Введение к работе
Актуальность проблеми. В последнее десятилетне особув актуальность приобрела проблема создания высокоэффективных конкурентоспособных изделий н технологий в свази с выросшей потребносНв России по вхождение в Международную рыночиу» систему и веобходи-мостьв переориентации экспортной политики с вывоза природных ресурсов на торговле наукоемкой продукцией.
Однако реаение этой проблемы сопряівно с больминн трудностями, поскольку для получения таких изделий и технологий необходимо создание комплекса согласованных и высокоэффективных новых технических ревений на уровне изобретений. Для этого требуется анализировать, систематизировать.синтезировать и оценивать огромное число вариантов решений, имевшихся в различных информационных источниках*или генерируемых эвристическими методами, что практически невозможно в настоящее время без применения новых информационных технологий, являвшихся основой систем управлення качеством продукции, назеданх серьезное развитие в научно - аналитических центрах, организованных в ведущих фирмах многих передовых западных стран.
Не менее актуальной является также проблема по создаю» и внедренив в выспие учебные технические заведения и научно - исследовательские подразделения коипьвтерных технологий, обеспечивавших расширение общенаучной подготовки молодых специалистов, прививавжях вкус к творческой поисковой деятельности, способствувдих развитии иніенерной интуиции и накопление профессионального опита.
Известные работы по создании автоматизированных систем поискового конструирования били ориентированы в основном на поддержку стадий эскизного проектирования и не затрагивали более ранние стадии создания новой техники, на которых выполняется комплексные работы исследовательского характера и от которых в наибольией степени зависнт качество создаваемых изделий и технологий, так как именно здесь формируются стратегические направлення развития технических систем.
В то ве время значительные трудности в ревений этой проблеми связаны с формализацией и программированием творческих процессов анализа, систематизации, синтеза и принятия нових технических реие-
ний. а также разработкой специализированных информационных баз данных и баз знаний по техническим ревенням.
Цель работы. Цель* настоящего исследования является разработка
- с -
теоретических основ и методологии построения, исследования и оцен автоматизированных информационных систем. риалхзуюцих на персонал иых ЭБй Ш PC XT/AT икфсркацксннцв технологив систематизации зн ннй о технических реиениях, внявлепкя иовых потребнестей-функцн синтеза и прогнозирования иовкх конкурентоспособных механизме
йетодн исследования, используемые в работе. В работе испод зуытся: теория графов, теория mhoscctb. теория исследования опер ций, методы кластерного анализа, математические основы теории авт «этического регулирования, методи оптимизации, аетя искусственного интеллекта по представление знаний, элементы систе ного анализа, метод функционально-стойкоетногс анализа, аппарат т ории технических систем и системного программирования, истод» средства формализованного представлення в ЭВМ слоіннх стриктур дг ных. методы фкзическиго исследования технически* систем, эвриа ческие методы поиска нових знаний о технических системах.
Научная новизна. К наиболее сувественным нэучнзм ргзульт.у работы относятся следувчие:
-
Разработана информационная технология, лредназначеннаг , систематизации знаний о новах механизмах, выявления новых потр ностей-Функцнй. синтеза и прогнозирования новых конкурентоспосоь технических ревенкй.
-
Разработана методологія комплексного использования разра тайны* информационных систем для регекия задач : автоматизирован го виявлення закономерностей строения и развития больбих по обь данных Функцяонально-одкородннх технических объектов: поиска в зах данных аналогов и прототипов пс функционально-структурный пр какал, синтеза новых рациональных реаений по технический л аконе ческам критериям, определявшим техническое задание, прототип sталон, а такхе по критериям каийолькей оригинальности и типи^ тк.
-
Создана методология автоматизированного поиска новых, зн; о потребностях-Функциях в области техники на основе систем МССф! гкческого синтеза, банка данных по физическим эффектам, специал; рованних систем математического моделирования, иерархических сні принятия роївник и результатов физических экспериментов.
-
Разработана н программно реализовзик новае алгоритмы вы' яепяз коэффициента релевантности на основе мерн сходства в янсо! иконной системе анализа и систематизации, а такве принципиально эме здгоритмм вкчкелокис иеяевях Функций в задачах синтеза те чесхнх ревений на морфологических матрицах на основе адди-и
свертки критериев качества и мер сходства (различия) при качественном и/или количественном описании технических альтернатив функционально-структурными признаками и показателями качества, а также алгоритмы генерации альтернатив.
-
Разработаны и программно реализованы принципиально новые алгоритмы морфологического синтеза новых рациональных технических систем по критериям оригинальности и типичности, а также по критерия) близости к задаваемым классам.
-
Разработаны новые информационные модели представления знаний о механизмах с учетом иерархии описания технических систем, к которым относятся: функционально-структурные систематики," прогнозирующие матрицы, основанные на функционально-структурном и функционально-физическом представлении информации о технических объектах, морфологические матрицы, описаннне качественными и/или количественными признаками.
Сформулированные и обоснованные научные положения составляет в совокупности основи нового перспективного научного направления по построению и исследовании автоматизированных информационных систем синтеза новых механизмов.
Автор занижает!
1.Методологии построения, исследования и оценки автоматизиро-. ванных информационных систем для ревения задач синтеза новых механизмов.
-
Алгоритмы синтеза новых эффективных технических систем на морфологических матрицах.
-
Новые информационные модели, предназначенные для систематизации механизмов в виде матриц, основанных на функционально-структурных качественных признаках, описаниях физических эффектов для режения задач синтеза новых технических режений и прогнозирования новых перспективных направлений развития механизмов.
4.Полученные новые результаты исследований в области систематизации и морфологического синтеза технических систем.
5.Методику экспертной оценки и выбора технических режений на
основе система принятия ревений с испилъзованиех наиболее предпочтительных критериев релевантности и алгоритиов синтеза новых рсве-ний с учеток потребностей различных групп исследователей.
Практическая ценность и реализация научно-технических результатов. Разработанное инвариантное к объекту исследования программное обеспечение сдано в Государственник, фонд алгоритиэз и прогрзкн ( ГосФАП ) ( К 5033000008! ) и в ЦФР.ЇІ НИИ "Центрпрограакснстек" ( К 323 ).
Разработанное программное обеспечение и информационная технология синтеза новях технических ревений нроали государственные испытания при спадении интегрированного преграииио-технического комплекса для систем автокатизированного исследовательского проектирования норого поколения техники для научно-акалитическего центра ВМФ России, а собственно информационная технология принята в эксплуатацию в подразделениах в/ч 27177 и аснильзуется и задачах исследсва-тельскоги проектирования корабелышх сие тек судов.
Программный коиплекс принят в эксплуатации отраг.лево;. научно исследовательской лабораторией 0725 кафедра вычислительной техники Московского энергетического института и адаптируется к решении исследовательских задач на ради предприятий авиационной проаыеленности России ( ЦИЛМ ни. П.Н.Баранова, НИИ Приборостроения в городе Коск-ве, КБ Электроприбор в городе Саратове ).
Разработанная автоматизированная систека внедрена в НИМ "Цснт-рпрограиисистеи" в отделе 259 ( САП? РЭД ), где используется в качестве прототипа при разработке аналогичных систоь САШ1 радиоэлектронной техники.
Информационная технология и програшне средства используются в ОКЬЙ іг.имения Новгород ) при проектировании на стадии орыирова-киа технических заданий и эскизных проектов энергетических установок.
Лрограйнные средства переданы к адаптируются в з/ч 25840 для РЄїєния задач синтеза специального програамного обеспечения ка начальних стадиях его создания.
ЙБгойотизирозаянаа информационная слетела по систематизации к нонску новых технических ревений передана в эксплуатация в институт иеханйкк Ж Зкраиіш.
Разработанная в диссертационной работе методология анализа.
:истенатиэации. синтеза и прогнозирования новых технических реве-шй.основные принципы создания разработанного програхкно-инфоркаци-нного кокплекса и программное обеспечение используется в учебном ipoijecce Волгоградского Государственного Технического Университета в течение 7 лет ) в следущих учебных курсах: "Основи устройства проектирования мавин". "йетода научно-технического творчества". Функционально-стоимостной анализ". "Автоматизированные банки даних и банки знаний и основи построения САПР" (читаеных в разлнчіше ериоды становления кафедры СМР и поискового конструирования авто-ом настояцей диссертационной работы ), а такзе в учебном процессе анкт-Петербургского института точной механики и оптики на кафедре Инхенериой и компьютерной графики "ив Санкт-Петербургском инсти-уте повышения квалификации рдководяздх работников и специалистов ростроительной промыаленности на кафедре "Вычислительная техника информационные технологии ".
Ревен ряд практических задач по прогнозировании и обоснован-
іху выбору рациональных конструкторских и технологических резеннй
«я промямленных предприятий города Волгограда: 15 Государственного
)двипнихопого завода, Всесоюзного научно-исследовательского ннсти-
)та агролесомелиорации, научно-производственного объединения
Іомплекс". научно-исследовательского и проектного института азто-
ітизированнмх систем управления. Волгоградского завода тракторных
:талей и нормалей. Всесоюзного научно-исследовательского и конс-
укторско-технологического института оборудования нефтеперерабатн-
вїєй и нефтехимической проыывленностн. Волжского завода электрон-
й вычислительной техники.
Б райках выполненных хозяйственных договоров с научно-исследо-тельским институтом технологии маяиностроення (г.Москва) и научно сследовательским институтом проблей мазнностроения (г.Москва) зработана и передана в указанные институты методология проведения нкционально-физическогп анализа дли создания программных средств я прогнозирования и развития прогрессивных технологий.
Разработанные в процессе создания программно-методического кплекса для задач исследования новой техники виброзааитные устава пополнили заявочный и патентный архива Государственного на-іо-иселедовательского института патентной экспертиза инфоркацией іехнических ременнях с новизной,близкой к кирозой.
Получены экспериментальные результата для ряда новых синтези-
рованнах виброззаатных устройств, которые когат бить использованы при проектировании г:рон»глелнах конкурентоспособных изделий.
Публикации и апробация роботы .По результата* исследований опубликовала 83 научных труда и получено 40 авторских свидетельств на изобретения.Осноснье теоретические результат» опубликована в периодически; изданиях йН СССР и ЙИ России "Техническая кибернетика", "Йавиноведение", "Проблемы маминостроения и надехности мгнин". а такіе в меЕдуяародг.с научио-прг.чіическок прилоіеиик "Программные продукты и системи" к международному журналу "Проблеми теории и практика управления" и журнале "Известия высмих учебных заведений. Кавиностроенкс" . Прикладник результаты опубликованы d іурна-лах "автомобильная промкмленноить" ."Известия Засточно-Европейской Ассоциации Акустиков. Техническая акустика". "Вестник мавнноотрог-ниа" v. в отраслевых сборниках научных трудов. Катерная» диссертации докладывались на ЗО исідународних, вессавзных. российских научно-технических конференциях, симпозиума* и семинарах: "йвт.-матиэа-ци5 поискового конструирования и подготовка икіснернкх кадров" (Волгоград, і S3? ). "Программное обеспечение ЭВМ. Программные средства комплексной автоматизации маминостроения " (СССР. Калинин. 1987 ). " Проблемы создания программного обеспечения комплексной автоматизации " (Калинин. 1987). "Программной обеспечение новкх информационных технологий " (Калинин . 1989J. "Системы баз данных и знаний. Применения СУБД и СУБЗ" ( Калинин.1S89). "Проблеми формирования системы ма«иа и техники новых поколений ". (Москва. 1930.1991). "интеллектуальные системи в задачах проектирования, пле ниривания н управления в условиях неполной информации " (Казань, 1330). "Интеллектуальное программное обеспечение ЗБЇ" (Рос-тсв-ла-Лону - Терскол, 1990) . "Комплексная автоматизация яроектнні и конструкторских работ в маминостроении ".(Ленинград, 1990.1391) "Авюиатизация поискового конструирования и метода технической творчества" (Наевск.1990) ,* Интеллектуальные системы и тсорчество Интеллект, знания и практика" (Новосибирск.1990). "Создание и при менеаие гибридных экспертных систем" (Рига.1990). "Программно обеспечение ЗБИ. Опыт разработки и использования састем искусствен ноге интеллекта" (СССР. Тверь. 19S0). "Гибридные интеллектуальна снетеиы" (Ростов-на-Дояу-Терскол.1991). "интеллектуальные система машиностроении" (Самара.1391), "Программное обеспечение новых ян
формационных технологий" (Тверь,1391)."Актуальные проблемы фундаментальных наук" (СССР, Москва, 1991) ."3-я Конференция по искусственному интеллекту" (Тверь, 1992) ."Гибридные системы в задачах проектирования словных технических систем" (С.-Петербург,1992), "Системная автоматизация, роботика и фабрики будущего" (Россия, С.-Петербург.1993). "Компьвтерная грасика и визуализация" (Россия, С.-Петербург,1993)."Зцм и вибрация на транспорте" (Россия.1992), "Борьба с зуном и вибрацией" (Россия. С.-Петербург. 1993). "Создание и техническое обслувивание локомотивов больаой мояности" (Ворониловгргд, 1985), "Автоматизированное проектирование мавин,оборудования, приборов к технологических процессов" (Устинов. 198G), "Проблемы механики вслезнодорогного транспорта. Повы-вение надежности и совервенствонание конструкции подвитого состава" (Днепропетровск.1937), "Динамика и прочность азтомобнля" (Москва. 1990). "Информационные средства и технологии" (Косква. 1993).
В 1993 году получен сертификат о признании и научной вкладе в Уевдународное общество повывения производительности труда ISPE.
В 1992 году по развитому научному направленна был организован и проведен в г. Санкт-Петербурге научно-технический семинар под названием "Гк^ридине экспертные системы в задачах проектирования слоіннх технических объектов".
Структура и объем работы. Диссертация состоит нэ введения, пяти глав, выводов и рекомендаций, списка нспольздемой литературы и приловений.
