Введение к работе
Актуальность темы. Современные информационно-измерительные зистемы (ИИС) представляют собой сложные, многофункциональные средства, которые широко используются в различных отраслях народного хозяйства при автоматизации научного эксперимента, сознании контролирующее технологических систем, систем автоматизации технологических процессов.
Быстро развивающаяся технологическая оаза определяет постоянное увеличение типов измерительных устройств, расширение их бункциональных возможностей. Возрастает число контролируемых физических параметров (измерительных сигналов), постояшто повышается требования к темпам и качеству разработок ИИС.
По этим причинам задача определения приборного состава ИИС іля организации оптимального относительно принятого критерия ка-іества измерительного эксперимента представляется сложной техни-іеской проблемой.
Полный перебор проектных вариантов, не эффективен даже при сравнительно небольших размерах множества возможных решений, а іри больших размерах просто нереализуем. В связи с этим, разра-5отка специальных методов целенаправлеішого поиска наилучшего іроектного решения с учбтом всех различных характеристик системы і отсевом бесперспективных вариантов уже на ранних стадиях про-жтирования становится- веб более актуальной.
Одним из наиболее трудных этапов многопараметрической опти-шзации приборного состава ИИС является выбор номенклатуры изкэ-штельных средств и конкретизация их технических характеристик. Зту задачу позволяет решить система, ориентированная на базу из-юрительных данных (ВИД), включающая в себя формирование концеп-;уального уровня БИД, алгоритмы анализа данных и алгоритмы определения оптимального решения. В связи с этим, возникает необхо-дамость разработки алгоритмического обеспечения задач оптимиза-даи номенклатуры измерительных средств, основанного на использо-шнии баз данных.
Цель работы - разработка алгоритмов выбора оптимального ре-іения, анализ возможных критериев эффективности, разработка кон-іептуального уровня БИД, определение структуры нижнего уровня іанннх, разработка алгоритмов анализа БИД, рассчитанных на ре-
- г -
шение задачи оптимизации в многомерном пространстве.
Методы исследования. В работе использованы методы теории множеств, комбинаторные методы, методы дискретного программирования и математического моделирования. При создании БИД использован реляционный принцип организации баз данных
Научная новизна.
-
Разработана общая методика решения задач определения оптимальной номенклатуры измерительных модулей (ИМ) по выбраннш. пользователем критериям эффективности.
-
Предложен метод и алгоритм анализа ограничений и області допустимых решений, в основе которых лежит метод жадного алгоритма и метод последовательного анализа вариантов. Разработан* алгоритмы определения оптимального решения с использованием метода жадного алгоритма.
-
Предложена классификация возможных критериев эффективности, на основе которой сформулированы типовые задачи параметрической оптимизации номенклатуры ИМ.
-
Предложена концептуальная модель БИД, ориентированна) на применение алгоритмов оптимизации и включающая в себя всі ИМ, способные принять участие в измерительном эксперименте.
-
Разработаны алгоритмы анализа характеристик ИМ и алгоритм формирования концептуального уровня БИД.
-
Предложена модель ИМ, как основа унифицированного пред ставлення средства измерения в БИД, предполагащая единообразно! описание всех возможных параметров и оценок качества в различны режимах работы. В основе такой модели лежит проведенная авторої классификация метрологических и общетехнических характеристи средств измереішя, вошедших в БИД.
-
Предложен подход к классификации ИМ, который положен основу информационной организации и структуры нижнего уровн БИД, позволяющий формально определить всо основные классы ИМ установить между ними функциональные связи.
Практическая ценность. I. Результаты работы являются теоре тнческой основой для создания программного обеспечения автомата зированного выбора оптимальной номенклатуры измерительны средств на этапе структурного проектирования ИИС.
2. Использование разработанных методов и алгоритмов позве ляет за счгт решения ряда оптимизационных задач обеспечит
обоснованность конструктивных и технологических решений.
3. Разработанная в работе методика монет быть использована
при решении любой задачи определения номенклатуры средств изме
рения:
при оптимизации метрологического парка предприятий;
при оснащении цехов и лабораторий;
при прогнозировании использования имевдихся и закупки новых средств измерения и т.д.
4. Предложенная структура ВИД позволяет эффективно исполь
зовать оптимизационные алгоритмы при проектировании MUG, обеспе
чивает удобное расширение и развитие систем.
б. Измерительные данные, образующие нижний уровень ВИД, носят ішформационннй характер и могут быть использованы при организации электронного справочника средств измерений.
Внедрение результатов. Результаты работы были внедрены в: I) НЖЭТУ (оптимизация номенклатуры ИС по заданным критериям эффективности; 2) АО "Экобазис" (измерительно-вычислительная система сбора и обработки измерительных, данных передвижной лаборатории для экологического мониторинга).
Вез внедрения подтверждены соответствующими актами. Экономический эффект от внедрения в НИИЭТУ одной оптимизационной задачи составляет 70 тыс.руб. в ценах марта 1992 г. Годовой экономический эффект от внедрения одной передвижной лаборатории зко-контроля составляет 2,37 млн.руб. в ценах марта 1993 г. (доля разработок автора составила 7%).
Апробация работы. Научные и практические результаты докладывались и обсувдались на Всесоюзной научно-технической конференции "ИМС-9І" (Санкт-Петербург, 1991).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 печатных работы, в том числе две депонированные рукописи, статья, тезисы на Всесоюзной научно-технической конференции.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырйх разделов с выводами, заключения, списка литературы, включающего 102 наименования, и 6 приложений. Основная часть работы изложена на 129 страницах машинописного текста. Работа содержит 6 рисунков, 3 таблицы.
- A -