Введение к работе
Актуальность проблемы. Современный этап экономического развития общества выдвигает на первый план ряд важных задач по повышению эффективности научных исследований для автоматизации производства. К числу наиболее актуальных относится задача по созданию средств для разработки систем автоматизации исследования (САИ) при проектировании и управлении технологическими процессами .
Среди требований, которые предъявляются к приложениям при пректировании и управлении технологическими процессами для технического применения, специфичными являются следующие:
структура системы должна быть построена как группа взаимодействующих между собой процессов, функционирующих в реальном времени;
повышенная модульность;
использование средств распределенной обработки данных;
- удобная для восприятия форма представления информации;
Реализация всех этих требований в САИ при проектировании и
управлении возможна лишь на основе комплексного подхода, заключающего в себе объединение в одной системе и объектной ориентацию, и ее распределененость, и графическое представление информации.
Имеющиеся к настоящему времени работы по данной тематике, как правило, связаны либо с теоретическим исследованием отдельных компонентов проектирования и управления технологическими процессами, либо с разработкой программного обеспечения для автоматизации конкретной производственной системы. В то же время существует необходимость в комплексном подходе к автоматизации исследований при проектировании и управлении производством и его научному обоснованию. Такой подхрд позволяет.рассматривать стадии проектирования и управления производством как единое целое, максимально приближает реально существующие объекты производства к их формальным моделям, позволяет эффективно вести дальнейшие проекты.
Целью диссертационной работы является разработка концепции построения системы, теоретических подходов, алгоритмов и программного обеспечения для создания распределенной обьектно-ориентированной графической системы автоматизации исследования при проектировании и управлении, обеспечивающей повышение производительности труда.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе были решены следующие задачи:
- исследованы и предложены основы формального описания объ
екта в системе проектирования и управления технологическими про-
цессами с учетом его графического представления и хранения в базе данных;
- разработаны методы последовательного взаимодействия объек
тов в сети, включая параллельную обработку данных и распределен
ность прохождения графической информации, учитывая специфику
технологических процессов
- выполнена алгоритмическая разработка предложенных мето
дов, программно реализована система проектирования и упраления
технологическими процессами RTWIN в среде сетевой операционной
системы реального времени
Методы исследования основаны на использовании элементов вычислительной геометрии, теории кривых и поверхностей, теории параллельного программирования, элементов нечеткой логики, методов объектно-ориентированного проектирования. При этом важное значение придается единству формальных и содержательных подходов в процессе проведения исследований.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
1. Разработан метод построения выпуклой оболочки в трехмер
ном пространстве, позволяющий описывать более широкий класс вы
пуклых политопов, чем существующие методы.
2. Оптимизирована модель представления структуры трехмер
ной поверхности в пространстве с учетом ее разбиения на гиперграни,
позволяющая получать реалистическое представление объекта.
-
Разработана модель параллельного взаимодедействия объектов в сети, позволяющая оптимальным образом конфигурировать систему и минимизировать работу системы по временным критериям.
-
Разработан метод интерактивной генерации объектов системы и их взаимодействия друг с другом, позволяющий использовать систему автоматизации исследований для различных областей знания, а не для конкретной области.
-
Выполнена алгоритмическая разработка предложенных методов, программная реализация и ввод в эксплуатацию системы RTWIN.
Практическая значимость работы состоит:
в разработке программной системы автоматизации исследования RTWIN для проектирования и управления технологическими процессами, в которой были реализованы теоретические методы и модели, изложенные в диссертационной работе. Система реализована в операционной среде QNX и работает в сети персональных компьютеров. На практике решены задачи интерактивной генерации системы, как на стадии проектирования, так и на стадии управления; оптимизирована и формализована структура потоков данных на объекте исследования;
во внедрении разработанной программной системы в практику реального автоматизированного проектирования и управления. Экс-
плуатация системы показала их высокую эффективность и устойчивость в оптимизации создания конкретных участков автоматизированного производства и значительном сокращении времени моделирования проектируемых объектов.
В основу диссертационной работы положены результаты, полученные автором в ходе исследований, проводимых по планам научно-исследовательских работ Санкт-Петербургского института информатики и автоматизации РАН.
Внедрение результатов работы. Результаты работы и проведенных исследований нашли практическое внедрение в разработках, выполненных система проектирования и упраления технологическими процессами RTWIN в Главном Информационном Вычислительном Центре нефтегазовой промышленнсти, Волжском автомобильном заводе, Магнитогорском металлургическом комбинате.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Всероссийской конференции " Пользователи QNX 94", на рабочих семинарах выставок CeBit( 1994, 1995 ) и Индустриальной выставки в Ганновере (1994).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано шесть печатных трудов.
Объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Диссертация изложена на 105 страницах основного текста. Список литературы включает 30 наименований.