WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

В первой главе диссертационной работы рассматриваются вопросы, посвященные особенностям развития современных конструкторских САПР РЭА. Показана актуальность организационных аспектов разработки, внедрения, эксплуатации и модификации САПР. Проанализированы различные элементы адаптации компонентов конструкторских САПР РЭА к изменениям проектной среды, особенностям проектируемого объекта, квалификации пользователей.

Показано, что в целях повышения качества проектно-конструкторских работ и сокращения времени их проведения необходимо использование проблемно-ориенитированного подхода к построению конструкторских САПР и разработке специализированных инструментальных средств, обеспечивающих возможность оперативной реконфигурации САПР. В целях разработки архитектуры системы выделены базовые функции системы этого класса и проведен их анализ, на основе результатов которого сделан вывод о том, что система формирования и реконфигурации архитектуры САПР является средством накопления, практического использования, исследования и тиражирования инженерных знаний о процессе автоматизированного конструкторского проектирования изделий РЭА.

Показано, что в целях повышения способности адаптации средств автоинтерактивного конструирования РЭА к проектным задачам и пользователю необходимо использовать проблемно-ориентированный подход к построению САПР на базе методов инженерии знаний, зарекомендовавшей себя в различных областях человеческой деятельности, что позволит создавать на основе этого подхода новых, нетрадиционных средств конструкторского проектирования РЭА. Инженерные знания являются смысловой основой создания средств моделирования процессов автоматизированного проектирования. Они представляют собой систему фактов, зависимостей и способов действий, справедливых в области разработки САПР. Знания представляются текстовыми описаниями на естественном языке и соответствующими этим описаниям формальным моделям хранения и обработки информации.

Дана трактовка архитектуры как общей логической организации САПР, определяющей процесс обработки информации в конкретной системе, состоящей из типовых, унифицированных, общих для данного класса САПР компонентов программного, информационного и технического видов обеспечений, взаимодействующих на основе стандартных интерфейсов и предназначенная для проектирования определенного класса объектов.

Рассмотрена проблема реконфигурирования САПР в конкретных условиях эксплуатации как задача оптимального выбора, организации и распределения ресурсов между проектами в целях минимизации времени и стоимости проектируемых объектов. Исследованы различные уровни глубины реконфигурирования САПР, соответствующие параметрическим и структурным изменениям архитектуры.

Задача формирования, модификации и реконфигурации САПР сформулирована следующим образом. Система S обладает конечным множеством системных свойств, имеющих для общности числовую меру. Пусть возможно m способов декомпозиции системы S. При k-м () способе декомпозиции, где – число подсистем в S k-го способа декомпозиции, каждый ресурс САПР характеризуется конечным множеством свойств, каждое из которых имеет индивидуальную числовую меру. Множество свойств всех ресурсов R при k-й декомпозиции. Взаимодействуя между собой, ресурсы порождают множество системных процессов,. Тогда каждое системное свойство есть некоторый функционал от протекающих в системе процессов.

Задача оптимальной организации САПР заключается в выборе, организации и распределении ресурсов между проектными задачами согласно заданной декомпозиционной схеме k таким образом, чтобы обеспечить экстремальные значения системных свойств. Требуется найти такие операционные характеристики загрузки компонентов САПР, которые минимизируют время и стоимость проектирования, обеспечивая требуемые качественные характеристики проектируемых объектов. Компоненты (ресурсы) САПР и их функциональные характеристики и свойства, а также отношения между ними являются управляемыми варьируемыми параметрами данной оптимизационной задачи. Производственные программы проектных организаций и их подразделений, характеристики проектируемых с помощью САПР изделий (главным образом их сложность) и технологические требования производства являются ограничениями задачи оптимизации.

Показано, что для решения задач проектирования, внедрения и модернизации комплекса средств автоматизации проектирования необходимы инструментальные средства моделирования процесса проектирования и исследования архитектуры САПР. Для создания системы формирования и реконфигурации архитектуры САПР, которая может быть полезна разработчикам САПР на всех этапах жизненного цикла системы, рассмотрены различные подходы к моделированию процесса проектирования и выявим основные функции системы моделирования процесса автоматизированного проектирования.

Сформулированы основные концепции формирования перестраиваемых архитектур САПР и направления параметрической и структурной адаптации, а также принцип реконфигурации и разработки САПР с гибкой технологией проектирования и адаптацией к динамическим условиям изменения функционирования САПР.

Проанализирован процесс поддержки принятия проектных решений структурного и параметрического синтеза и выбраны основные методы и модели для реализации системы: метод экспертных оценок, имитационное моделирование, методы многокритериальной оптимизации. В результате проведенного анализа разработана архитектура системы CAD-Architecture, состоящая из базы данных моделей компонентов, библиотек моделей типовых проектных процедур, подсистемы имитационного моделирования, подсистемы обработки экспертных оценок, подсистемы оптимизации конфигурации САПР РЭА. Разработанная система отличается от известных наличием нескольких подсистем моделирования, обеспечивающих реализацию различных подходов к принятию проектных решений, связанных с выбором компонентов и структур САПР.

Во второй главе на основе анализа предметной среды и операционных компонентов конструкторского проектирования РЭА разработан формальный понятийный аппарат описания данной предметной области, позволяющий сформулировать рабочие модели инженерных знаний, отражающих наиболее существенные аспекты автоматизированного конструирования. Систематизированы базовые семантические отношения, используемые для построения обобщенной и конструктивной моделей архитектуры и компонентов САПР. Проведен анализ различных способов представления знаний и на основе его результатов предложена организация смысловой модели предметной области конструкторского проектирования РЭА в виде системных рабочих моделей, организованных на основе определенных семантических отношений и описывающих отдельные аспекты конструирования и взаимосвязи между ними.

Выполнена структурно-функциональная декомпозиция типовых операционных компонентов и типовых описаний объекта проектирования, проведен анализ типовых проектных процедур. Предложено использовать модифицированную систему логических правил преобразований типовых проектных описаний в виде базовых операционных компонентов процесса. Система логических правил основана на структурно-функциональной декомпозиции типовых операционных компонентов процесса автоматизированного проектирования и типовых описаний объекта проектирования.

В отличие от известных подходов к построению архитектур САПР, предлагаемый метод основывается на унифицированной процедурной системе операционных компонентов, которые отражают специфику конкретных применений САПР и позволяют повысить достоверность и обоснованность выбора архитектуры системы. Системные модели процесса составляют структурную основу начального описания объекта проектирования до тех пор, пока не исследованы многие функционально-технические характеристики САПР, следовательно, это позволяет создавать на ее основе конструктивные модели компонентов САПР. Таким образом, процесс получения рабочих имитационных моделей сводится к конкретизации операторов системной модели. Это существенно облегчает задачу конкретного формулирования оптимизационной задачи и сокращает пространство поиска решений и соответствующих реализаций.

В целях повышения адаптационных возможностей САПР к конструктивно-технологическим изменениям проектируемых изделий предложен и разработан способ структурной адаптации программного обеспечения к объекту проектирования с учетом качественных и временных характеристик операционных компонентов, базирующихся на использовании информации, содержащейся в рабочих моделях инженерных знаний, представленных в базе знаний. Предложенный способ позволяет осуществлять гибкую смену технологического маршрута проектирования с учетом особенностей каждого конкретного объекта.

В третьей главе рассмотрены основные направления реализации инструментальных средств моделирования и оценки конфигурации САПР в системе формирования архитектуры САПР: обработка экспертных оценок, имитационное моделирование, методы оптимизации.

Проанализированы различные подходы к проведению экспертизы технических систем. Рассмотрены такие методы экспертных оценок, как ранжирование, парные сравнения и непосредственное оценивание. Определены способы отображения оценок на различные типы шкал измерений. Рассмотрены различные способы обработки экспертных оценок: определение обобщенных ранжировок, обработка парных сравнений, групповая экспертная оценка при непосредственном оценивании. На основе выполненного анализа методов экспертных оценок и способов их обработки предложена методика обработки экспертных оценок, основанная на технологии групповой экспертной оценки конфигурации САПР при непосредственном оценивании. Были проанализированы подходы к проведению опросов экспертов. На основе выполненного автором анализа было выбран метод Дельфи.

Разработана ресурсно-процедурная модель процесса автоматизированного конструирования САПР РЭА. Эта модель отличается от известных представлением базового операционного элемента процесса как отображения логической комбинации предшествующих состояний ресурсных и процедурных компонентов САПР и описания объекта автоматизированного проектирования.

Рассмотрены основные принципы создания систем моделирования как инструментария специалиста-системотехника. Обосновано применение имитационного моделирования в качестве основного метода моделирования процесса автоматизированного проектирования. Проанализированы основные достоинства и недостатки имитационного моделирования как одного их подходов к проведению машинных экспериментов для исследования поведения сложных систем. Приведено подробное описание процесса имитационного моделирования процесса автоматизированного конструирования изделий РЭА. В диссертации сделан обоснованный выбор механизма задания времени для синхронизации действий компонентов на заданном временном интервале. Показано, что для данной предметной области для большинства задач в наибольшей степени подходит метод «фиксированного шага». Однако для предания системе моделирования большей гибкости и возможности проведения с ее помощью имитационных экспериментов для нестандартных ситуаций в системе предусмотрена возможность использования метода «переменного шага».

Приведено подробное описание состава системы: подсистемы диалогового взаимодействия пользователя, базы данных моделей компонентов, библиотеки моделей типовых проектных процедур конструкторского проектирования РЭА, планировщика имитационного эксперимента, подсистем представления оценок качества процесса проектирования и архитектуры САПР. Информационную поддержку процессу имитационного моделирования обеспечивает база данных моделей компонентов САПР, содержащая характеристики технического оборудования САПР, квалификационные характеристики пользователей, диапазоны варьирования параметров объекта проектирования, определяющие размерность проектной задачи. Информационная база системы моделирования состоит из БД сеанса моделирования, базы данных моделей компонентов САПР, архива моделей, а также базы знаний, в основу которой положены инженерные знания об автоматизированном конструировании изделий РЭА.

Подсистема имитации осуществляет моделирование процесса проектирования в соответствии с описанием, оттранслированным и хранящемся в БД сеанса моделирования. В общем случае время выполнения процедуры определяется средним значением времени выполнения одной вычислительной операции на заданном наборе ресурсов и количеством операций, зависящем от размерности проектной задачи, особенностей алгоритма процедурной обработки данных об объекте проектирования, а также от критериев оценки качества частного проектного решения, которое учитывается при выполнении моделируемой проектной процедуры.

Для оптимизации конфигурации конструкторской САПР РЭА выбраны адаптивные методы поиска. Предложена и реализована оригинальная стратегия поиска оптимальных архитектур конструкторских САПР РЭА, основанная на многошаговой схеме и использующая особенности модификации генетических алгоритмов.

Подсистема моделирования, используемая для выбора оптимальной конфигурации конструкторской САПР РЭА, базируется на взаимодействии двух моделей: модуль оптимизации и модуль имитационного моделирования. Оптимизация на основе имитационного моделирования заключается в совместном использовании имитационной модели сложной системы и алгоритма оптимизации. С помощью имитационной модели рассчитываются значения отклика для различных комбинаций значений факторов, которые предлагает алгоритм оптимизации. Поисковый алгоритм оптимизации, в свою очередь, используя значения отклика, пытается улучшить решение.

Работа подсистемы моделирования представляет собой цикл, состоящий из набора последовательных операций. Ключевыми элементами данной схемы являются модули оптимизации и имитационного моделирования. Для организации процесса взаимодействия между ними используется БД сеанса моделирования, включающая специальные блоки «Входные данные» и «Выходные данные». Их основная задача – организовать обмен данными между двумя модулями системы.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»