Введение к работе
Актуальность проблемы. Применение микропроцессоров (МП) и микро-ЭВМ в локальных вычислительных системах обеспечивает достижение высоких технико-экономических показателей и расширение функциональных возможностей этих систем. Повышение степени интеграции МП, снижение их стоимости, повышение надежности, рост функциональных возможностей позволяют эффективно использовать их в системах железнодорожной автоматики.
В последние годы в ряде стран ведутся работы по созданию микропроцессорных систем управления стрелками и сигналами на железнодорожном транспорте ( микропроцессорной централизации - МПЦ ). ХарГАЯГ (ХИИТ) в рамках международного сотрудничества участвует в разработке структуры технических средств МПЦ и методов нормирования их надежности и безопасности. Полученные рекомендации являются обобщением опыта ХМИТа по разработке микропроцессорной централизации, завершившейся созданием действующего макета. Технологические методы проектирования программного обеспечения (ПО) МПЦ, использовавшиеся при создании макета, не удовлетворяют современным требованиям. Такие аспекты, как повышение надежности разрабатываемого ПО и снижение его стоимости, не рассматривались вообще. Разработки велись для конкретной железнодорожной станции и носили "поисковый", экспериментальный характер, без учета внедрения системы в будущем на иной станции. МПЦ же обладает рядом особенностей, которые позволяют однажды разработанную автоматизированную систему использовать для других станций. Поэтому актуальной является задача разработки единой для всего множества станций технологии проектирования ПО, позво-
лявдей автоматизировать процесс генерации ПО МВД.
Целью диссертационной работы является разработка технологических аспектов проектирования ПО систем управления (и МПЦ, в частности), ориентированных на класс объектов (железнодорожные станции) и обеспечиващих достижение требуемого уровня надежности ПО при снижении затрат на его разработку.
В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:
анализ характеристик качества ПО;
оценка взаимозависимости надежности и стоимости ПО;
анализ и поиск путей снижения стоимости и повышения надежности ПО;
исследование существующих технологий проектирования ПО и определение характеристик, влияющих на эффективность технологии проектирования и количество атапов проектирования;
классификация объектов управления (ОУ) и введение понятия "гомогенных объектов управления";
анализ степени однородности (гомогенности) железнодо-рокных станций как ОУ;
разработка методики генерации ПО для систем управления (СУ) гомогенными объектами;
разработка схемы генерации ПО требуемой конфигурации СУ гомогенными объектами;
разработка технологии проектирования ПО микропроцессорной СУ стрелками и сигналами.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются железнодорожные станции и другие аналогичные по структуре объекты. Предметом исследования является система управления гомогенными объектами (МПЦ).
Общая методика исследования. Теоретической основой исследования послужили научные труда и решения, принятые в области теории САПР, технологий проектирования ПО, теории надежности, качества программного продукта.
При введении понятия гомогенных объектов управления, характеристике принципов функциональной избыточности и функциональной избирательности, разработке схемы генерации ПО СУ гомогенными объектами использовались элементы теории множеств, алгебра логики, эвристические метода.
Научная новизна. Проблема создания ПО СУ сформулирована как задача поиска таких технологий его проектирования, которые обеспечивали бк необходимый уровень надежности разработки при снижении стоимости технологических шагов.
Выделены характеристики эффективности технологий проектирования ПО.
Произведена классификация ОУ и введено понятие гомогенных ОУ. .
Предлокена методика проектирования ПО для гомогенных ОУ.
Разработана технология проектирования ПО МПЦ.
Практическая ценность работы состоит в том, что предложенная методика проектирования ПО СУ гомогенными объектами позволяет:
автоматизировать процесс генерации ПО МПЦ на основе разработки единой для всего множества станций технологии проектирования ПО;
реализовать такие технологические процессы, в которых большая часть технологических шагов - общая для всех станций;
обеспечить необходимый уровень надежности разрабатывав-
мого ПО при снижении его стоимости.
Разработан пакет программ проектировщика описания станций.
Реализация работы. Диссертация выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ, начатых в ХарГЖГ (ШИТ) в рамках международного сотрудничества по заданию МПС СССР и продолженных на основании плана развития отрасли, утвержденного министерством транспорта Украины и Укрзалізницею. Отдельные проектные решения внедрены в:
НПО САУ (г.Харьков) при разработке ПО для модернизированных усройств логической обработки информации;
Московском государственном университете путей сообщения при создании; микропроцессорного устройства координатного сближения поездов в метрополитене, при разработке программ в рамках выполнения хоздоговорных НИР, а также в учебном процессе;
Международной академии электротехнических наук (г.Москва) при создании САПР электромеханическими агрегатами транспорта;
институте Гипротранссигналсвязь (г. Санкт-Петербург) при
разработке МГЩ.
Внедрение подтверждено соответствующими документами.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсувдались на 48,49,53-56.научно-технических конференциях кафедр ХМИТа и специалистов железнодорожного транспорта, г.Харьков; республиканской научно-технической конференции "Методологические проблемы автоматизации проектирования и исследования систем",г.Севастополь, 1987г.; республиканской конференции "Микропроцессорные сие-
7 темы связи и управления на железнодорожном транспорте", 1990-199ІГТ.; республиканской школе-семинаре "Микропроцессорные системы связи и управления на железнодорожном транспорте", 1992г.; школе-семинаре "Микропроцессорные системы связи и управления на железнодорожном транспорте", 1993-1994гг.; на восьмой международной школе-семинаре "Перспективные системы управления на железнодорожном, промышленном и городском транспортем, 1995г. Диссертационная работа обсуждена и одобрена на совместном заседании кафедр "Микропроцессорные информационно-управляющие системы.!' и "Экономика транспорта" Харьковской государственной академии железнодорожного транспорта, протокол № 9 от 3 июля 1995г. и рекомендована к защите.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ. Результаты исследований отражены в отчетах о НИР.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 129 наименований и трех приложений. Материал основной части диссертационной работы изложен на 18? страницах машинописного текста, включая 41 рисунок.
Похожие диссертации на Технологические аспекты проектирования программного обеспечения систем управления гомогенными объектами (на примере микропроцессорной централизации)
