автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Автоматизация многопрограммного моделирования

С .4

ПР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

• 9НИВЕРСИТЕТ

На правах рдкописк

БОРИСОВ Сергей Христофорович

. АВТОМАТИЗАЦИЯ МНОГОПРОГРАММНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Специальность. 0S.13.1I,- Математическое и программное обеспечение вычислительных мамин, комплексов, систем и сетей.

Автореферат диссертации иа соискание ученой степени кандидата технических наци

Санкт--Пптпрбцрг ,199.1

Работа выполнена В Санкт-Петербургском государственном техническом университете!

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент В.П.Евменов

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор А.М.Александров

кандидат технических наук, A.B. Петроменко

Ведущая организации: ЦНИИ им. П.II. Крылова

Защита состоится " 22 " апреля 1993 г. в 16 часов на заседании специализированного совета К 003.38,0'/ в Санкт-Петербургском государственном техническом университете по адресу: 195251, г.Санкт-Петербург, Политехническая ул.29. 9-ый учебный корпус, ауд. 34

С диссертацией moiho ознакомиться в фундаментальной библиотеке университета.

Автореферат разослан " ^ "-л^^^'^-ЛШЪ г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, с.н.с.

С.С.Попов

опт хпрмш'ипикл ропоту.

Яктчллмтпть рлПоты. Применение /шчиелип:.сытй техники для решения нроекпшх и научных задач снмино с разработкой и исппл!>-зопанием моделей оПъпктш) проекгирчиання II исследования п форме прикладных ИРПГР'ШМ. Слокиоеть пСгмчи по, рлсематрипаемнх в отдельных предметных областях, например и 'кираЛлестроеник, пиич»л<1сг ИСПОЛЬЗЧНаТ!) ИХ МОДУЛИ Н ПИДП спнпкигшпсти Ш1Д1!Л!>Й ЦОММПНСНТОП объоктпв. ИППДаЯ ИЛ которых СОДНрВИТ ЗКаНИЯ И.Ч ММОСТОНТОЛСНЫХ РДЗДВЛОП ПрОДМГТНОЙ чЛмПТИ И, пглппстпип 3T0IH, pMIUlfiilTWMPfr.a независимо от моделей других iiHMHfifKîHTiio оГп.1:кт-1, Трудность [Ш.1ЛИ зании модели елокннпГ ont,с«та состоит « необходимости tmct (¡«ропать результаты ИССЛеДППаЦИМ (НеИНалИСТОН СаМОСТПЯГПЛЫШХ аОЛЛКТСЙ знания 11 (! ТОЛЬКО н процессе построения модели, не и по иррия ВС эксплуатации. когда требуется осуяоетилять инопшчри.лшме модолй-рооание, сопроноидавцееся заменой моделей кпштнентов пймктл, ИСТОЧНИК МНОГОПЛриаНТНиГО МОД1'ЛИРОН,'ШИЯ в то«, чти к одной стириим адекватная модель исследуемого ШН.екта рол/мчтся lie » результате одноактного дейетпия, а как результат итерлпиоиного процесс,! "проб и ояиГиж", нащыплясмого интуицией и зкепериментлми ИеСЛВДПМТПЛЗ, а с яругой стороны Ii.i различных ят.цих прапитиршчшни и наччпого исследонания длч ныйора рп»«ний треПуитса.различимо по ойшности и детализации модели ofit>nn г ■.

Практическая реалт.п,^! на ЗИН моделей слших обьШРП <>ctf~-честнляется липо г использонаниом нескольких заррумемых «рпгрлкн, каидаа из которых является модельи компонентов рассмзтришшмих объпктпн, лийн построением одной загрщаемой программ, В которой нодели кпиипненпш имеот форму нызынлгних процедур.

О нервом случае, пользователь сам оПесипчинает информационную там М'Ш/tH чш'рчИ'Ми*и программами. lin втором случле rnitcttI программ, предьТаилчиих модели компонентов объекта, корректируется сосысно нротокилч оймена информации между иригрдмиани, транслируйте» и с поморья редактора сочзей ойъгдиияптся в загруи«!-еиув программу, С-м г иатриеасмые модели о(ш:ита названы многопрограммными моделями (НИЧ) и силу того, что они состоят из нескольких программ, нредемклжиих мпп»ли его компонентон.

Дш.1.1ртацишнм« pariera иаираилена на снижение затрат, требуемых ici lifC'M tUJHVmm ЦИКЛ" КИК, m Cirт антомогизации ее нострое-

- г -

ния, но и благодаря сведении к минимуму затрат на этапа ее сопро-вошдения. Основный видом работ на этапе сопровождения НПМ является модификация ее программ, проводимая при многовариаптном моделировании. Затраты, требуемые для выполнения этой работы при использовании традиционных методов программирования, составляпт по оценке зарцбе«ных авторов( Р. Гласс, Р. Нуазо Сопровомдение программного обеспечения) около 502 от всех затрат на разработку и эксплуатации Ш.

Предметом исследования диссертации являются способы первого варианта построения и использования МПК с целью их автоматизации.

Актуальность диссертации состоит в том, что методы автоматизации построения ИЛИ не зависят от специфики моделируемых объектов и могут быть использованы в различных предметных областях для ре-нения проектных и научных задач.

Автоматизация построения КПК требует решения с помощью ЭВМ следующих задач:

1)выбора необходимых для МПМ программ из некоторого их ино-■ества;

2 Определенна последовательности использования программ в MI1M;

3 Организации информационной связи не иду программами МПМ. Первая и вторая задачи возникли в связи со сдошостьв исследуемых объектов, когда его компоненты исчисляются сотнями. Решение третьей задачи обеспечивает первый вариант построения МПМ.

Способы ремения внес описанных задач рассматриваются в работах по автоматизации программирования в рамках технологий структурного (работы Кинга Д., Кнута К., Ильина 15.Д., Фииера ft', и др.), функционального (работы Пзкуса Д*.. Хендерсона П., Хоара Ч. и др.) и логического (работы Миллера Д., Тейза А., Хоггера К. и др.) программировании, а такме в существующих системах автоматизации проектирования lfflU (система построения пакетов программ ПРИЗ, рассматриваемая в работах Кахро И.И. и Тыуг.у З.Х.). Однако в рассматриваемых работах не учитывается связанные с построением и эксплуатацией МИМ объектов проблемы:

-использования независимо разработанных программ моделей компонентов объекта:

-модификации программ многопрограммной модели; ~ -использования и обработки знаний - разработчиков программ и пользователей МПМ.

Цель и задачи работы. Цельв диссертационной равотн является разработка и исследование метода автоматизации построения многопрограммна* моделей сломных объектов.

Достименив поставленной цели обеспочивается ремением следуя-«их задач:

1 (Разработка структуры организации МПМ.

2 )Выбор формального описания программы и теоретического аппарата ремения задачи выбора программ для модели.

3 Разработка алгоритмов и правил взаимодзйствия »лвментов структуры КПК.

4Разработка структуры организации библиотеки программ.

5Разработка алгоритмов и правил выбора программ для КПП,

б»Разработка алгоритмов и правил определения последовательности использования программ в КПП.

7»Разработка алгоритмов и правил организации информационной связи мемду программами КПП.

8»Разработка правил использования МПМ для ревемия проектных и научных задач.

9¡Реализация автоматизированной системы программного моделирования и-исследование результатов работы.

На защиту выносятся:

1».Структура организации МПМ.

2».Формальное описание программы и аппарат его использования для ремения задачи выбора программ для мололи. • , 3».Метод автоматизации построение МПМ.

Методы исследования. В работе используется методология системного анализа, теория функциональных зависимостей, теория графов и моделирования.

Научная новизна.

. 1.Иредломена структура организации МПМ.

¿.Предложено формальное описание программ модели и аппарат его использования для их выбора.

З.Предломпн метод автоматизации построения МПМ.

Практическая ценность.

1. Предлокенный метол автоматизации построения многопрограммных моделей сломнмх объектов не зависит от специфики предметной области'и «о»ет бить использован для решения различных проектных и научных задач в лябых предметных областях.

\

2. С помоцые предложенного метода проектировать И соз-

давать системы программного моделирования вне зависимости от языка программирования, используемого дли составления нрограмы модели.

В результате-использовании предложенного метода можно проектировать и создавать системы программного моделирования, работавшие в сети, иъодш ищой различные вычислительные машины.

4. Предложенный метод-познолиет снизить затраты на построение МIIЫ без снижения эффективности о: использования но сравнения с ранее используемыми подходами ее проектирования.

- 5. Использование предложенного ми года повивает качество раз рабатываемой МИМ за счет прямого участия о ко создании специалистов предметной ооласти и расширенных возможностей но ее отладке и тестировании.

Реализации результатов раиогы. Предложенный метод автоматизации построении ШШ сложных объектов реализован в сисгене автоматы зированного исследовательского проектирования корабля . "Оценка", которая используется при проведении проектных и научно-исследовательских работ в Военно-морской академии, а таимо в обучении слушателей по курсу "Проектирование надводных кораблей". Результаты диссертационной работы использовались таимо в хоздоговорных научно-исследовательских работ с научно-исследовательским институток им. П.11. Крылова (Санкт-Петербург). Внедрения подтверждаются соот-яетствувцими актами. '

Апробация работы. Результаты диссертационной работы обсуждались на отраслевой конференции "Проблемные вопросы проектирования корабля" (Ленинград, 1380 г.), на межвузовской конференции ВМФ, на И Всесоюзной конференции "искусственный интеллект 30" (Минск, 1990 г.), на международном симпозиуме "Визуальный анализ и интерфейс" (Новосибирск, 1991 г.), на всесоюзном семинаре "Качество программного обеспечения" (Сочи. 19П1 г. ), на заседанилх кафедры САПР СПГТН (Санкт-Петербург).

Публикации. Результаты работы опубликованы в I! работах.

Объем работы. ■ Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 67 наименований и грех приложений, Работа изложена на 151 страницах машинописного текста (без приложений) и включает 14 рисунков.

содмчпниг: ропота.

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, определяются цели и задачи исследования, кратко излагается содержание глав диссертации^-

В первой главе дается описание системы исследовательского проектирования корабля (СИП), рассматриваемой в работе в качестве примера. Анализ задач, выполняемых этой системой, и методов, направленных на автоматизацию их решения, позволил сформулировать в п.1.1 Функции, которые долшны осуществлять средства системы автоматизированного исследовательского проектирования корабля(САИПР) для выполнения научных и проектных задач. В связи со сложностьв объектов, рассматриваемых в кораблестроении, показано, что модели этих объектов требуется рассматривать в виде совокупности моделей их компонентов. Каждая из моделей компонентов объекта содержит знания из самостоятельных разделов предметной области, характеризующих подсистемы корабля и решаемые кораблем задачи(энергетика, гидромеханика, живучесть, прочность, тактика военных действий и т.д.), и, вследствие этого, разрабатывается в виде отдельной программы независимо от других моделей.

Анализ традиционных методов программирования, используемых при создании первого варианта САИПР, и этапов жизненного цикла КПП. проведенный в п.1.2, показали, что затраты на разработку и эксплуатацию модели некоторого объекта СИП могут бить снижены не только благодаря средствам автоматизации программирования, но и за счет снижения затрат, требуемых для многовариантного моделирования, проводимого па этапе сопровождения КПК. Содержание жизненного цикла любого программного изделия определило необходимость решения в диссертации двух проблем, связанных с построением КГШ: проблемы ее структурной организации и проблемы выбора технологии ее разработки.

■ В п.1.3 проведен анализ форм организации КПП, учитывающий возможность модификации ее программ на уровне минимальных затрат. Этот анализ показал необходимость использования двухуровневой структуры организации КПП, в которой ее программы находятся на втором уровне, а первый занимает ее управляющая программа.

Необходимость автоматизации построения ИЛИ потребовала анализа традиционных технологий, связанных с автоматизацией программирования. В качестве таких технологий в работе рассматривается в п.

I

- б -

1.4 элементы структурного(п.1.4.1). функционального^. 1.4.2» и ло-гнческпгоСп.1.4.3) программировании. Помимо традиционных технологий автоматизации программирования, в работе проанализирована система построении пакетов программ ПРИЗ (п.1.4.4). Использование для НПН программ, разработанных специалистами смемных организаций, потребовало анализа технологии объектно-ориентированного программирования, проведенного в п.1.5. А необходимость использования знаний, пользователей МПМ при реиении проектных и научных задач, потребовала рассмотрения в п.1.6 интеллектуальных технологий, использующих различные модели - представления знаний и способы их обработки. Аналйз технологий программирования показал, что средства построения МПМ могут использовать лишь отдельные элементы рассматриваемых выше технологий, так как ни одна из них не рассматривает вопросы снижения затрат при ыноговариантном моделировании.

На основе анализа технологий разработки многопрограммных моделей й структурных форы их организации предлояен в п.1.7 состав информационно-программного обеспечения системы автоматизации построения и эксплуатации МММ. В основе структуры организации МПМ предломена форма описания входных и выходных параметров программ, названная в диссертации фреймом, а такие предломены методики, обеспечивающие автоматизации построения Ш1М и решение с помощьв .нее проектных и научных задач."Элементы фрейма, сгруппированные по функциональному назначении.-названы слотами. Прсдломештя структура МПМ, структура и содермание фреймов позволяют обеспечить: .1 Автоматизации построения МПМ за счет:

-»возмомности выбора любых параметров программ, благодаря использовании для них во фрейме значений по умолчание;

-»унифицированного представления данных, необходимого для организации связи между программами МПМ:

-»коммутации данных мегду программами, осуществляемой в терминах предметной области.

-»согласования типов передаваемых данных ме«ду программами; 2»использование для МЛМ программ, разработанных независимо мекду собой, благодаря хранению параметров вне их прикладных программ:

3»повымсние качества разрабатываемой МИМ, благодаря доступности к любой информации о параметрах со программ, потирая псобхо-

/

_ 7 -

дима при отладки и тестировании модели.

4Снижение затрат на разработку и эксплуатации ИПК не только за счет автоматизации ее построения, но и благодаря возможности простой модификации в ней программ.

Методики построения МПМ направлены на решение следугщих задач:

-адаптации программ для их использования в МПМ; -организации библиотек программ: -выбор программ для МПМ;

-определение последовательности использования программ в МПМ; -организации информационной связи ме»ду программами: -использование МПМ для решения различных проектных и научных проблем предметной области.

Построение МПМ осуществляется но запросу пользователя, который представляет собой задание на вычисление с помощью модели функционального отношения мешду двумя множествами физических параметров исследуемого объекта. Благодаря автоматизации задач, свя- х занных с построением МПМ, в результате задания системе многопрограммного моделирования запроса пользователя программные средства систем» осуществляют выбор программ для МПМ, определяют последовательность использования программ и организувт информационную связь между программами МПМ.

В выводах по первой главе сформулированы задачи автоматизации многопрограммного моделирования, которые решаются в последующих главах.

Во второй главе подробно рассматривается организация МПМ и формальное описание программ, необходимое для автоматизации их выбора. Многопрограммная модель представлена в виде совокупности программ, названных в диссертации базовыми моделями(БМ), управляющей программы (ЯП) и связывающего Фрейма {СФНп.2.1).

Нправлявщая программа . организует последовательность выполнения БМ.

В состав СМ входят: прикладная программа (ПП), входной (ВхФ) и выходной (ВыхФ) фрейм. Лля входного фрейма и выходного фрейма БМ могут использомться файлы непротиворечивости (ВхФН и ВыхФН), описанные в п.?..4. Необходимость их использования связана с независимым характером разработки ПМ. Во входном и выходном файлах непротиворечивости задается диапазон допустимых значений парамет-

- 8 -

ров БИ в виде логического отношения ЕСЛИ-ТО.

Входным (выходным) фреймом БИ называется фрейм, содержащий слоты, характеризующие входные(выходные) данные ее прикладной программы. Такая организация БИ отражает процесс ее функционирования и делает простым ее использование о МПИ. Входной и выходной Фреймы БИ предназначены для хранения информации, необходимой для организации информационной связи между ПН в ИПН и обеспечения участия специалиста предметной области в контроле за построением ЫПЫ и адаптации ее к изменяемым условиям. Слоты фреймов БИ характеризуют параметры прикладной программы и содержат их значения^.2.2). Различают системные и пользовательские слоты входного и выходного фреймов БИ. Системные слоты характеризуют весь фрейм параметров БИ. В состав системных слотов входит тип фрейма дан-ных(входной или выходной), имя фрейма данных, имя БЫ, указатель фрейма-сына, указатель фрейма-отца, служебный слот, признаковый слот. Служебный слот содержит имя автора фрейма данных, дату создания фрейма данных, дату последней модификации фрейма данных, количество пользовательских слотов. Признаковый слот определяет возможные действия при обработке входного или выходного фрейма БИ. Он состоит из указателей, в зависимости от которых выполняются раз- личные процедуры обработки фреймов. Все элементы признакового сло-» та имеют два значения: . положительное и отрицательное. В состав .признакового слота входят следующие указатели: указатель вывода на экран, указатель проверки границ, указатель модификации, указатель связи, указатель вывода на'печать, указатель использоиания файла непротиворечивости.

Пользовательские слоты содержат информацию о каждом параметре БИ и состоят из следующих элементов(ЗПС): имени слота (3I1C1), наименования (ЭПС2-), указателя наследования слота (ЭПСЗ). указателя модификации (ЭПС4), указателя допустимости границ (ЗПС5), указателя функционального типа параметра (ЗПС8), указателя скрытости слота (ЭПС7), указателя связности слота (ЭГ1СВ), типа параметра (ЭПСЭ), единицы измерения (ЗПС10), значения параметра (3I1C11 ). граничных значения параметра (ЭПС12), значения модификации (ЭПС13), имени фрейма- передатчика (ЗПС14), имени плота фрейма передатчика (ЭПС 15), индексного номера слота OllClfi), указателя положения на графике (ЭПС17). ЗПС12 содержит минималыюеСит), максимальное значение (шах) и значение, характеризунщее значение

логической операции НЕ (по). Подобная структура пользовательского слота обеспечивает полнуп информацию о параметрах БМ, которая помет бить использована в процессе построения и эксплуатации МПМ.

В отличие от систем искусственного интеллекта, использующих Фреймы для представления знаний, фреймы БН не передают друг другу управление, а используются для информационной связи между БН. Прикладная программа БН играет роль присоединенной процедуры между входным и выходным фреймами.

Связывающий фрейм используется для организации связи между БН и образуется как результат объединения их»Фреймов(п.2.3): СФ=ВхФСБМ1 )уВыхФСБИ1...ВхФ(БН2)«ВыхФ(БМ2)«...ВхФ(БНп )оВыхФ(БНп ). В многопрограммных операционных системах при параллельном использовании БН связывающий фрейм исггользуется также для синхронизации выполнения БН.

Так как запрос пользователя характеризует функциональное, от-номение между параметрами предметной области, то ответом на него должна быть отношение, адекватное запросу и вычисленное с помощью одной или нескольких БИ. Поэтому для автоматизации выбора БН в диссертации предложено использовать функциональные отножения меаду параметрами каждой из этих моделей(п.2.5). Функциональные отноже ния определяют факт наличия взаимосвязи между параметрами БН, а зта информация при независимой разработке БН может быть единственной.

Функциональные отношения рассматриваются в теории реляционных баз данных в работе Д.Нейера "Теория реляционных баз данных". Основные положения этой теории приводятся во второй главе. Использование функциональной зависимостиФЗ), характсризувщей функциональное отношение, для описания программ было осуществлено ранее в работах КановичаС К.И. Канонич "Эффективные логические алгоритмы— анализа и синтеза зависимостей"), но при этом зависимости не применялись для решения проблемы планирования в пространстве задач. В системе построения пакетов программ ПРИЗ функциональные зависимости использовались для определения разрешимости пакета программ на основе аксиомы транзитивностиС Кахро Н.И. и др. "Инструментальная система программирования ЕС ЭВМ (ПРИЗ)"). Однако этот подход не обладает полнотой для формального описания программ пакета. В диссертации предлокено использовать ФЗ вместе с аксиомами их вывода (аксиомы ймстронга). Полнота аксиом вывода ФЗ доказана в работе

\

- 10 -

Д.Нейера. В основе теории ФЗ используется1ее определение.

Определение. Отношение удовлетворяет функциональной зависимости (Г-зависимости) Х->У, если из М(Х)=Ц(Х) следует И(У)=11(У) для всех 1 и 1. где 1 ,]-порядковые номера кортежей от-нояения.

В этом определении большими буквами латинского алфавита (Х.У) обозначаются подмножества атрибутов схемы I? некоторого отношения г реляционной базы данных. Множество значений некоторого множества атрибутов X обозначается через ШХ), где Ы(Х) -1-ый кортеж отно-«ения г со схемой К.

В соответствии с определением ФЗ в п.2.5 сформулирована теорема, которая доказывает условие их применимости для описания программы базовой модели.

Теорема. Если программа содержит в качестве входных параметров множество X,' а в качестве выходных-множество V, то ее можно представить в виде функциональной зависимости Х->У.

Доказательство теоремы основано на свойстве детерминированности алгоритмов программ базовых моделей.

Анализ описания'программ с помощью ФЗ показывает, что использование единственной зависимости между входными и выходными параметрами программы базовой модели, например Х1Х2->У1У2,.при решении задачи выбора БК может привести не только к снижении эффективности их поиска, но и к ошибочному выбору БИ. Это очевидно, если программу БИ описывают функциональные зависимости: Х1->У1 и Х2->У2. Общая зависимость программы (Х1Х2->У1У2) выводится из ФЗ Х1->У1 и Х2"->У2 с помощью аксиом, рассматриваемых в теории реляционных баз данных. Для поиска Функциональных зависимостей, содержащих минимальное число параметров БИ ( в рассматриваемом примере это: Х1->У1 и Х2->У2) в п.?..Б приведена соответствующая методика.

На основании этой методики строится блок-схема алгоритмо программы БК, включавшая блоки-условия и блоки-вычислений, » составляются ФЗ, характеризующие блоки-вычислений. Не рассматривается те ФЗ, которые отражают Факт переопределения входных параметров БИ. С помощью полученных таким образом зависимостей строитс! направленный граф. Построение начинается с зависимости, в право! части которой содержится имя выходного параметра программы, и про должается после анализа атрибутов в левой части зависимости выбо ром новой зависимости, в правой части которой находится анализиру

емый атрибут. Атрибуты левой части ФЗ, которые соответствувт именам входных параметров, отмечаются и в дальнеймем в процессе построения не используются. Процесс построения ФЗ программы БМ заканчивается, когда все ФЗ, соответствуете блокаи-вычислений, исчерпаются или на графе будут отмечены все вершины. Получившаяся ФЗ программы Б К запоминаете^. Если в программе существует другой выходной параметр, то весь процесс определения зависимостей повторяется. В итоге для программы БМ получим мнояеетво ФЗ.

В диссертации введено следующее обозначение ФЗ: первые символы лабрго атрибута означают имя базовой модели; затем следует символ 1(0), характеризующий принадлевность параметра входному(выходному) фрейму БМ; далее следует номер параметра во фрейме БМ. Например, функциональные зависимости базовой модели NAHE имеют вид: NAHEI lNAHEI2NilMEI3-> NAHE01NAHE02. На основании обозначения ФЗ определяется принадлеэность ее некоторой БМ из мномества базовых моделей. . .

R выводах по главе выделены основные вопросы диссертации, рс-иаемые во второй главе и связанные со структурой организации МПМ, формальным описанием БМ и методикой определения для Б Ii функциональных зависимостей.

В третьей главе описан метод автоматизации построения МПМ. В соответствии с этим методом, по запросу пользователя средства программного моделирования выбирают из библиотеки требуемые ПК и строят из них многопрограммную модель. В состав метода входят:

I )методика организации БМ, содермащая алгоритмы и правила взаимодействия ме*ду структурными элементами базовой модели;

2)методика организации библиотеки базовых моделей;

3)мстодика выбора БМ;

4 ¡методика определения последовательности использования БМ в

МПМ;

5)методика организации информационной связи меяду БМ.

П)методика использования МПМ для решения проектных и научных задач предметной области.

В основе первой методики, описанной в п.3,1, используются правила организации взаимодействия' меаду злемонтами структуры БМ:

- )Входным(выходным) фреймом и входным(выходным) файлом непротиворечивости, и соответствии с которым определенные элементы пользовательского слота (граничные значения параметра) принимают

- 12 -

значения из файла непротиворечивостиСп.3.1.1);

-)Входным(выходным) фреймом и прикладной программой(п.3.1.2), в соответствии с которым осуществляется ввод(вывод) значений параметров пользовательских слотов входного(выходного) фрейма в прикладную программу( из прикладной программы).

Так как разработка прикладной программы БМ моют вестись на любом из универсальных языков программирования, то организацию информационной связи между фреймами и прикладной программой ЕМ предлагается осуществлять с помощью программных процедур, реализующих правила взаимодействия между этими элементами структуры БМ. 1естко зафиксированное местоположение вызовов процедур позволяет автоматизировать не только процесс составления прикладной программы БМ, используя для этого готовые средства, но и процесс модификации прикладных программ, разработанных в других организациях и используемых для построения МПМ.

В основе организации библиотеки БМ, описанной в п.3.2 используется справочник функциональных зависимостей, описывающих функциональные отношения " между параметрами предметной области. Этот справочник содержит функциональные зависимости БМ и функциональные зависимости, характеризующие одинаковые параметры разных БМ. Справочник состоит из двух разделов. В первом разделе хранятся функциональные зависимости базовых моделей, а во втором межбазовые зависимости. характеризующие одинаковые параметры предметной области, используемые программами разных базовых моделей. Для обеспечения эффективного поиска БМ первый раздел справочника разбивается на подразделы, соответствующие отдельным элементам структуры предметной области. Функциональные зависимости справочника оформлены таким образом, что каждый атрибут этих зависимостей однозначно определяет параметр некоторой базовой модели.

В п.3.3 описан алгоритм вывода ФЗ. содержащей запрос пользователя, результатом которого являются совокупность базовых моделей. Исходными данными алгоритма является множество ФЗ из справочника зависимостей и запрос пользователя. Алгоритм использует вывод ФЗ, содержащей запрос пользователя, на основе аксиом Амстронга. В процессе выполнения алгоритма могут использоваться различные критерии выбора зависимостей: минимальное или максимальное число параметров БМ, минимальное или максимальное число БМ. В результате выполнения алгоритма получаются символьные последовательности, со-

держащие имена базовых моделей, ко торне являются исходными данными алгоритма определения последовательности использования КМ,

Ллгоритм определения последовательности использования базовых -моделей, описанный в п.3.4, входит в состав четвертой методики. С помощь» этого алгоритма вершинам направленного графа, соответствующим именам БМ, ^ставятся в соответствие метки, значения которых определяют порядок использования БМ.

О п.3.5 описан пример выбора БМ с помощью описанных выме методик, использующий базовые модели СПИИР корабля.

Орнову пятой методики, приведенной в З.П ^оставляют правила организации информационной связи между СМ, ш.зользующие термины предметной области, хранимые в определенном элементе <ЭПС2) каждого пользовательского слота входного и выходного фреймов БМ и названные наименованием параметра, II случае совпадения наименований параметров разных БМ в соответствующие элементы пользовательских слотов (ЭПС16) фреймов этих моделей записывается индексный номер, которому, о свои очередь, соответствует отдельный пользовательский слот связывающего фрейма. Для организации сложной информационной связи между БМ используются указатели наследования, определяющие направление передачи значений параметров БМ. Правила организации информационной связи между БМ оформлены в виде алгоритма, исходными данными которого являются результаты выполнения алгоритма определения последовательности использования БМ. Алгоритм построен на основе эффективных методов поиска строки символов при существования множества предложений.

Алгоритмы, используемые в методиках построения МПМ, взаимосвязаны и реализуемы на ЗВМ.--

В п.3.7 описаны правила использования МПМ для ревения проект- • них и научных задач. Эти правила построены на основе существования общих задач, связанных г. проведением оценки влияния одних параметров МПМ на другиеСп.3.7.1) и заменой БМ при .многоварилнтпом моделирований п.3.7.2 ).

В выводах но третьей главе выделены основные вопросы, связанные с описанием метода автоматизации построения МПМ и с описанием общих правил решения с помощью МПМ" проектных и научных задач.

В четвертой главе описана реализация программного обеспечения СИП корабля. В основе реализации системы используется системная программа, которая по запросу пользователя строит МНИ и обеспечи-

вает пользователи г помощью нее решение проектных и научных задач. В п. 4.1 описана физическая организация структурных элементов КПК В главе описаны команды четырехуровневого иерархического меню, осуществляющие: разработку и отладку ОМ: работу с библиотекой БМ; разработку и отладку МПМ; эксплуатацию МПМ; организацию локально; сети мещду мини-ЭВМ и персональным компьютером и программную нод-дершку метода для этой сети. При организации фреймов ПК в виде файлов увеличивается время выполнения МПМ, поэтому При эксплуатации модели предусмотрены программные средства ее преобразования о МПМ с фреймами БМ в виде общих областей памяти. Эти программные средства описаны в п.4.5. В п.4.С описаны примеры многопрограммных! моделей СЛИПР корабля, построенных с помощью предлощенного к диссертации метода. Среди этих примеров рассмотрены: МПМ корабля, состоящая из базовых моделей,, характеризующих каждую подсистему корабля и представляющих собой совокупность расчетных формул;. МПМ геометрического образа корабля, состоящая из базовых моделей, характеризующих отдельные элементы геометрического чертеша корабля. Первая МПМ используется для получения тактико-технических характеристик корабля, а вторая модель слушит для анализа возможности размещения подсистем корабля, выбранных с помощью первой модели.

В выводах отмечены решаемые в четвертой главе задачи диссертации, связанные с практической реализацией метода автоматизации построения МПМ и его исследованием.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы.

В приложении 1 содержится пример прикладной -программы, со блок-схема, фреймы и командный файл базовой модели, используемой в системе автоматизированного исследовательского проектирования,

В приложении_2 содержится пример использования программны*

средств, повышающих эффективность использования МПМ, построенной с помощью предлощенного в диссертации метода.

В приложении Л содержатся примеры многопрограммных модялеС СЙИПР.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РЛСОТН. .

В диссертационной работе на примере СИП корабля поставлена » . достигнута цель, заключающаяся в разработке мотода автомзтизацм

построения КПП и связанная со снижением затрат на ее создание и эксплуатации и увеличение качества получаемой модели. Основные результаты работы могут быть сформулированы следующим образом:

1 ¡Предложена структура организации КПП, ориентированная на возможность модификации 'БМ и обеспечение доступности к любым ее параметрам со стороны пользователя модели.

2 ¡Предложено формальное описание БМ, основанное на использовании Функциональных отношений между ее параметрами.

3 ¡Разработаны теоретические основы выбора fill в библиотеке для выполнения запроса пользователя.

4)Разработан метод построения МПМ, в основе которого исполь-зуптся реализуемые на ЭВМ взаимосвязанные алгоритмы выбора БМ, определения последовательности их использования и организации между ними информационной связи.'

5 ¡Сформулированы правила использования МПМ для реиения с помощью нее проектных и научных задач.

Б ¡Разработаны и исследованы программные средства, обеспечивавшие реализацию метода построения МПМ в системе автоматизирование го исследовательского проектирования корабля.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ.

1). Борисов С.Х., Норов А.Ю. Методологические основы создания системы исследовательского проектирования корабля.// Доклад на отраслевой конференции "Проблемные вопросы проектирования корабля". Материала 6 НТК .стр. 37-41, ЦНИИ им. А.Н. Крылова, май 19ВВ.

2). Borisov S.H., Еушепоч U.P. Intelligent interface of object-oriented ргодгашш!пд. International SyiposlH« on Uisual Analysis and Interface, August 1-4. 1391. Novosibirsk, USSR. Theses, p. 59

3). Борисов C.X.. Евменов В.11. Использование фреймовых структур для организации и отладки программ. 3 Всесоюзный семинар "Качество программного обеспечения". Тезисы докладов, стр.23, Дагомыс 18-22 ноября 1991 г.

4). Борисов С.Х. Использование фреймовых структур данных для разработки сложных проблемно-ориентированных программных систем. Научный семинар-"Основные вопросы системного анализа". Санкт-Пе-

• lfi •

тербург. ВКП им. II. Г. Кузнецова, tÜЯ2. стр. 00 72.,

5). Борисов С.Х. Научно исследовательская работа " Обоснование направленности работы, приннипон построения и структуры системы автоматизированного проектирования (САПР) по.оценке эффективных проектных решений и обоснования! характеристик объектов, требований к ее подсистемам", Ленинград, RKA им.II.Г .Кузнецова, 1388 г.. раздел 3, параграфы 2.4, 2.Я.'

G). Борисов С.Х. Научно исследовательская работа "Разработка проблемно-ориентированных математических моделей для оценки проектных решений и .оптимизации характеристик объектов". Ленинград. BMA им.,И.Г. Кузнецова, 138!) г.,'раздел 3,

7). Борисов С.Х. Научно-иегледоватсльская работа П-1-275 "Разработка и создание комплекса алгоритмов й программ для автоматизированного проведения тактики'зкономичгских исследований." Ленинград, ЦНИИ им. A.II. Крылова, 1930 г,

- Событие 2503. раздел технического отчета Л 81331 "Алгоритмы и программы расчетов на .'IBM для оптимизации характеристик кррабля основного класса".

8). Борисов С.Х. Научно исследовательская работа "Регламентация 10"- "Разработка методов и средств автоматизации работ по обосновании перспективных планом развития ВОТ".Ленинград, ЦНИИ им, А.И. Крылова, 1331 г.

-Этап I, раздел 3 технического отчета арх. N Л 91100 "Разработка элементов автоматизированной системы обоснования направлений и развития кораблей и вооружений РМФ".

Подписано к печати bi.03.13. Заказ 82. Тир-!* (ПО.

Бесплатно.