автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Формирование организационной структуры САПР в строительных проектных организациях Болгарии

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЫШЙ ИНСТИТУТ им. В. В. КУЙБЫШЕВА

На правах рукописи

БОИЧЕВА НЕЛИ ДИМИТРОВА

ФОРМИРОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ САПР В СТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОЕКТНЫХ ОРГАНИЗАЦИЯ* БОЛГАРИИ

Специальность 03.13.12. Сиотемы автоматизации проектирования

/строительство/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технически* наук

Москпа - 1990

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительном институте им. В.В.Куйбышева на кафедре "САПР в строительстве".

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Гусаков А. А.

Официальные опоненты: доктор технических наук, профессор Мецермков Геннадий Алексеевич

кандидат технических наук, ст. н. с Мусаева Ольга Павловна

Ведущая организация: Межотраслевой научно-исследователь-

\

кий институт технологии и экономики проектирования - ИН/'ИТЗП

.1990 г. в Ж

Защита состоится на заседании специалиаированного совета Д 053.11.11 при Московском ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительном институте им. В. В. Куйбышева по диверу: 129337, Москва,

Ярославское шоссе, 25, в аудитории №.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского инженерно-строительного института им. В.В.Куйбышева.

Просим Вас принять участие в залете и направить Ваш отзыв по адресу: 129337, Носква, Ярославское шоссе, 26, МИСИ им. В.-В. Куйбышева, Ученый совет.

1990

Автореферат разослан " 1990 года

Ученый секретарь специализированного Совета, доктор технических наук, профессор / ' Чулков В.О.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ!]

Астуальность те><ы. Эффективность САПР определяется качест-юм их работы в заданных условиях применения. Теоретически (эффективность моиет достигнуть своего максимума при оозданни иде-ьпькых условий для отого. Однако на практике воегда имеются фа-сторы, которые снижают или повышают эффективность системы. Од-шм и» этих факторов является организационная отруктура проект-организации. Под организационной структурой САПР будем пол гнать состав подразделений проектное! организации и вааимоовя-ш между нини в соответствии о выполняемыми функциями в уоловн-з» САПР.

В научной литературе и в практике почти не оовецен вопроо зцеики еффективности приняты« организационных изменений н соответствия их САПР.

Эффективность организационной отруктуры САПР должна быть тредставлена в единстве характеризующих ее многообразных звойств, а повышение эффективности функционирования САПР может троизойти за.очет выбора лучшей отруктуры среди возможного множества альтернатив.

В этой овязи актуальным является исследование органиаацион-эй отруктуры САПР , выявление ее свойств, определение отепенн зоответотвия между совокупностью свойств характеризуемы структуру и требованиями предъявляемыми к ней.

Настоящая работа выполнялась в ранках "Целевой комплексной программы создания САПР" ассоциации по строительству и архитектуре в НРБ по заданию "Организационно-технологическое проектирование САПР".

Цель и садачи исследования. Целью настоящего исследования является разработка методики оценки и совершенствования организационной структуры САПР в строительных проектных организациях, ориентированная на использование ЭВМ.

Для достижения втой цели были поставлены и решены апедум-цие задачи:

- анализ современного состояния формирования организационной отруктуры САПР и выявление ее свойств;

- генерация вариантов организационной структуры САПР при

разных граничны* условиях;

- разработка оиотеыы критериев для оценки организационной отруктуры САПР и их формализация;

- создание прототипа базы знаний экспертной системы для оценки качества организационной структуры САПР;

- разработка программной системы для оценки и выбора организационной структуры САПР.

Методы иооледования. Метод анализа взаимосвязанных облао-тей решений, лингвистическое и математическое моделирование, метод ветией и границ, метод замкнутых процедур у опорных ситуаций/ЗАПРОС/, методология создания окопертных систем, системный анализ, эксперимент о ЭВМ.

Научная новизна результатов полученных в работе заключается в том, что впервые предложены:

- методика оценки и выбора организационной отруктуры САПР на примере проектных организациий НРБ, реализуемая в режиме диалога;

- многоуровневая, нерархичеокая оиотема критериев для оценки организационной отруктуры САПР, описанная лингвистическими и математическими моделями;

- использование нетодологии разработки экспертных оиотем для создания базы знаний окопертной системы для оценки организационной структуры САПР;

- программная оиотема для оценки и выбора организационной • структуры САПР при разных ограничениях.

Практическим выходом работы является разработанное методическое, программное и информационное обеспечение /система САСЕЗТ/, позволяющее лицу, ответственному аа внедрение и развитие САПР в строительной проектной организации автоматизирование оценивать и выбирать организационную структуру САПР. Работа предназначена для организаций, не обладающих научно-методическим базисом САПР.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и были одобрены на X научной конференции болгароких аопирантов в СССР о международным участием 2-3. 06.1988 г. в г. Москве, на третьей школе-семинаре по вопросам автоматизированного проектирования объектов архитектуры и строительства 11-16 сентября 1989 г. Ростовского инженерно-строительного института, на XI конференции . болгарских аопирантов в СССР 22-23. 06.1989 г. в г. Москве, на

научно-технической конференции о представителями 1Я!РЛ на 1!Р0 в р. Ленинграде 12-13.03.1989 р.

Структура и объем диссертации Диссертация соотоит ил введения, четырехглав, гыводов по диссертации, списка литературы. Объем диссертации - 171 отраница, на них 38 рисунков, ?Л таблица, список литературы из 88 наименований.

На аааиту выносятся:

- методика оценки и выбора организационной структуры САПР;

- математические и лингвист1гческле модели критериев для оценки вариантов организационных структур САПР;

- решающие классификационные таблицы для перехода о одного уровня системы критериев к другому;

- программная система САОЕЗТ для оценки и выбора организационной структуры САПР.

СОДЕРЖАНИИ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы днсоертации, определяются Цели и задачи исследования, приведены основные научные положения, выносимые на защиту, дается общая характеристика, объем н структура работы.

В первой главе проводится анализ формирования организационной структуры проектных организаций в Условиях САПР, обсуядаетоя влияние САПР на организационную структуру проектной организации /ПО/, рассматр!гоается отечественный и зарубежный опыт по решении данной проблемы, выявляются лреннущеотва и недостатки существующих подходов, приводится научная характеристика рассматриваемой задачи.

Сиотемы автоматизированного проектирования для разных проектных организаций имеют свои специфические особенности. Они выражаются в раэновидносзтн объектов проектирования, в концепции о технической системе, в уровне автоматиаащт проектных работ, в комплексности САПР, в уровне автоматизации управления информационными потоками.

В зависимости от отчгх граничных условий долина изменяться и организационная структура ПО, чтобы не сдерживать нормальное функциош'ропание САПР.

С внедрением САПР появляются новые, нетипичные для традиционного проектирования Функции, связанные с обеспечением, оргпии-

зацней и осуществлением АП. Необходимо разделить эти функции и ноздоиить их на соответственные отделы. Первые две функции требуют создание службы САПР. В связи о этим должно Сыть указано место организационной единицы службы САПР п иерархии управления, а также предвидеть целесообразно ли ее формирование как самостоятельной структурной единицы.

Изменяя существенно технологии традиционного проектирование САПР предполагает разные формы использования КСАП, разные формы работы, разделение машинного вренени. Целесообразность выбора каждой из них требует соответственного обоснования.

Новые Функции САПР отавят требования о переквалификации персонала. Возникают вопрооы о приобретении кадров, их обучении п стимулировании для ооущеотвления АП. Принятие решения по отнм проб леном долимо быть обосновано, поскольку имеются разные пути их ооущеотвления. Изменения организационной отруктуры САПР должны бить комплексно оценены, чтобы гарантировать ее объективность, а вместе о этим и оффектианое функционирование САПР.

Анализ отечественного опыта ряда строительных проектных организация, работающих в уоловиях САПР, показал, что хотя внедрению САПР сопутствует определенная организационная перестройка, то предварительная оценка ее не производится и она не приводит к созданию оптимальных условий для функционирования САПР. Обычно организационная структура САПР формируется путем аналогии о подобными проектными организациями или по уомотрению ведущих руководителей САПР, что не всегда приводит к лучшим результатам. Анализ зарубежного опыта показал отсутствие общепринятых критериев для оценки организационной структуры САПР. Это позволило поставить задачу по созданию методики оценки организационной структуры САПР.

Изучение опыта и литературных источников показал, что задача оценки организационной структуры САПР трудно поддается формализации и вкспертное решение ее возможно лицами ответственными за внедрения САПР на предприятии или привлеченными экспертами. В случае применения аппарата автоматизированной оценки, задача лица, принимающего решения облегчается тек, что имея систему формирования вариантов организационных структур, можно определить качество и затраты на определенные мероприятия и в зависимости от конкретных условий принимать обоснованные решения.

Во ртррсЯ гла-е-е излагаются методические основы иоследова-

кия, разрабатывается методика генерации вариантов организационной структуры САПР: конкретизируются постановка задачи и методы для ее решения, описываются основные признаки организационной структуры САПР, ограничения, выделяется допустимое множество вариантов.

Задача формирования организационной структуры САПР на основе ее характерных особенностей причисляется к классу задач индивидуального принятия решения при многих критериях в условиях определенности.

В качестве критериев для моделирования специфических условий в проектной организации выбрани:

- концепция о наличии на территории проектной организации технических средств для осуществления автоматизированного проектирования;

- намеченный уровень автоматизации информационного обеспечения САПР;

- концепция о кадрах.

Эти критерии были рассмотрены о точки зрения условий НРБ, где по высшеизложенным критериям характерно: на территории проектной организации размещены псе технические оредетва для осуществления автоматизированного проектирования - как ЭВМ, так и устройства ввода н вывода алфавитно-цифровой и графической информации; рассматривался три значения уровня автоматизации ин- • формационного обеспечения - низкий, средний и высокий; автоматизированное проектирование осуществляется со своими наличными кадрами, внесших специалистов прпнимамт только единицы.

Под уровнем автоматизации информационного обеспечения САПР понимается: наличие банков данных подсистем САПР, уровень автоматизации управления информационными потоками / процедура по конвертировании данных информационных потоков из одного программного модуля к другому или к/из банка данных без изменения их семантики / и уровень автоматизации интерпретации данных подсистемой САПР в процессе проектирования.

К выявленным признакам организационной структуры САПР относятся: централизованность функций АП, подчиненность слуибн САПР в иерархии управления, самостоятельность организационной единицы службы САПР, право на работу с КСАП, форма и время работы о ' КСАП, состав специалистов службы САПР и их обучение, характер и меото обучения исполнителей автоматизированного проектирования,

метод управлении при проведении мероприятий САПР.

По каждому признаку составляют список его различных альтернативных значений. Строится многомерная таблица - морфологический ящик. В качеотве ооей ящика берут выделенные признаки. По каждой оси записывают возможные альтернативные значения признаков.

В ящик включены как псевдокритерии следующие ограничения: уровень автоматизации информационного обеспечения, размещение технических средотв и связь ЭВМ с центральным компьютером. 0|,'и тоже записаны со своими альтернативными значениями.

Поисковое пространство, которое образуется путем комбинирования значений описанных признаков, формирует теоретическое множество вариантов организационной структуры САПР.

Конечно, далеко не все из теоретического множества вариантов имеют практическую значимость. Часть из них абсурдные, многие значения отдельных признаков несовместимы между собой.

Допустимые варианты организационной структуры САПР получены следуя методу анализа взаимосвязанных областей решений путем попарного ораэнения значения признаков из морфологического ящика, установление несовместимости друг с другом, перечисление всех . наборов значений признаков, которые можно объединять друг о другой не опасаясь их несовместимости.

Из теоретического множества вариантов, состоящего из 92 312 вариантов, было выделено 2 274 допустимых вариантов, которые вошли со своими параметрами в базу данных допустимых вариантов.

Третья глава посвящена раз; • ;отке методики оценки организационной структуры САПР: описанию группы критериев "качество" и группы критериев "затраты", разработке решающих таблиц для осуществления свертки критериев.

Выла разработана система-критериев для оценки организационной структуры САПР. Она включает совокупность критериев качества, которая состоит и? 26 критериев - простых и комплексных, а также группу критериев по затратам, состоящая из 6 стоимостных критериев. Система критериев разработана как многоуровневая, имеющая 6 иерархических уровней. Она представлена на рисунках 1, 2, 3 и 4.

Описание содержания критериев качества реализовано в виде лингвистических моделей, критериев затрат - п виде математических моделей. Система критериев обладает свойствами целоотнос-

зйоЕктнт гость орглниэпцион-

ноп структуру сш1р

клчестпо оргпнизонион-нои структур«ь слпр

злтрлш

олсгптипность М i осуцссто/юшя ц ! лп и

I_и

! ггсскгытис по тпгциляьннх

ризпи!№(«стег1

у , -

V ♦

ч

м

а

и

Рис. 1. Система критериев для оценки п лIдк>»чиоч

структурм САПР - интогрл.аьн*)й и комплексные критерии

ПйТРйТМ НД РЕ-КО»гСГг>3»КЦ«|»

ггамсиотя

СЛУ.^СМ СППР

СПТГЛТИ но

015УЧСИИЕ КЙЯРПВ

зптрйгм на

СОЯЕРНЛНИС: . помещения

слушвы сапр

ЗЛТРЛ1 II НЛ Зй-

¡'^иниую нам у ГПГЦНЯЖИЛОП

ПГИИ'

Рис. 2 . Камляекиньи! критерий "ОГЪТРЛТИ"

nn-O È »TP» г, зпхи И

4jcc >'-(ГГПЦ :

кбалиоикйцня специалистов службы сапр

квалификация i исполнителен

mi

состав

специялистob и их обучение

H

л

&

;Ш ri

\ví

V-í

Я \

ХАРАКТЕР обучения

M

J

гягсто

ОБУЧЕНИЯ

4 . Конгшрксшнй критерий качества "раскрытие потенциально

ВОЗМШШиСТЕИ СДПР ■• fin - ae-roMaTiictiposanno«? гтроектирсюание

ти, адаптируемости, ненабыточнооти.

Hepa достижения цели по принятому критерии устанавливается о помощью шкал порядка ( максимально три степени градации). Переход о самого низкого уровня к самому выоокому, обобщающему уровню осуществляется о помощью решающих правил, при соблюдении теоретических постановок метода ЗАПРОС. Каждое сочетание оценок по критериям предотавляет для ЛПР обраа определенной альтернативы; имеются два контрастных образа, соответствующие сочетанию лучших и худших оценок / опорные оитуации/. Анализируя различные критерии ЛПР сравнивает понижение качества по какдоу из них и делает заключение о тон, какой из случаев соответствует большему падению качества. Ответы ЛПР могут иметь вид: больше, меньше, примерно равны. Таким образом проводится сравнение воех пар критериев. Переход от информации, полученной от ЛПР к решающему правилу происходит на основе системы линейных равенств и неравенств, построенных на основе етой информации. Поскольку какдо-иу возможному сочетанию оценок критериев соответствует определенная совокупность падений качеств, любые две альтернативы ко-гут находится в одном из следующих отношений друг к другу: доминирование, примерное равенство, несравниность. Разбиение множества альтернативных вариантов на группы происходит путем выделения на основе бинарных отношений множества доминирующих и неподчиненных альтернатив и упорядочение их по полезности путем присвоения соответствующих рангов, которые могут трактоваться как лучшие, средние, промеиуточные, худшие. Принятый метод построения решающего правила обеспечивает сохранение оо держатель них качественных понятая на всех этапах перехода информации ЛПР к общей оценке вариантов и получение от человека надежной информации, используя соответствующие способы выявления предпочтений ЛПР и возможность их проверки на непротиворечивость.

Для перехода критериев о 1 -1 -ога к критериям 1 -ого уровня системы критериев для оценки вариантов допустимого множеств аг-разработаны 1А решающих классификационных таблиц, которые адаптируются в соответствие с действующими ограничениями. Примерная решающая таблица показана на рисунке S.

В четвеотой главе рассматриваются вопросы программной реализации автоматизированной сиотемы для оценки и выбора организационной структуры САП13, использование методики и расчет экономической ¡эффективности системы.

оокращенне коммуникационных путей

оперативное осуществление АП осуществление координации

согласованооть между автоматиз. и традиционного проектирования

А/ оокращенне коммуникационных путей

В/ ооущеотвл. координации

В/ согласованность между АП и ТП

Г/ оперативное осуществление АП

1.полностью иопользова-ны возможности

1.благопри-ятотвуетоя

1. конфликт -мало вероятный

1.является возможным

2. возможности частично использованы

2.возможно в ограничены* пределах

2.конфликт -более вероятный

2.является частично возможным

если А - 1

В1 В2 ВЗ

Б1 1 1 2 '

Б2 1 2 2

БЗ г £ 3

В1 В2 ВЗ

Б1 1 2 2

Б2 2 2 2

БЗ 2 2 3

3. возможности не попользованы

3. затруднено

3. конфликт -вполне вероятный

3.не является возможным

еоли А - 3

В1 В2 ВЗ

Б1 2 3 3

Б2 3 3 3

БЗ 3 3 3

Рис. 3. Решающие таблицы для определения критерия "оперативное осущестление АП"

Автоматизированная система формирования организационной отруктуры САПР в строительны« проектных организациях реализована в программной ореде ИНТЕРЭКСПЕРТ. Она состоит из следующих оо-новных модулей: генерация допустимых вариантов организационной отруктуры САПР, оценка допустимых вариантов по показателям качества, ввод исходных данных, оценка допустимых вариантов по 'затратным критериям на основе данных планируемой ситуации, оптимизация по Парето. В систему входят также база данных допустимых вариантов о их оценками качества организационной структуры САПР и администратор системы.

База данных допустимых вариантов создается как реляционная таблица, первые 13 полей которой, представляют собой генерирующие признаки организационной структуры САПР. В полях о 14 по 24 размещаются показатели качества организационной отруктуры САПР. Поле 25 - обобщенный критерий "качество". Поле 26 - обобщенный критерий "приведенных затрат".

База знаний экспертной системы для оценки качества организационной струтуры САПР, состоит из 89 правил, разработанных на основе результатов классификационных решающих таблиц. Предметные знания выражены в виде правила продукции - как утверждения типа ЕСЛИ - ТО.

Предлагаемая методика формирования организационной структуры САПР в ПО отроится по принципу разделения функции между человеком и машиной. Лицо ответотвейное за развитие САПР анализирует ситуацию в овоей ПО, задает нужные параметры планируемой оитуации. Оно производит сравнение выданных ЭВМ, принадлежащих множеству Парето вариантов и выбирает среди них окончательный, имеет возможность сопоставить машинные варианты с намеченными им вариантами.

Разработанный интерфейс пользователя в виде экранных форм позволяет специалисту легко справляться о вводом исходных данных.

Формирование реальных организационных структур п отпер ж да-ет основное положение методики о необходимости учета многих пред ложенных критериев, поскольку варианты сформированные по одному нз критериев и по общему показателю, уступают вариантам, сформированным по многим критериям.

Общий показатель качества хорошо характеризует качество вариантов организационной структуры САПР. Вывод на экран в виде

таблицы все параметры организационной структуры САПР, показатели качества, а такие обобщенный стоимостной показатель по вариантам дают возможность ЛПР подробно проанализировать разные ситуаций.

Сравнительный анализ автоматизированной нетодики оценки и выбора организационной отруктуры САПР о традиционными методами решения подобных задач показал преимущество автоматизированного метода по времени и по отоиности. Время, затрачиваемое на ввод исходных данных о планируемой ситуации организационной отруктуры САПР ПО, их оценки и формирование таблицы ыножо •■-па неподчиненных по "ПАРЕТО" вариантов для дальнейшей оценки со отороны ЛПР занимает 20 - 40 нинут для одного сеанса работы системы СЛПЕЗТ.

осповпие вивода

1. Разработана методика автоматизированной оценки и выбора организационной отруктуры САПР в строительных проектных организациях /на примере ПО НРБолгарии/, позволяющая ответственным за совершенствование и развитие САПР лицам анализировать множество альтернативных вариантов, определять [эффективность организационной структуры САПР и выбирать обоснованные решения в направлении совершенствования функционирования САПР.

2. Выявлены существенные признаки организационной отруктуры САПР, комбинаторика которых позволяет формировать теоретическое множество альтернативных вариантов. Учет действующих ограничений позволил сузить теоретическое множество и выделить допустимое множество альтернативных вариантов организационной структуры САПР.

3. Разработана многоуровневая, иерархическая система критериев для оценки вариантов организационной структуры САПР. Система включает группу критериев качества и группу критериев затрат /количества/. Качественные критерии описаны лингвистическими моделями, а количественные - математическими.

4. Разработаны решающие классификационные таблицы для перехода критериев с низкого к высокому /обобщающему/ уровню системы критериев. Решающие таблицы адоптируются в соответствие о граничными уоловями. Они послужили основой при разработке прототипа базы знаний ¡экспертной системы оценки качества организационной отруктуры сапр.

9. Созданная автоматизированная программная система для оценки и выбора организационной структуры САПР в строительных проектных организациях позволяет практически оценивать планируемую ситуацию, заданную ЛГТР, и на основе обучаемого множества допустимых вариантов выдавать множество неподчиненных "Парето-оптиыальных" вариантов. Функция по-окончательному выбору предпочтительного варианта оотаетоя прерогативой человека."

6. Разработанная методика может быть попользована для оценки качества настоящей организационной структуры САПР ПО, для оптимизации планируемой организационной структуры САПР на более ■ длительный период времени при допущении однотипности производственных условий в разных отделах САПР ПО. При соблюдении ограничений, методика является актуальной н для проектных организаций других отраслях промышленности, в которых функционирует или внедряется'САПР.

7. Перспективы развития теоретических исследований связаны о использованием результатов диссертационной работы для разработок по оптимизации организационной структуры САПР при неоднородных условиях в разных отделах САПР ПО, а также при новых ограничениях.

Практические результаты работы в дальнейшем могут быть попользованы при разработке проектов изменения организационной • ■■ структуры САПР ПО, а также в учебных куроах подготовки специалистов - разработчиков САПР.

Основные положения диссертации изложены в работах:

1. Бойчева Н. Д. Автоматизированный выбор организационной структуры САПР в строительных проектных организациях// ЦНТБ № НД 4878/83 г. София, НРБ.

2. Бойчева И. Д. Критерии для оценки организационной структуры САПР /7 ЦНТБ » НД 3662/69 г. София. НРБ.

8. Бойчева П. Д. Метод оценки организационной структуры САПР в строительных проектных организациях, реализованный в инструментальной среде ИНТКРЗКСПЕРТ // Третья школа-семинар по вопросам автоматизированного проектирования объектов строительства: Тезисы докладов. - Ростов-на-Дону, 1989. - С. 12. 4. Бойчева Н. Д. Представление знаний для окслертной сиотены оценки организационной структуры САПР в СПО , в инструмен-. альной ореде "ИНТЕРЭКСПЕРГ" // ЦНТБ № НД 2863/89 г. София, НРБ.__

Подписано в печать 4.07.90 •Формат 60x841/16 Печать офсетная ' И-478 Объем I уч.-изд. л. Т. 100 Заказ Бесплатно

Ротапринт МИСИ им.В.В.Куйбышева