Введение к работе
Актуальность темы. Современный уровень информационных, программных и технических средств вычислительной техники позволяет разрабатывать системы различного назначения (для моделирования, проектирования, оперативной оценки параметров систем и т.д.), основанные на единых принципах организации систем, имеющих единое информационное пространство.
Наиболее эффективными для автоматизации различных видов деятельности являются постоянно развивающиеся интерактивные средства, обеспечивающие процессы моделирования, проектирования и анализа объектов в режиме диалога «человек-компьютер». В сложной системе с большим числом разнообразных процедур обработки различных видов информации база данных является её центральным узлом. Интегрированная база данных в современных системах, предназначенных для исследования сложных объектов, представляет собой совокупность различных видов, в том числе графических, типов данных и принципов их организации.
Зачастую при разработке сложных объектов возникает острая необходимость в оперативном определении характеристик объекта и оценки его наиболее критичных параметров. Ситуация осложняется отсутствием данных натурных испытаний и экспериментальных замеров характеристик объектов в связи с необходимостью непосредственного доступа к объекту.
Сложность комплексного математического моделирования и оценки различных характеристик сложных объектов заключается, как правило, в отсутствии единой программной среды моделирования и проектирования. Востребованные в настоящее время программные системы, осуществляющие, например, моделирование локальных радиационных эффектов и позволяющие проводить расчёты по оценке стойкости полупроводниковых изделий, комплектующих бортовую аппаратуру космических аппаратов, мало распространены и практически недоступны.
Таким образом, актуальность темы исследования обусловлена необходимостью разработки математических и программных средств интегрированных систем, позволяющих получать оперативные данные о характеристиках сложных объектов.
Тематика диссертационной работы соответствует одному из основных научных направлений ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» «Вычислительные комплексы и проблемно-ориентированные системы управления».
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка специального математического и программного обеспечения универсальной программной системы с использованием интегрированной
базы данных для оперативной оценки характеристик сложных объектов.
Для достижения поставленной цели в работе определены следующие задачи исследования:
- провести комплексный анализ построения современных систем для исследования сложных объектов с использованием интерактивных средств и интегрированных баз данных;
- разработать специальное математическое обеспечение, включающее специализированную модель для оперативного проведения расчётов с использованием информации об объекте по оценке стойкости полупроводниковых изделий;
- разработать обобщённую структуру человеко-машинной системы, позволяющей оперативно проводить исследования различных сложных объектов, настраивая учитывающую предметную область специализированную часть с использованием интегрированной базы данных;
- на основе системы управления данными проектов предложить организацию и создать программный комплекс, предназначенный для оценки характеристик стойкости полупроводниковых изделий при воздействии отдельных заряженных частиц и позволяющий определить корректность выбора элементной базы.
Методы исследования. В работе использованы методы организации взаимодействия программ, математического моделирования, модульного и структурного программирования, теории баз данных, эволюционных методов и методов компьютерной графики.
Научная новизна работы. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:
- структурная модель универсальной программной системы исследования сложных объектов, отличающаяся наличием в составе инвариантной части, позволяющей проводить интеграцию внешних проектов и специализированной части, учитывающей специфику предметной области;
- интегрированная база данных, отличающаяся хранением различных, в том числе графических, типов данных с возможностью гибкого, многовариантного поиска по информационным полям и загрузки элементов из внешних библиотек;
- модель межмодульной интеграции внешних специализированных комплексов на основе универсальной справочной системы, отличающаяся учётом специфики подсистем и использованием оригинального алгоритма конвертации форматов различных видов данных в рамках общего информационного пространства;
- структура специального программного обеспечения с использованием интерактивных средств человеко-машинного интерфейса, включающего в себя систему управления данными проектов, отличающаяся возможностью оценки корректности выбора элементной базы с учётом локальных радиационных эффектов в полупроводниковых изделиях при воздействии отдельных заряженных частиц космического пространства.
Практическая значимость работы. В работе предложен комплекс программных средств, позволяющий определять характеристики стойкости полупроводниковых изделий к локальным радиационным эффектам при воздействии отдельных заряженных частиц космического пространства (ЗЧ КП), приведены результаты расчётных значений для ряда полупроводниковых изделий отечественного и зарубежного производства с различным схемотехническим и конструктивным исполнением.
Реализация и внедрение результатов работы. В рамках диссертационной работы разработано программное обеспечение «Интерактивная система оперативной оценки стойкости полупроводниковых изделий к локальным радиационным эффектам». Разработанные средства внедрены в деятельность ЗАО «НИИ МЕХАНОТРОНИКИ - АЛЬФА - НЦ», ЗАО «Орбита», ООО «МЭЛ», ОАО НВП «ПРОТЕК» в интересах оценки стойкости радиоэлектронной аппаратуры специального назначения и приняты в опытную эксплуатацию.
Апробация работы. Основные результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: Международной открытой научной конференции «Информационные технологии моделирования и управления» (Воронеж, 2008); ежегодной Международной открытой научной конференции «Современные проблемы информатизации» (Воронеж, 2009 - 2011); Международной открытой научной конференции «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве» (Воронеж, 2010); XI Международной конференции «Информатика: проблемы, методология, технологии» (Воронеж, 2011).
Публикации. По результатам диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. В работах, опубликованных в соавторстве и приведённых в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: [3] - обобщение информации для построения математической модели сложных объектов; [4] - использование интерактивных средств при построении автоматизированных систем; [5, 7] - разработка математической модели и программного обеспечения сложных объектов; [8, 9] - предложена концепция универсальной программной системы исследования сложных объектов с использованием интегрированной базы данных; [6] - разработка специального математического обеспечения для оперативного проведения расчётов с использованием информации об объекте; [10] - организация человеко-машинного интерфейса в специальных программных средствах оперативной оценки сложных объектов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 75 наименований и четырёх приложений. Основная часть работы изложена на 168 страницах, содержит 46 рисунков, 10 таблиц.
