автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Базовый инструмент создания систем автоматизированного проектирования объектов объектов электромашиностоения малой сложности

ивановский государственный энергетический университет имени в. и. ленина

^ О Л На правах рукописи

I и Я" "7

СОЛОВЬЕВ Михаил Леонидович

УДК 681.3.016:621.313

БАЗОВЫЙ ИНСТРУМЕНТ СОЗДАНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ЭЛЕКТРОМАШИНОСТРОЕНИЯ МАЛОЙ сложности

Специальность 05.13.12—Системы автоматизации проектирования (энергетика)

Автореферат диссертации па соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново 1993

Работа выполнена в Ивановском Государственном энергетическом университете.

Научный руководитель—

доктор технических наук, профессор Щелыкалов Ю. Я.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Дмитревич Г. Д., кандидат технических наук, профессор Тюрин Е. П.

Ведущая орг анизаци я—НПО «ИНФОРМАТИКА» г. Иваново.

Защита диссертации состоится »1993 г.

в час. на заседании специализированного совета

К 063.10.02 Ивановского Государственного энергетического университета по адресу: 153548 г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34.

Отзывы, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 153548, Иваново, Рабфаковская ул., 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан » . . 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета К 063.10.02 д. т. н., проф.

С. В. ТАРАРЫКИН

ОБМЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАВОТН Актуальность проблем. Наиболее характерная особенность современного этапа практики проектирования объектов электромашиностроения - это расширяющееся применение ЗВМ, языков программирования, математических методов. Поэтому все более остро встает проблема повышения эффективности ЭВМ в проектировании, совершенствования технологии создания и использования программных комплексов, информационного и организационного обеспечения разработок новых изделий. Таким образом, в настоящее время резко увеличилась потребность в повышении качества и темпов проектирования объектов электромашиностроения на путях комплексной автоматизации,

С другой стороны, с ростом числа пользователей ЗВМ, в настоящее время, намечается сни!ение их профессионального уровня как в области программирования .так и создания автоматизированных систем проектирования. Разрыв меиду знаниями о предметной области и практической реализацией этих знаний вызывает существенные трудности в использовании вычислительной техники. Именно разрешение этой проблемы средствами наиболее понятными и естественными является ваяной задачей в осуществлении процесса автоматизированного проектирования.

Процесс проектирования, как объект автоматизации, представляет собой сложный вид информационных отношений, непосредственно связанных с интеллектуальной деятельность!) человека. Поэтому, говоря об автоматизации процесса проектирования, имеют в виду превде всего автоматизации определенных функций. Задача, следовательно, состоит в том, чтобы выявить эти функции и их роль в процессе проектирования, разработать методы и.средства их автоматизации и на этой основе создать системы автоматизированного проектирования.

Анализ показывает, что в основе проектирования объектов электромашиностроения как информационного процесса целенаправленной деятельности леяат объективные закономерности: разработка и включение новых модулей в систему проектирования; информационная согласованность разработанных модулей: возиошость выбора различных вычислительных цепей с большим количеством альтернативных модулей; поиск исходной информации, ее ввод и вывод результатов.

Из вышесказанного следуот, что исследование вопросов создания программного и информационного обеспечения САПР электромашиностроения представляет значительный теоретический и практический интерес, а разработка на основе этого исследования базового инструмента создания САПР является актуальной задачей

Цель диссертационной работы и задачи исследования. Данная работа посвящена исследования, руэработке н практической реализации базового

инструмента создания (БИС) САПР объектов электромашиностроения (объемом" до 10000 операторов). Для этого в диссертации решаются следующие задачи:

- анализ основных направлений в развитии методов автоматизации промышленного и "учебного проектирования изделий и определение функций и принципов построения САПР;

- разработка ' способа формализованного представления проектной документации объекта;

- разработка методик формирования универсальных математических моделей проектируемых объектов;

- разработка способов организации, алгоритмов обработки и форм документирования проектной информации в САПР;

- разработка способа построения функциональных пакетов программ и способов взаимодействия с ними.

Основные методы исследования.. При решении поставленных задач были использованы понятия и методы системного анализа, теории графов и математического программирования. При реализации разработанных алгоритмов использован модульный принцип построения программных систем.

Научная новизна. Основными научными результатами работы, вынесенными на защиту являются:

- исследование и разработка структуры формализованного представления объектов электромашиностроения в виде спецификаций на программные продукты, которые позволяет перейти к систематизированной разработке .программно-информационного обеспечения процесса проектирования;

- исследование и разработка обобщенной структуры программно-информационного обеспечения процесса проектирования на базе разработанных на1 Языке Формального Описания Расчетных Иетодик (ЯФОРЛ) спецификаций;.

- разработка методики формирования вычислительной модели.объекта электромашиностроения определенного класса на базе БИС САПР. ,

Практическая ценность. Основными практическими результатами являются разработанные комплексы программ реализующие: язык формального описания расчетных методик проектируемого объекта; общее информационное обеспечение процесса проектирования; вычислительную модель выбранного объекта; ввод исходных данных и вывод результатов проектирования по заранее созданным заготовках входной и выходной документации.

Разработанные средства использовались для проектирования объектов электромашиностроения таких классов как: электродвигатели (асинхронные двигатели); электромашинные усилители '(электрическое устройство гашения колебаний с ферромагнитной жидкостью); электромашинные преобразователи (трансформаторно-реакторное оборудование высоковольтных агрегатов газоочистки), что подтвершдено соответствующими документами.

Реализация и внедрение результатов работы. Теоретические и практические результаты работы использовались в 4 научно-исследовательских работах, выполненных на кафедрах: ЗМ, ВТ и САПР: лаборатории ОНИЛ САПР Ивановского энергетического института в рамках НИР, включенных в план вамнейиих научно-исследовательских работ Программы 'САПР Минвуза СССР и РСФСР. Результаты работы внедрены и используются во Всесоюзном научно-Исследовательском проектно-конструкторском и технологическом институте электромашиностроения (ВНИПТЙЗМ г. Владимир), в Московском научно-производственном объединении " Электрозавод "(г. Москва), в СКТБ " Полюс "Сг. Иваново). Ожидаемый годовой экономический эффект составляет более 56 тыс. рублей, в ценах 1989 г.

Апробация работы. Основные поломения диссертационной работы были долояены и обсуждены на конференциях и семинарах;

- республиканская научно-техническая конференция "Использование ВТ и САПР в научно-исследовательских и опытно конструкторских работах". Владимир 1989г.;

- всесоюзное научно-техническое совещание" Автоматизация проектирования и производства в электромавиностроении" .Суздаль 1989г.;

- научно-методический семинар "Автоматизация проектирования в электротехнике и энергетике". Иваново 1990 г.;

- республиканская научно-техническая конференция "Автоматизация проектирования в электротехнике и энергетике". Иваново 1991 г.;

- мегдународная научно-техническая конференция "Состояние и перспективы развития электротехнологии" . Иваново 1991 г.;

- республиканская научно-техническая конференция . по магнитным мид-костям. Москва 1991г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, прило!ения, заключения, списка литературы, включающего 182 наименования. Основная часть работы излояена на 175 страницах мапинописного текста.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность и практическая ваяность работы, формулируется цель, определяется основное направление работы.

В первой главе рассматривается современное состояние в области разработки инструментальных средств для создания программного обеспечения САПР и пакетов прикладных програмн.

Использование ЭВМ и различных систем постоянно расяиряется, и потребность з разработке новых программ растет так быстро, что традиционными методами программирования зту потребность удовлетворить трудно.

Производительность составления программ отстала от производительности ЭВМ на два порядка. Непрерывное усложнение решаемых задач приводит к необходимости разработки сложных комплексов программ в скатые сроки. Все зто требует поднять производительность труда программистов на новую качественную ступень.

Рассматривая проблему в целом, следует учитывать взаимосвязи всех составных частей и процессов создания программного продукта: технологию программирования; организацию работ; инструментарий;.. Большинство работ в области систем автоматизированного проектирования САПР направлены на создание и совершенствование инструментария для автоматизации процесса программирования. Однако на первое место следует поставить технологию.

Технология программирования - зто совокупность обобщенных и систематизированных знаний об оптимальных способах, приемах, процедурах проведения процесса программирования, обеспечивающего в заданных условиях получение программной продукции с заданными свойствами. В настоящее время используются такие технологии, основная задача которых состоит в повышении уровня'Программирования в языках реализации. Для удовлетворения потребности в программных средствах необходимо создать' системы автоматизации в интеллектуальной сфере деятельности человека -программировании, В настоящее время под автоматизацией программирования понимается широкий спектр подходов к применению ЭВМ в процессе составления программ с целью кардинального повышения качества программного обеспечения и производительности труда программистов.

Условно все подходы к проблеме автоматизации процесса разработки программного' обеспечения могут быть разделены на два класса: эволюционные; революционные. Между ними существует много общего, поскольку перед подходами обоих классов стоит общая задача - добиться автоматизации как моино большего числа фаз яизненного цикла программного обеспечения. Отличие состоит в том. что революционный подход подразумевает автоматическую генерацию программных текстов по составленным разработчиками описаниям на каком-либо.языке спецификаций высркого уровня, возможно с привлечением графических средств. Эволюционный подход оставляет программистам непосредственно процесс написания программ, но предоставляет многочисленные средства, облегчающие этот процесс, повышающие производительность труда. В последнее время часто встречаются публикации с обещаниями значительного повышения производительности труда за счет развития и модификации языков программирования. Однако, как показывает практика, какое-либо повышение производительности труда мояно достичь только при комплексной автоматизации программирования. Отдельные пробелы в автома-

— J —

тизации технологии проектирования способны резко снизить эффективность использования новых, достаточно полезных технологических средств. Целесообразность создания систем автоматизации разработки программного обеспечения обусловлена необходимостью упрощения процесса сопровождения созданных программных продуктов, включая внесение изменений для расширения возможностей.

Таким образом, инструментальная система высокого уровня должна содержать, как минимум, такие подсистемы: языковой интерпретации, которая способствует модульности программирования; стандартизации и паспортизации -интерфейса меяду отдельными программами: информационного обеспечения процесса проектирования; моделирования предметной области проектируемого объекта.

Опыт использования указанных инструментальных систем показал, что они являются нощным средством повышения производительности труда в области программирования, сокращения сроков, стоимости разработок и повышения качества программных средств. Однако анализ подобных технологий свидетельствует о том, что в них много недостатков.

Из сказанного выше можно сделать вывод: создание модели проблем-ноориентированной системы, в которой объединены модель предметной области (НПО), база знаний, отражающая сведения о ЧПО, совокупность программных средств, язык проектирования - сложная проблема. Реализация данной проблемы ведет к успешной автоматизации процесса создания программного обеспечения проектируемого объекта.

Указанные обстоятельства определяют необходимость выделения инвариантных частей задачи проектирования, собранных в единый инструментальный комплекс и поз.тапного процесса создания программного обеспечения. Таким образом,в основу инструментария, приведенного на рис. 1. положены два принципа. Первый базируется на создании постоянного ядра, не зависящего от решаемых ка нем задач. Второй принцип основан на использовании смешанной стратегии разработок: нисходящей, для построения архитектуры всей системы, разбиения ее на соответствующие подсистемы, увязки их друг с другом; восходящей, для параметризации и получения качественного программного обеспечения САПР.

Во второй главе излояенн результаты разработки и исследований Формализованного описания объектов электромашиностроения на базе языка формального описания расчетных методик ЯФОРН.

В предложенной системе для описания разрабатываемого программного обеспечение используется функциональный язык спецификаций. Системе осуществляет преобразование разработанных спецификаций в эффективную программу. П процессе сопровождения и расширения возмсвнострй системы

-1-HI—

спецификация нодуля

-на—

fkoiz

РКОВВ

программные перененные наименование:hi;

вход: х-входной 1;В4 внутренние: хх-параметр г-.т выход: у-выходнои 1:в4 подчинение: Ai-лг-лз;

алгоритм 1.расчет параметра Хб; x6=x1»x2«x3»sqrt(x2> если [Хб>х11 то конец

dste sob

мнохество аргументов функции (ТВВ)

иия:Н1 вход:XI выход:хг

иня:н2 вход:х2 выход:хз

2

информационная зона (IZ)

х1-параиетр 1 х2-паранетр 2 хз-паранетр 3 х4-параметр 4

• Й1

РНВВ формирование конкретного множества функций-аргументов

( нтвв )

имя:hi вход:XI выход:Хг иня:нз вход:хг выход:хз ИНЯ:Нб вход:хз выход:x4 имя:hi вход:х4 выход:х5

I

4

генерация программы. трансляция.редакти-пование. запись в бзн

структура ОБЪЕКТА (stk)

1 а1<н1> 2 а2<н2> • 3 аз<н4> 3 а4<м5> г а5<нз> 3 аб<м6> 3 а7<н7>

5--■ =

ф О Р Н А представления структуры ( ostr ) и выбор конструкции

A1 А2

О-О-

АЗ

• 111

Н2

а5

н4 а4

н5 А6

«МЗ

«н6 а7

. «м7

рис. i функциональная схема инструментального комплекса бис сапр.

3

о

m

JL

формирование вычислительной h о д e л и hödel hodbx hodby

ноде.ль системы | входные параметры

—J—

10

генерация блока обращении к конструктивным едишшан (pbaz)

в ■ ■ 4 7

использование i создание

Г"Г АIIЛ * ПТиПЯ Ш1Л11Р«Ли1Л1.1

стандартной таблицы вюда ид

call h1(x1.x2. x3.x4.x5) call нэ (xi. хз. хб. х7) call н6(х1.хб, х8. x9.x101i call нтш.х2. хт.х8.х11)

< > XI ВХОД 1

< > хг вход г

< > хз вход 3

< > х4 вход 4

индивидуальной таблицы ввода ид

XI Х2 ХЗ Х4

< > < > < > < >

11

изображение результирующей информации

параметр XI а&«*а»аа паранетр хг «*&»»*»» параметр хз aaaaaaaa

Х4 Х5 Хб

ааа ш ш

1ШШ

ааааа&а

паранетр xt паранетр х8

подготовка блока програнмн ввода ид (pfr)

|READ<5. 100) Х1.Х2.ХЗ, Х4 1100 F0RHAT(F15. 6/F15. б/ F15.6/F15. 5)

12

подготовка блока програнны ввода ид (pfr)

VRITE(6. 200) Х1.Х2.ХЗ.Х4

«Х5.Хб.ХТ,ХВ.Х9,Х10 200 FORMAT(Fl 5.6/F15. б/ «F15. 6/F15. 6/Fl5. 6/F1

БИБЛИОТЕКА ЗАГРУЗОЧНЫХ НОДУЛЕИ БЗН

9 0 р и и р 0 в а ние програнны

реализации модели системы,

трансляция. р е д актирование связей,

в ы ii 0 л н е н и е

рис. 1 продолжение функциональной схенч бис сапр.

изменения« подвергаются только спецификации, а не сгенерированный текст программы. Такой подход, во-первых, , гарантирует полное соответствие программного обеспечения спецификациями, во-вторых вынуждает разработчиков больше внимания уделять составлению спецификаций по требованиям пользователей.

Имеющийся опыт спецификации ряда систем показывает, что для каждой из них создается свой аппарат формализации, в котором выбирается за основу какой-либо базовый класс понятий. Выделяется четыре класса базовых понятий:. данные;схемы управления данными:Функции(операции);внешние требования.

Основным языком спецификаций, предлагаемой системы БИС САПР, является язык, который объединяет в своем описании: предметную область, т.е. некоторую информационную зону и ее применение; способ построения и использования пакета, т.е. характер исполнения; степень проработанности или детализации операций или функций; уровень проектирования, т.е. иерархия этапов проектирования.

Учитывая большую сложность создания языка спецификаций для систем программирования и актуальность создания такого языка для описания разрабатываемых систем, естественно выбрать следующий подход. Язык спецификаций может включать как формальный аппарат, так и рекомендуемые, не полностью формализованные конструкции, для которых дается только содержательное описание. Такой полуформальный язык может явиться основой для последующего постепенного наращивания формального аппарата за счет формализации неформальных конструкций. В то не время он может даже сейчас использоваться как язык описания спецификаций проектируемых систем. Программа анализирует составленную спецификацию на базе поиска ключевых слов описательной части (наименование, назначение, и т.д.) и алгоритмической части с если. то, иначе,и т.д.), расширяя их до уровня конкретного языка программирования,(рис.1,блок П.

В данном случае редактором текстов вызывается макет описания спецификаций, где уж& расположены основные конструкции: ОПИСАТЕЛЬ ПРОГРАММНЫХ ПЕРЕЦЕНИМ и АЛГОрИТИ ПРОГРАММЫ. ОПИСАТЕЛЬ ПРОГРАММНЫХ ПЕРЕМЕННЫХ, в свою очередь, содержит такие ключевые слова как:

1). НАИМЕНОВАНИЕ, где фиксируется имя данного модуля, которое является частью описания множества ТВВ;

2). НАЗНАЧЕНИЕ, где кратко описывается основное назначение разрабатываемого модуля;

3). ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ, состоящее из описания ВХОДА и ВЫХОДА, входящих в множества и ТВВ:

а). ВХОД - зто подзаголовок описания параметров, которые данным

модулем воспринимаются как внешние, кашдий из параметров описывается отдельной строкой . б). ВЫХОД - подзаголовок описания параметров, которые в данном модуле являются внутренними, но для других модулей могут оказаться внешними. Каждый параметр описывается отдельной строкой, конструкция которой подобна строкам ВХОД/). 4). ПОДЧИНЕНИЕ - установление положения описываемого модуля в общей структуре проектируемого объекта.

На этом заканчивается этап описания программных переменных и идет описание алгоритма программы.

Реализация описания АЛГОРИТМА ПРОГРАММЫ основана на таких понятиях как: номер пункта; описание пункта: логико-функциональная нагрузка; внутреннее раскрытие используемых параметров.

Описание пункта - это краткая характеристика того, что данный пункт должен выполнять.

Логико-функциональная нагрузка пункта - чередование логических и арифметических операций поддерживающих реализацию данного пункта. Программа анализирует спецификации предложенного модуля и переводит их, по определенному синтаксису, в операторы языка программирования.

Подобная организация программы анализа спецификаций позволит, в дальнейшем, получать модули на различных языках программирования (ПАСКАЛЬ, СИ).

В третьей главе описывается организация информационного обес-печения(ИО) процесса генерации ПО на базе ЯФОРМ. ИО содержит: информационную зону; систему стандартизации интерфейсов; представление конкретной конструкции проектируемого объекта в общей структуре модели.

Процесс создания информационной зоны начинается с построения концептуальной модели, состоящей из описания объектов и их взаимосвязей, без указания способов хранения . То есть, начинается анализ данных объекта и связей между ними.

Важным компонентом информационной зоны является словарь данных. Словарь предназначен для хранения сведений об объектах, атрибутах, константах. Он позволяет получить единую информацию обо всем процессе проектирования. Таким образом, основное назначение словаря данных -единое документирование, словарь данных пополняется по мере встречаемости атрибутов в программных единицах. Здесь возможны ситуации, подобные следующим: есть идентификатор атрибута, но он не соответствует описанию словаря; нет идентификатора атрибута, но есть соответствующее описание; нет идентификатора атрибута и нет описания в словаре.

Основное преимущество этой технологии в том, что словарь данных'

состоит лижь из лексических единиц, используемых при проектировании конкретного объекта(рис.1, блок 2).

Под любой системой понимается множество взаимосвязанных элементов, над которыми определена одна "или несколько функций. При этом, естественно. возникает вопрос об элементах множества, их форме и содержании.

Рассмотрим информационное множество, фрагмент которого представлен на рис.К блок 3), получаемое при анализе спецификации модулей проектируемого объекта в БИС САПР.

В каждой строке записывается информация о вычислении одной или нескольких величин-функций: ВЫХОД : - зависимые переменные. В строке идентифицированы наименования величин, используемых для вычисления зависимых переменных, записанных в графы списка аргументов: ВХОД: - аргументы. Наименование используемой процедуры записывается в графу: ИМЯ : - идентификация имени модуля. Под процедурой понимается произвольная функция или ряд функций, которые позволяют по совокупности аргументов вычислить значение зависимых переменных. Совокупность этих строк в дальнейшем называется таблицей ввода/вывода (ТВВ). Отметим, что описание модели объекта с помощью ТВВ сохраняет привычную, естественную запись информации, модель объекта получается компактной и наглядной. ТВВ дает формальное описание модели объекта, что предоставляет возможность ставить- вопрос об автоматизации с помооьчЭВМ исследования этого описания.

Построение модели реальных проектных задач является в значительной мере творческим процессом, требующим от разработчиков определенной изобретательности, знания рассматриваемого класса задач, методов, с помощью которых могут быть смоделированы и описаны их отдельные фрагменты. Это приводит к тому, что процесс моделирования носит, как правило, итерационный характер. Непосредственному построению модели предшествует всесторонний системный анализ предметной области проекта задачи. На базе результатов системного анализа может быть построена предварительная модель проектной ситуации. В самом начале эта модель может носить упрощенный характер (укрупненный), описываться в терминах естественного языка соответствующей области проектирования и отражать общие представления о проектной задаче, ее наиболее существенных элементах и характере связей между ними. Вновь полученная информация в свою очередь позволяет уточнить модель и т.д., пока не будет достигнута требуемая степень адекватности. Сан вид этого процесса может принять вид вложенности, используемой для наглядного описания функциональной структуры объекта!рис.1, блок 4).

Программа ведения структуры объекта анализирует строку под именем "ПОДЧИНЕНИЕ:". Взятое первое сочетание символов, ведет к сравнению этой

конструкции с теки, которые уже есть в описании структуры объекта и хранятся в ЭВУ. Если сравнение произошло с положительным результатом, то для анализа дальнейших конструкций цепочек символов, определяются границы вложенности, в пределах которых и пойдет дальнейшая обработка описания принадлежности модуля к схеме общей структуры. Если сравнение не подтвердилось, то новая структурная запись вводится в общую структуру с соответствующим номером уровня вложенности. В данной системе предусмотрена возможность выдачи рисунка созданной версии программного обеспечения проектируемого объекта.

Последовательность решения каждой задачи описывается своим подграфом, выделенным из общего графа путем просмотра его ветвей сверху вниз. При достраивании графа необходимо стремиться к тому, чтобы он дополнялся типовыми в функциональном отношении модулями.

Т.о., при построении графа предметной области предполагается, чт'о известны наборы модулей, входящих в состав пакета, а также их взаимосвязь при решении задач предметной области. На основе исходного графа обеспечивается изготовление программного продукта с объектами, упорядоченными по очередности выполнения.

В четвертой главе разрабатывается методика создания вычислительного процесса на базе БИС САПР.

Основой методологии проектирования программ в предметной области является модульный анализ, согласно которому процесс разработки проекта программ декомпозирован на этапы: определение предметной области: анализ взаимосвязи решаемых задач; анализ структуры данных: формализация вычислительных моделей; синтез идейного портрета пакета программ (ПП) в виде графовых структур.

В БИС САПР, для проведения модульного анализа, предметная область представляется в виде нагруженного ориентированного графа!рис. 1 блок 5). Представляе'т интерес построение графа Б = ( Н , N ) по известным цепочкам модулей К в предположении, что прикладные задачи образуют связанное множество. Предполагается, что алгоритм решения прикладной задачи представлен ориентированным графом 61 = С М1 . N1 ), где Н1 - вершины графа, представляющие модули; N1 - множество дуг этого графа, представляющие информационные связи. Нужно построить граф Б = ( М , N ) такой, что Б = II £1 Взаимосвязи между различными объектами можно представить как еи.М.Ю. где: И=(п) - множество функциональных связей, отображающее подмножество Х=(Х1)сг на подмножество У=Ш) через М={Мк), 7=ХМУ. Н и N представляются вершинами и ребрами (дугами) предложенного графа Б. в котором псИ позиции для двух продмноиеств предметов: а)-Входные ХкНк; б). Выходные МкУк,

- -

где: Х)сХксХсЯ, НксН. Таким образом, пксИ=ХкМкУк в компакт-

ной форме обозначает понятие ребра (дуги) в графе. Следовательно,ОТпр -прямое отображение на графе принимает вид:

ОТпрСХП влечет и (У]), где {(У]сУ)сХ1М1У1 то же, что п! 3 Обратное отображение или ОТобр:

0Тобр(УП влечет и СX3 3. где С(Х5сХ)сХ}НЗУ! то же, что п]}

Определенный таким образом граф может использоваться для компактного представления модели предметной области в автоматизированной системе проектирования.

Анализ проблемы создания математической модели позволяет заключить. что она будет реализована при решении следующих задач:

- разработка единой формы представления и идентификации выделенных модулей с целью получения универсального сопряжения с другими модулями;

- решение вопросов информационного межмодульного интерфейса;

- автоматизация формирования модели или синтез модулей в проектирующую программу.

Совершенствование проектирования системы обработки, основанное на использовании ЭВМ, предполагает формализацию процесса создания той или иной системы. Решение данной проблемы основывается на концепции сети проектирования или вычислительной цепи. Под сетью проектирования будем понимать взаимосвязанную по входам и выходам последовательность операций проектирования, выполнение которых приводит к созданию проекта. Другими словами, сеть проектирования - это графическое отображение реального процесса проектирования.

В основе метода формализованного отображения процессов проектирования лежит понятие операции проектирования как базовой конструкции процесса разработки системы, Операцией проектирования системы обработки данных называется .самостоятельный фрагмент процесса, в котором определены вход, выход. Функция или функции преобразования. Следовательно операция описывается как ОП = ( Хвх .К, Увых ), где Хвх - вход по отношению к данной операции, состоящий из множества компонентов входа; И -Функция преобразования операции; Увых-выход по отношению к операции, состоящий из множества компонентов выхода. В результате выполнения некоторой операции проектирования могут быть получены компоненты, являющиеся промежуточными и используемыми в качестве входа следующей операции. Так. при помощи сети проектирования, можно описать любой процесс проектирования. Если известен полный набор операций, необходимых для создания соответствующего проекта, то существует формализованный алгоритм построения технологической сети проектирования.

Две операции Мк и Ни находятся в отношении - Нк присоединена и

предшествует Мн, если существует хотя бы один компонент выхода Увыхк = ( Увыхкр ), р=1,Р операции Ык. совпадающей с некоторым компонентом входа Хвхн = ( Хвхнс ), с=1,С операции Мн, т.е., если существует Увыхкр , Хвхнс : Увыхкр = Увхнс, то Мк —> Мн Рассмотрим алгоритм построения сети проектирования. После графической обработки предметной области, формируется новое подмножество ШВВ, характеризующееся конкретной направленностью решения задачи 5, т.е., ( *М )сЗ, ( ИТВВ ) = ( *М) (рис.1, блок б).

Так как каждая строка ЯТ8В содержит запись установленного типа , например ( как и ТВВ ): М1 = ( "ИМЯ:" , "ВХОД:" , "ВЫХОД:" ). то одновременно формируется общее множество выходных параметров каждой из операции проектирования У = ( Увых общ ). Далее из множества МТВВ выбирается первая операция (модуль) и каждый ее входной параметр сравнивается с общим множеством выходных параметров.

A). При ( Хвх1сХк )Л( Хвх1 ! = У )Л( 1 <= ЫХк ) —> Ы + 1. происходит переход к анализу следующего входного парамета данной операции, где Хк - множество входных параметров каждой отдельной операции:

НХк - количество входных параметров каждой отдельной операции. Б). При Хвх1 = У —> к=к+1, 1=1, т.е., выбирается следующая операция.

B). При 1 > ИХк —> к=к+1. Из множества ЫТВВ выбирается следующая операция, а имя данной операции (модуля), над которой только что производился анализ, заносится в множество Р и вычеркивается из ИТВВ. для ускорения процесса дальнейшего анализа.

В результате выполнения данного алгоритма создается множество Р, содержащее взаимосвязанные по входу и выходу операции проектирования. Множество Р и является требуемой сетью проектирования или вычислительной цепью.

Основное условие реализации представления более высокого уровня заключается в использовании информационной зоны проектируемого объекта. Как и любое другое множество. ИЗ может быть просто перечнем параметров, а может бить и упорядоченным перечнем, т.е. таким, когда первыми следуют входные параметры, а последними выходные. Для предварительного упорядочивания необходимо применить форму специфицирования, предложенную в ЯФОРМ, где после обработки каадой спецификации ИЗ пополняется на определенное количество программных переменных.

Т.е. процесс получения вычислительной модели может базироваться на способе упорядочивания имен модулей по номерам начальных выходных параметров данных модулей из упорядоченной ИЗ.

В пятой главе рассмотрены вопросы создания и реализации структуры . программы управления вычислительным процессом.

Очередная задачей автоматизации программирования является создание управляющей программы по выбранному маршруту. Для этого необходимо соз-дать:форму ввода исходных данных; блоки ввода исходных данных на выбранном языке программирования; блоки вызова последовательности модулей для их функциональной реализации; форму вывода результатов; блоки вывода результирующих данных на выбранном языке программирования.

При проектировании форм выходных и входных документов возникают две проблемы. Первая связана с проектированием содержания документа, включающего состав реквизитов и показателей, которые будут в него входить. Вторая состоит в проектировании геометрии документа, т.е. расположение реквизитов в форме документа.

•Разработку каждой из этих подзадач можно автоматизировать, создав системы, которые могут взять на себя часть рутинной работы, обычно выполняемой в процессе создания программы.

В работе предложен способ, основанный на применении разделителей описания макета ввода. Макет ввода полезен тем. что позволяет лучве спланировать размещение всех атрибутов (рис.1, блок 7), кроме того, пользователю предоставляется возможность использовать стандартную форму входного документа(рис.1, блок 8). Основная задача - найти в представленной форме документа разделитель (ЧХ - часть X), описание которого соответствует одному оператору ВВОД и выявить сами идентификаторы ввода, разделенные спецзнаками, и их форматы. После этого остается зафиксировать перед идентификаторами символ разделитель и запустить программу по организации блока ввода с дальнейшей его корректировкой(рис.1, блок 9).

Разработанная БИС САПР обеепечивает автоматическое создание поля физических переменных как отдельных модулей, так и всей задачи моделирования системы на основе стандартизированного описания модулей -множества ТВВ и NTBB. Основная задача программы создания блока вызовов вычислительных модулей заключается в преобразовании информации из множества NTBB в соответствии с последовательностью имен модулей, определенных на этапе генерации вычислительной модели проектируемого объекта, в команды вызова программных единиц (рис.1, блок 10).

Основным достоинством макетного вывода является его простота. При использовании макетного метода вывода, требуется лишь изобразить структурный вид документа и сопоставить выдаваемым понятиям соответствующие ии окнасрис.1, блок 11). Чтобы данные из расчета попали в макет вывода, необходимо написать программу вывода этих данных (по аналогии с созданием блока программ ввода (рис.1, блок 12)).

Создание управляющей программы - это объединение описанных выше составляющих в единый комплекс. Приведена методика проектирования на

базе БИС САПР, которая позволила облегчить процесс создания ПО транс-форматорно-реакторного оборудования газоочистки, демпферов с ферромагнитной жидкостью, ввода/вывода проектирования асинхронных двигателей.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ Основными результатами работы являются:

1. Язык формального описания расчетных методик, состоящий из двух основных частей - описательной и алгоритмической.

2. Автоматизированное создание модели предметной области проектируемого объекта (МПО), которая содержит информацию о прикладных математических моделях, методиках решения задач, программных модулей (получаемых при переводе с ЯФОРМ на язык программирования), определенным образом используемую системой для автоматического синтеза вычислительных моделей. Информация о модели предметной области структурируется в виде графа.

3. Генерация вычислительной модели. Элементами графа предметной области являются разрабатываемые программные модули, объединенные в смысловые комбинации, которые представляют собой некоторые подграфы графа предметной области. Отдельные комбинации могут взаимодействовать между собой с помощью организационных этапов, при этом создаются более сложные модели из отдельных элементов графа МПО, определенным образом упорядоченных.

4. Автоматизация формирования таблиц входных данных, создание системы вывода результирующей информации, вызова и связывания модулей путем введения в пакет единой организующей программы. Модели проектирования, их входные и выходные данные сформулированы в терминах, удобных и понятных конечному пользователю, что повыиает эффективность его взаимодействия с системой.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Попов Г.В., Соловьев М.Л., Лапин А.Н. Об одном подходе к решению языковой проблемы в САПР трансформаторов./Автоматизация проектирования в электротехнике и энергетике. Межвуз. сбор. науч. труд./ Иваново. 1932. с. 28-33.

2. Соловьев М.Л., Бурченков В.Н. Базовый инструмент создания САПР объектов малой и средней сложности./Тезисы доклада всесоюзной НТК "Бенар-досовские чтения"/ Иваново. 1989, с. 60.

3. Казаков В.Б., Соловьев М.Л. Информационно-поисковая система аналогов асинхронных двигателей./Автоматизация проектирования и производства асинхронных двигателей единой серии. ВНИПТИЭМ/Владимир.1988.с.100-10?.

4. Бурченков В.Н., Соловьев М.Л. Информационное обеспечение базового, инструмента создания САПР/Математическое и программное обеспечение ин-'

тегрированных САПР электронных и электромеханических устройств. Сбор." науч. труд. КПП/ Тверь. 1990. с. 44-51.

5. Бурченков В.Н., Соловьев И.Л. Технологический инструмент создания САПР Электротехники./Тезисы докл. республ. НТК "Автоматизация проектирования в электротехнике и энергетике"/ Иваново. 1991. с; 9-10.

6. Бурченков В.И., Соловьев М.Л. Инструментальные подсистемы создания ввода и вывода информации в САПР./Тез.докл. республ. НТК "Автоматизация проектирования в электротехнике и энергетике"/Иваново. 1991. с.14.

7. Бурченков В.Н., Соловьев М.Л. Автоматизация введения документов в информационно-поисковые системы./Межвуз.сборн.науч.труд. Системы автоматизированного обучения и проектирования./Иваново. 1989. с. 85-88.

8. Бурченков В.Н., Соловьев М.Л. Синтез программного обеспечения на базе БИС САПР./Тез.докл."5 Бенардосовские чтения"/Иваново. 1991. с.58.

9. Бурченков В.Н..Зубков В.П., Соловьев И.Л. Разработка программного обеспечения САПР. Учебное пособие. Иваново. 1991.

10. Бурченков В.Н., Соловьев М.Л. САПР устройств с ферромагнитной едкостью.//Механиз.и автоматиз.произ-ва./М:Мавиностр. 1990. N4. с. 19-21.

11. Бурченков В.Н., Соловьев М.Л. Информационно-поисковая система ана логов асинхронных двигателей.//Злектротехн.пр-во.Передовой опыт и научи.-техн. достижения./Москва. 1989. N9(21). с. 7-8.

12. Бурченков В.Н., Соловьев И.Л. САПР высоковольтных выпрямительных устройств агрегатов газоочистки./Тез.докл.НТК "Использование ВТ и САПР в науч.-исслед. и опытн.-конструк. работах"/ Владимир. 1989. с. 93-94

13. Бурченков В.Н,,Ефремиди А.Л..Соловьев М.Л..Савранский А.Г. САПР высоковольтных выпрямительных устройств.//Электротехн. np-во. Передовой опыт и научи.-техн. достижения./Москва. 1989. N7. с. 4-7

14. Бурченков В.Н., Соловьев М.Л. Моделирование информационно-вычислительного процесса на базе БИС САПР./Математическое и программное обеспечение САПР с элементами искусственного интеллекта. Сбор, науч.труд. ТПИ/ Тверь. 1992. с. 33-40.

15. Бурченков В.П.. Соловьев М.Л. Проектирование ыагнитовидкостных демпферов па основе БИС САПР./Тезисы доклад, 6-ой Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям. Москва, 1991г., т1, с.52-63.

1В. Бурченков В.Н., Соловьев М.Л, Разработка ППП на базе инструмента создания систем автоматизированного проектирования (БИС САПР). //УСиМ, Н2; 1993.с. 73-79.

17. Бурченков В Л!.. Сизов А.П., Соловьев М.Л, Нагнитог.идкостное устройство для гаиения колебаний. / РОСПАТЕНТ решение НИИГПЗ от 2S.08. 93 о выдаче патентл на изобретение по заявке N4849045/28/074834. /