WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Бабанин Андрей Владимирович РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ СОЗДАНИЯ И МОДЕРНИЗАЦИИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ (НА ПРИМЕРЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА) Специальности: 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (технические системы)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО Московском государственном технологическом университете «СТАНКИН»

Научный консультант: кандидат технических наук, профессор Чекменев Сергей Евгеньевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Саксонов Евгений Александрович кандидат технических наук Баранов Леонид Вячеславович

Ведущая организация: Институт математического моделирования РАН (г. Москва)

Защита диссертации состоится 2 декабря 2009 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.142.03 в ГОУ ВПО Московском государственном технологическом университете «Станкин» по адресу: 127055, Москва, Вадковский пер., д. 3а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московского государственного технологического университета «Станкин».

Автореферат разослан 30 октября 2009 г.

Ученый секретарь Совета Д 212.142.03, к.т.н., доцент Е.Г. Семячкова 2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время автоматизированные системы (АС) используются повсеместно и являются центральным звеном в автоматизации процессов производства и процессов документооборота в государственных и коммерческих организациях. Таким образом, сегодня перед АС ставятся очень сложные задачи – обеспечить логику предметной задачи и параллельно быть технически реализуемой и эффективной. Разработка АС в той или иной предметной области требует больших временных и материальных затрат и, как правило, начинает функционировать еще не будучи оконченной. Таким образом, уже на этапе ввода в эксплуатацию АС подвергаются постоянной модернизации. И даже будучи законченной, изменения производственной среды или нормативной базы будут вносить коррективы в логику системы. Одной из главных проблем современных АС является отсутствие гибкого, логически целостного, экономически и технически эффективного подхода к модернизации АС, так как практически на протяжении всего жизненного цикла система будет подвержена изменениям логики и концептуальной структуры.

Данная проблема настолько серьезна, что ее причины и решения лежат и в области производственной среды, и в области экономики, и в области математики, и в правовом поле, и в области компьютерных технологий.

Для решения проблемы на уровне компьютерной технологии, фактически требуется разработать механизм модернизации АС, обладающий гибкостью, экономической и технической целесообразностью. Эволюция информационных технологий выделила ряд принципов, повышающих эффективность модернизации АС – модульность системы, контроль изменений, непрерывное фиксирование ошибок и качественное документирование. Для достижения этих целей при разработке АС необходимо использовать систему автоматизированной модернизации, которая позволит формировать основные действия над системой, держать разработку АС в финансовых и временных рамках. Таким образом, системы автоматизированного программирования являются решением технической стороны процесса модернизации АС.

Поэтому в настоящее время средства автоматизации разработки программного обеспечения играют особую роль. Они постепенно проникают во все слои разработки от планирования и проектирования до программирования, отладки и тестирования. Потребность в таких системах сегодня крайне высока.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности модернизации и разработки современных АС на основе разработки новых методов и средств реализации процессов модернизации и создания АС.

Для достижения поставленной цели были решены следующие научные и практические задачи:

- исследование методов и средств, применяемых при разработке и модернизации АС;

- исследование связей между языком программирования и возможностью проведения сетевой модернизации АС;

- разработка методов программной модернизации АС для предоставления функциональности сетевого распределения;

- реализация системы автоматизированного программирования для разработки и модернизации АС, на основе принципов вызова удаленного процедур (ВУП) и автоматизированного распараллеливания.

Методы исследования. Научные и методологические положения разработки программного обеспечения, теория языков программирования, методы трансляции, теория графов.

Научная новизна работы заключается в:

- установлении связей между типами данных, разрешенных языком программирования, на котором создана АС, и автоматизированной сетевой модернизацией АС;

- решении задачи поддержки всех типов данных, разрешенных языком программирования, системой вызова удаленных процедур для обеспечения возможности сетевой модернизации существующих АС;

- разработке нового метода повышения гибкости вызова удаленных процедур и передачи данных, адресованных параметрами процедур, по сети на основе алгоритма контрольной суммы;

- разработке метода повышения эффективности функционирования компилятора ВУП с использованием синтаксического анализатора оригинальной конструкции.

Практическая значимость работы заключается в реализации системы вызова удаленных процедур (СВУП), обеспечивающей автоматизированную сетевую модернизацию АС управления и обработки информации в частности машиностроительного производства и использовании разработанной системы в учебном процессе при подготовке специалистов по специальностям 230104.65 и 230105.65.

Реализация работы. Разработанная система с 2006 года доступа в сети Интернет по адресу http://crpc.sf.net и свободно распространяется по лицензии FreeBSD. Регулярно выходят новые версии системы. О системе заявлено в различных Интернет сообществах разработчиков программного обеспечения.

Система успешно используется несколькими организациями.

Апробация работы. По материалам работы были сделаны доклады на IX научной конференции МГТУ «СТАНКИН» и «Учебно-научного центра математического моделирования МГТУ «СТАНКИН» – ИММ РАН» Москва, г.; X научной конференции МГТУ «СТАНКИН» и «Учебно-научного центра математического моделирования МГТУ «СТАНКИН» – ИММ РАН» Москва, г.; Ежегодной студенческой научной конференции МГТУ «СТАНКИН», 2007 г.

(первая премия); 2-ой Всероссийской конференции ученых, молодых специалистов и студентов «Информационные технологии в авиационной и космической технике2009», МАИ, 20-24 апреля 2009 г.

Публикации. По теме диссертации было опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, списка использованной литературы и приложения. Содержание диссертации изложено на 116 листах машинописного текста, список литературы содержит 48 наименований, количество иллюстраций 35, программных листингов 5, количество таблиц 4. В приложении приведены программные листинги.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, формулируется основные задачи, и дается общая характеристика диссертационной работы.

В первой главе приводиться анализ предпосылок к разработке системы автоматизированного программирования для модернизации АС. Доказывается высокая востребованность таких систем, приводиться технологическая классификация систем, исследование их возможностей и ограничений.

Центральной проблемой работы является разработка эффективного метода модернизации АС на этапах ввода в действие и сопровождения системы.

На рисунке 1 приведена схема жизненного цикла АС согласно ГОСТ 34 и последствий возможных изменений в разрабатываемой АС. На этапах проектирования и разработки изменение требований приведет к повторному рассмотрению требований к системе и изменению рабочей документации проекта.

Рис. 1. Изменение требований к АС на этапах жизненного цикла Безусловно, чем позже будет произведен пересмотр требований к системе, тем дороже он обойдется, но повторное проектирование в любом случае менее трудоемко, чем модернизация, так как является неотъемлемой часть процесса итерационной разработки АС и выполняется непосредственно разработчиком.

Однако, на этапе эксплуатации пересмотр требований будет приводить к модернизации системы в целом. При этом модернизация АС не всегда сможет быть выполнена ее непосредственным разработчиком, что только усложняет этот процесс, так как будет требоваться время для ознакомления с архитектурой и алгоритмами модернизируемой АС. В современном мире разработки программного обеспечения (ПО) при экономии средств и времени, ситуация при которой уже готовая для ввода в действия АС не соответствует требованиям встречается достаточно часто.

Модернизация АС – это процесс усовершенствования, улучшения, обновления объекта, привидение его в соответствие с новыми техническими требованиями и нормами, техническими условиями, показателями качества. На рисунке 2 приведены возможные причины изменения требований.

Рис. 2. Причины изменения требований к АС Поставленная проблема эффективной модернизации АС настолько широка, что ее причины и решения лежат и в области производственной среды, и в области экономики, и в области математики, и в правовом поле, и в области компьютерных технологий.

Рис. 3. Модернизация АС при изменении требований к компьютерной среде В диссертационной работе рассматривается решение поставленной проблемы на уровне компьютерных технологий, поэтому изменения требований к компьютерной среде выделяются в отдельный класс требований. Для данного класса требований определяются методы и средства, обеспечивающие эффективную модернизацию АС (рис. 3).

Таким образом, для повышения эффективности модернизации АС ставиться задача усовершенствования средств автоматизированного программирования, позволяющих ускорить и упростить внесение изменений в АС. В диссертационной работе детально рассматриваются два класса систем – системы вызова удаленных процедур (СВУП) и системы автоматизированного распараллеливания (САР), при этом основные силы по исследованию и модернизации направлены именно на СВУП, исследование САР является второстепенным и необходимо для определения возможности слияния функциональности СВУП и САР.

Выбор СВУП определяется тем, что именно системы ВУП стали одними из первых систем автоматизированного программирования и к настоящему времени успели занять прочное место в автоматизации разработки и модернизации АС.

Однако в процессе исследования устанавливается, что традиционные системы, в первую очередь SunRPC и другие СВУП, использующие декларативный язык IDL для описания функций, содержат ряд серьезных недостатков:

- в первую очередь, существующие системы автоматизируют процесс разработки, а не модернизации АС;

- обладают слабой производительностью;

- используют устаревшие протоколы передачи данных;

- не обеспечивают поддержку многопроцессорных машин.

Особо стоит выделить последний недостаток СВУП - отсутствие поддержки параллельных вычислений - его нельзя считать недоработкой самой концепции ВУП. Данный недостаток обусловлен временным фактором, так как большинство существующих систем разрабатывались более 15-20 лет назад, и их конструкция не предполагала использование распределенных вычислений. Однако сегодня, поддержка параллельных вычислений крайне важна во многих отраслях, так как обеспечивает значительный прирост производительности.

Выделенные недостатки существующих СВУП детально исследуются во второй главе, определяются технические факторы их обусловившие, и методы, обеспечивающие решение.

Во второй главе производиться детальный анализ существующих систем ВУП для выявления технологических причин, обуславливающих обозначенные выше недостатки, формулируются методы преодолевающие недостатки существующих СВУП. Наиболее серьезной проблемой современных СВУП является их не способность производить модернизацию, а в частности рефакторинг, уже существующего программного кода АС. Модернизацию АС при сохранении логической схемы и изменении физических принципов взаимодействия также принято называть рефакторингом. Рефакторинг – это особый вид модернизации, крайне востребованный сегодня, потому что производится на стадиях эксплуатации АС, когда изменение логической схемы крайне нежелательно, так как уже имеются руководства пользователя, открытые интерфейсы системы и функционирующие образцы АС.

В работе устанавливается, что причина состоит в том, что традиционные СВУП не интегрированы непосредственно в целевой язык программирования, они используют внешний специализированный язык, для описания логики сетевых функций. Таким образом, традиционная система ВУП не в состоянии контролировать типы данных, используемые в программе, а именно типы данных определяют семантическую составляющую программы на уровне выполнения инструкций процессора. Без поддержки семантики невозможно произвести модернизацию при сохранении логической схемы исходной программы.

Таким образом, для обеспечения возможности рефакторинга необходимо обеспечить полную поддержку всех типов данных, разрешенных языком программирования, и эта проблема должна быть эффективно решена, не усложняя схему взаимодействия человека с СВУП.

Следующим важным недостатком СВУП является негибкий механизм передачи данных по сети, а особенно принцип, по которому приложение-клиент находит приложение-сервер. В существующих СВУП клиент и сервер находят друг друга, используя специальные численные идентификаторы, которые необходимо программировать для каждой функции отдельно. Безусловно, сегодня такой метод не приемлем, так как ручное программирование параметров протокола неприемлемо по многим факторам – и удобство использования, и сетевая безопасность, и производительность.

Pages:     || 2 | 3 |






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