включает формирование кода функции из ее наименования в привычной для эксперта формулировке. При этом используются следующие правила кодирования: наиболее часто употребляемые в названиях функций слова кодируются от I до 10; типам функций (ввод, вывод, редактирование) назначаются значения 300,400,450; оставшиеся слова кодируются по частоте использования от II и выше. Код функции получается путем вычитания из кода типа функции кодов слов-наименования и заносится в табл. 4 приложения 3. Завершающим этапом внешнего описания системы является опре 72 деление форм ввода запросов и ввода сообщений. Как отмечалось, "Экспертиза" ориентирована на дисплейные средства общения, поэтому форматы ввода-вывода проектируются с учетом физических ограничений экрана дисплея. При определении состава форматов учитываются типы и структура данных, необходимость обучения пользователя работе с ЭВМ и язык общения. Разработанные форматы сведены в табл. 5,6 приложения 3.
Организация управления диалогом между пользователем и ЭВМ основана на расчленении процедуры решения экспертных задач на законченные этапы поиска и обработки данных. В главе 2 данной работы показано, что экспертные задачи основаны на процедурах обработки информации, из которых можно строить алгоритмы решения задач.
Представляем модель управления диалогом в виде графа, где вершины - функции, а ребра - условия перехода от одного режима работы системы к другому, безусловные переходы по командным запросам и т.д. Каждая вершина графа имеет описание в виде одной или нескольких таблиц размером с экран дисплея. Условия перехода сводятся в табл. 8 приложения 3, составлением которой завершается внешнее проектирование интерактивной системы.
Рекомендации по применению табличного описания основных этапов проектирования системы
Комплексное описание входов-выходов исполнительных модулей является обязательным и завершающим этапом проектирования интерактивной системы. Появление этого этапа обусловлено сложностью алгоритма функционирования системы и необходимостью обеспечения высокой оперативности диалога с ЭВМ, что может быть достигнуто лишь оптимальными программными решениями.
Напомним, что разработчик, пройдя рассмотренные выше этапы проектирования, имеет: обоснованный состав функций системы; структуру и состав информационного обеспечения; состав и функции исполнительных программных модулей; перечень управляющих воздействий и формализованное описание модели управления системой. Задача этапа табличного описания состоит в том, чтобы представить всю необходимую информацию в табличном виде, указав, при каких условиях она используется. Последовательность этапов табличного описания приведена на рис. 4.4.
В соответствии с основными этапами проектирования выделяем два типа таблиц /115/. Первый тип включает описание "внешнего" этапа проектирования при постановке задачи и определении основных характеристик интерактивной системы. Содержание таблиц второго ти па определяется спецификой программной реализации системы, составом и структурой математического обеспечения, принятой моделью диалога и системой кодирования функций системы.
Первый тип таблиц включает: описание состава и структуры информации; описание функций системы и форматов ввода-вывода; описание режимов работы системы. Табличное описание информации предусматривает следующую группировку данных: описание объектов; описание реквизитов объектов; описание ключевых слов и служебных сообщений. Описание функций системы и форматов ввода-вывода предусматривает формирование следующих таблиц: кодов и наименований функций; форматов входных запросов; форматов выходных сообщений. Заполнение таблиц производится при разработке состава функций системы, определении требований к языку и структуре запросов, разработке удобных форматов ввода-вывода с учетом ограничений технических средств взаимодействия. Описание режимов работы системы является завершающим этапом "внешнего"проектирования и включает формирование следующих данных: режим и условия диалога; форматы кадров обучения; последовательность переходов с одного уровня языка на другой. Таблицы заполняются в процессе постановки задачи и определения информационных процедур решения экспертных задач. Формирование таблиц второго типа предполагает наличие опре 112 деленной концепции построения программного обеспечения, разработанной в результате данного исследования и изложенной в 3 главе диссертации. Таблицы второго типа содержат: описание машинных форм хранения данных; описание организации выводимой информации в ЭВМ; описание управляющей информации. При разработке табличных форм хранения данных проектируется структура информационных массивов ,и полей программного и информационного обеспечения системы. Важнейшими таблицами описания машинных форм хранения являются: форматы хранения данных в информационной базе системы; форматы полей ввода запросов. Описание форматов хранения данных в базе данных основывается на представлении информации в виде информационно-характеристических таблиц. В связи с этим все виды данных интерактивной системы следует организовать по форме, указанной в главе 2 данной работы.
Форматы полей ввода запросов определяются составом функций и структурой сообщений языка взаимодействия пользователя с ЭВМ. При разработке форматов необходимо обеспечить естественность построения фраз языка запросов, структурное единство входных сообщений с разных уровней языка, минимальный состав ограничений на синтаксис и максимальную типизацию правил построения форматов различных функций системы.
На этапе описания машинных форм хранения выводимой информации следует разработать:
форматы запросов к банку данных;
форматы вывода служебной информации.
Под форматами запросов к банку данных понимаем структуру списков параметров, передаваемых в ВД для выполнения определенных функций. Причем состав функций системы и банка данных не однозначны. Список функций системы ориентирован на задачи экспертов, а функции ЕД определяются задачами поиска ввода и редактирования данных.
Форматы вывода служебной информации необходимы для сообщения пользователю результатов аварийной обработки запроса на всех этапах его прохождения в системе и для уточнения некорректно сформулированного запроса. Форматы могут иметь произвольную структуру и определяются самим пользователем в зависимости от объема и типа выводимых данных, и от ожидаемой реакции пользователя.
Завершающим этапом табличного описания интерактивной системы является подготовка следующих управляющих сйстемы:
описания состояния запроса;
описания кодов выполняемых функций;
описания ошибочных ситуаций;
описания форматов входных запросов;
описания форматированных запросов;
описания логики диалога.
При формировании структуры таблицы состояния запроса необходимо учитывать:
