автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Инверсно-морфологический подход к синтезу технических решений

На правах рукописи

□ОЭОВ4523

ЧУГУНОВ ДЕНИС СЕРГЕЕВИЧ

ИНВЕРСНО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К СИНТЕЗУ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

05 13 12 - Системы автоматизации проектирования

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 б АВГ 2007

Волгоград - 2007

003064523

Работа выполнена на кафедре «Системы автоматизации проектирования и поискового конструирования» Волгоградского государственного технического университета

Научный руководитель

доктор химических наук, профессор Бутенко Людмила Николаевна

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Воинов Борис Сергеевич доктор физико-математических наук, ст науч сотр Кудреватова Ольга Владимировна

Ведущая организация

Научно-исследовательский институт конструкторско-технологической информатики РАН, г Москва

Защита состоится 13 сентября в !ЧОо I 91оЭ на заседании диссертационного совета Д 212 028 04 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу 400131, г Волгоград, проспект Ленина 28

С диссергациен можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета

Автореферат разослан «_» августа 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

РуаЬлу

Водопьянов В И

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Интенсивное инновационное развитие может быть обеспечено в условиях получения большого числа новых и разнообразных решений в различных предметных областях В настоящее время в период рождения научно-технических идей и открытий в различных областях человеческой деятельности (экономических, политических, технических, социальных и т д) для их оценки и получения на их основе технических решений перспективно использовать комбинаторный подход, реализованный в виде метода морфологического анализа и синтеза Этот метод широко используется в инженерной практике САПР для поиска рациональных технических решений (ТР), на этапе концептуального проектирования систем и при прогнозировании развития технических систем Основным достоинством морфологического подхода является сжатый способ описания множества возможных ТР в виде комбинаций элементов известных ТР Для автоматизации процессов проектирования эффективных технических систем необходимо построить наиболее полную систематику предметной области (ПО) Современное состояние системного подхода предполагает, что ПО может быть описана в соответствии со следующими аспектами элементный (из каких элементов образована система), структурный (устойчивые связи этих элементов), функциональный (совокупность функций выполняемых элементами), иерархический (связи элементов по вертикали и горизонтали), развития Несмотря на фиксацию этих аспектов, полнота учета их для большинства ПО неудовлетворительна В частности не указываются способы обеспечения заведомо новых свойств (эмерджентность), целостности, устойчивости В большинстве случаев классификация объектов ПО носит эмпирический характер Это обстоятельство не позволяет обеспечить эффективность комбинаторному синтезу проектных решений в данной ПО В результате его осуществления технические решения не обладают высоким уровнем новизны и набором свойств, которые могут обеспечить им конкуренто- и охраноспособность, а следовательно, не могут эффективно участвовать в инновационных процессах

Целью настоящей работы является совершенствование процедур морфологического анализа ПО и средств компьютерной поддержки морфологического синтеза, которые позволят повысить полноту описания, обеспечить новизну, целостность и устойчивость синтезируемым системам

Цель достигается решением следующих задач

1) провести анализ существующих методов морфологического анализа с выделением преимуществ и недостатков,

2) на основе проведенного анализа осуществить постановку задачи повышения полноты описания ПО,

3) разработать и исследовать модели, методы и алгоритмы компьютерной поддержки процедур морфологического анализа и синтеза проектных решений,

4) разработать и апробировать программную систему, позволяющую автоматизировать процесс поиска решений морфологическим методом, реализуя в ней разработанные методы и алгоритмы

Объектом исследования в диссертационной работе является процесс концептуального проектирования технических решений комбинаторными методами

Предметом исследования являются процедуры морфологического анализа и синтеза

Гипотеза исследования. В соответствии с системно-диалектическим подходом проведение морфологического анализа для описания объектов и процессов в какой-либо ПО на основе процедур инверсии позволит обеспечить новизну, целостность, устойчивость и эффективность ТР, получаемых при морфологическом синтезе

Методы исследования. При выполнении исследований и решении поставленных в работе задач использовались научные положения системного анализа, принципы и методы концептуального анализа и синтеза систем, методы морфологического анализа и синтеза, методы теории принятия решений, методы и средства проектирования автоматизированных систем, теории проектирования реляционных баз данных

Научная новизна работы состоит в следующем

1 Для реализации холистического подхода к синтезу ТР разработан метод описания ПО на основе системного применения инверсии по отношению к объектам и процессам ПО Метод предлагается использовать при морфологическом анализе ТР для получения классификационных морфологических таблиц путем введения оператора инвертирования

2 Использование инверсного подхода при проведении морфологического анализа позволяет на этапе морфологического синтеза получать массивы ТР, управляя такими свойствами, как новизна, устойчивость и целостность

3 Предлагается метод оценки целостности создаваемых решений на основе учета элементов, реализующих инверсные функции

Автор защищает

1 Метод описания ПО для морфологического анализа с использованием принципа инверсии

2 Методику синтеза технических решений, основанную на инверсно-морфологическом методе

3 Автоматизированную систему, реализующую инверсно-морфологический и атрибутивный подходы

Практическую значимость работы составляют

1 Инверсно-морфологический подход получения технических решений, обеспечивающий управление новизной, эмерджентностью, целостностью и устойчивостью создаваемых систем

2 Методика оценки целостности получаемых ТР

3 Автоматизированная система, выполненная с использованием технологий объектно-ориентированного программирования на языке Delphi 7, реализующая разработанный подход и использующаяся в учебном процессе

Достоверность полученных результатов подтверждена их применением при решении типовых и практических задач

Реализация и внедрение результатов Работа выполнена в рамках госбюджетной НИР 39 274 "Использование методов системного анализа и теории формальных языков для разработки автоматизированных систем проектирования и управления" и финансируемой НИР по единому заказ-наряду 39-53/590-05 "Разработка моделей концептуального проектирования в науке, технике и образовании", а также в соответствии с программой ТЕМПУС JEP-25070-2004 Modernization of Education m 1CT at South Russian Universities (MEICTSRU)

Система "МорфоИнверс" была использована для организации учебного процесса в ВолгГТУ и для решения ряда типовых и практических задач в ООО "Нижневолжскпромснаб", о чем свидетельствуют соответствующие акты внедрения

Данные по автоматизированной системе "МорфоИнверс" отправлены в ОТРАСЛЕВОЙ ФОНД АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММ ФГНУ "Государственный координационный центр информационных технологий" Федерального агентства по образованию для регистрации

Апробация работы Основные положения диссертации докладывались на научных семинарах кафедры САПР и ПК ВолгГТУ, а также на международных и всероссийских научных и научно-практических конференциях «Информационные технологии в образовании, технике и медицине» (Волгоград, 2004, 2006), «Системные проблемы надежности, качества, информационных и электронных технологий» (Сочи, 2005, 2006), а также в электронных конференциях «Успехи современного естествознания» (20-24 декабря 2004 г ), «Современные наукоемкие технологии» (15-20 мая 2005 г ), «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе IT + SE» (Гурзуф, 2006), «Интеллектуальные системы (AIS'06) Интеллектуальные САПР (CAD-2006)» (Дивноморское, 2006)

Публикации По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе, 2 публикации в журналах, рекомендованных ВАК, 5 статей в научно-теоретических журналах, 6 статей в сборниках трудов конференций

Структура и содержание диссертационной работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения,_приложений, списка литературы Общий объем диссертации_страницы, в том числе_рисунков,_таблицы, списка литературы из_наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, научная новизна, приводится перечень основных результатов, выносимых на защиту, излагается краткое содержание глав диссертации

В первой главе производится анализ существующих подходов, методик и алгоритмов морфологического поиска

Одним из наиболее ответственных этапов проектирования сложной технической системы является синтез ее оптимальной структуры Особое значение для синтеза оптимальных структур технических систем (ТС) имеют морфологические методы исследования больших систем

Еще в 1942 г швейцарский астрофизик Ф Цвикки обнародовал ряд методов, которыми рекомендовалось пользоваться при решении научных и технических задач В их числе

1) метод морфологического ящика (ММЯ)

2) метод систематического покрытия поля (МСПП),

3) метод отрицания и конструирования (МОК),

Наиболее целесообразная область применения методов морфологического анализа и синтеза - начальные этапы проектирования и конструирования новых эффективных конструкторских и технологических решений

Приведем сравнительный анализ базовых характеристик существующих на настоящий момент методов морфологического анализа и синтеза

Таблица 1 Характеристика методов морфологического анализа

ЛЬ Название метода Выполняемые функции Достоинства Недостатки

I Анализ на основе конструктивно-функционального анализа ТР Формирование морфологической таблицы, включающей функции и конструктивные альтернат ивы, реализующие соответствующие функции Дает хорошие результаты для систем со слабыми связями Имеется проработанная методика анализа Не выделены общие принципы декомпозиции систем Не обеспечивается получение целостных систем обладающих устойчивостью и эмерджентностью Нет обоснования функционально значимых отношений

2 Анализ с использованием классификационных признаков Аналогично 1-му с добавлением м кожества качестве иных функционально-конструктивных признаков альтернатив Более полно по сравнению с 1-м позволяет описать систему за счет качественных функционально-конструктивных признаков альтернатив Выделение значимых признаков носит эмпирический характер Не обеспечивается получение целостных систем обладающих устойчивостью и эмерджентностью

Таблица 2 Характеристика методов морфологического синтеза

№ Название метода Выполняемые функции Достоинства Недостатки

1 Древовидный, лабиринтный н блоч-но-лабирннтный методы синтеза Синтез систем по морфологический таблице (МТ) путем наращивания функциональных подсистем согласно исходной цечи Соответствие синтезируемых систем исходной цели определяется в процессе наращивания подсистем Отсутствие полного перебора Возможно упущение значимых вариантов реализации Выбор зависит от субъективных предпочтений экспертов

2 Синтез рациональных вариантов по критериям качества Синтез систем по МТ п>-тем оценивания альтернатив и выбора компоновочного решения с наибольшим обобщенным показателем качества Хорошо поддается автоматизации Возможна оценка различными экспертами по различным критериям Не все критерии могут быть рассмотрены Оценивание зависит от субъективных предпочтений экспертов

3 Синтез вариантов на основе классификационных функционально- конструктивных признаков Синтез систем по МТ с использованием качественных классификационных признаков, характеризующих функциональные и ко н стру ктив ны е свой ства альтернатив подсистем Синтез с использованием качественных признаков выделенных на основе функционально значимых отношений в наибольшей степени обеспечивающих эффективность выполнения главкой полезной функции Оптимальные решения определяются путем сравнения с прототипом, оптимальность которого не обоснована

4 Анализ морфологических множеств методами кластерного анализа Синтез систем по МТ путем предварительной кластеризации морфологических множеств с учетом особенностей структуры и свойств вариантов систем Выделение в морфо-логичес ком мно жест-ве классов для уменьшения размерности М1 и ею классификации Метод не выявляет пучшего решения, а только анализирует морфологическое множество

5 Эволюционный синтез Сшгез новых объектов на основе известных прототипов путем постепенной замены известных функциональных подсистем на новые Возможно появление принципиально новых технических решений Появление сомнений в эффективности синтезируемого решения Априорное обоснование оптимальности синтеза отсутствует Эмпирический, несистемный подход к замене подсистем

6 Синтез многофункциональных систем на основе различного числа самостоятельных конструктивных подсистем Синтез систем по МТ сис тем выполняющих несколько функций Появление многофункциональных устройств Появление множества невозможных и нецелесообразных решений Эмпиризм в подходе

В результате анализа методов морфологического поиска были выделены следующие направления совершенствования методов

• усиление факторов обеспечивающих повышение продуктивности методов,

• усиление предсказательной силы метода,

• обеспечение повышения новизны, эмерджентности, целостности и устойчивости синтезируемых технических систем

Во второй главе обсуждаются подходы к совершенствованию метода морфологического анализа и синтеза применительно к концептуальному проектированию систем Известно, что процесс концептуального проектирования систем описывается следующей иерархией

• выбор или генерация главной полезной функции системы или главной потребности общества, удовлетворяемой с помощью этой системы,

• выбор или генерация функциональных структур системы,

• выбор или генерация принципа действия системы,

• выбор или генерация технического решения,

• выбор или генерация принципа действия системы,

• выбор или генерация технического решения,

• выбор или генерация параметрического решения

С точки зрения системологии описание любой системы должно осуществляться на следующих эпистемологических уровнях

исходной системы 5 (язык описания данных), системы данных (наблюдения, описанные на определенном ранее языке), порождающей системы ^ (модели, порождающие определенные ранее данные), структурированной системы 57" (отношения, между определенными ранее моделями), метасистемы М (отношения между определенными ранее отношениями)

Последовательное сопоставление этих двух иерархических схем описания, какой-либо системы приводит к следующему выводу, что первая схема иерархии является более общей, т к она демонстрирует движение от идеи системы в виде формулы главной полезной функции к ее последовательному проявлению через системообразование сначала на более низких ступенях материального мира вплоть до полного проекта овеществления (параметрическое решение) Применение аппарата системологии позволяет сказать что, для каждого системного уровня существует свой язык описания, и, соответственно, своя система объекта со своими базами, каналами наблюдения, абстрагирования н конкретизации Ей соответствуют системы данныхф), совокупность порождающих их систем {¥), образующих структурированную систему (57) или метасистему (М) для данного системного уровня Этот результат представляется нам очень важным, т к становится ясным, что процесс концептуального проектирования систем требует использования (создания) большого количества разнокачественных языков, не только связанных со спецификой ПО, но языков для описания порождающих метасистем на каждом системном уровне

Таблица 3 Уровни представления знаний и их модели

Уровень зна- Наименова- Модель Носитель модели Сигнатура моде-

ний ние модели ли

0 Исходная сис- Модель данных В = <А,К*> Словарь свойств объектов Схема отношения

тема объекта(понятие (множество атрибутов) А (содержание понятия)

и его = ! «/.я? .«»/ Я^^АхАх хА

интенсионал) К* = (а./, а,2, ,ал) Ключ отношения Я' с Лг,р<г

1 Система дан- Множество эк- Е= <D,,D, Домены атрибутов (допус- Отношение со схемой

ных земпляров , Dty> тимые множества значе- Я4

объектов(вы- ний атрибутов) Di=dom(ai)

борка из объема Множество кортежей

понятия) (денотатов понятия) г 1 =(<Г„4г

2 Порождающая Метод объекта P=<V„V2 Свойства объекта и пере- Функциональное

система 1) математиче- менные метода отображение

ская негеометри- Числовые константы и

ческая модель, переменные, функции, Системы уравнений и

2) геометриче- математические и логиче- неравенств Объеди-

ская модель, ские отношения, операто- нения, пересечения,

3) модель экс- ры и операции Точки, вычитания, преобра-

пертных знаний линии, поверхности, тела зования, расчеты па-

(продукционное Числовые и нечисловые раметров Отображе-

правило) переменные входные V\ u(i)=Ot выходные Vi ufl)=l где u(i) - опредетитель вход—выход ние входных переменных в выходные

J Структуриро- Концептуальная SB = Объекты и их свойства Семантическая сеть

ванные системы модель системы <ВЛО В = {Ъ„ 6Ъ ,bj, объектов

1)исчоднаясис- объектов SD=<B,G,J> А-{а,,аг, ,a,t Сстдхдх^х хЛ

тема, Модель системы SP = <F, V, Экземпляры объектов и Структура базы дан-

2)система экземпляров объ- K> тип отношений ных

данных, ектов между ними В - {bhb2, /С

3)порождающая Модель базы ,bj, G={I, U, D! Семантическая сеть

система знаний (метод Правила и переменные правил

объекта) модели F ~ (fi„p, /(/, А-с рхрхух ху

4 Метасистема Мультиагентная \IB = Агенты и типы связей ме- И-ИЛИ граф агентов

модель метаси- <B,M,L> жду ними В - {Ь„ Ь>, 1 егдхдхд/

стемы ,bij, М = ¡AND, OR}

Таким образом, описание каждого объекта в ПО может быть детализировано с помощью подхода описанного в системологии, это делает процесс последующего классифицирования, по нашему мнению, более точным

Нами рассмотрен наиболее современный подход к проблеме классифицирования на основе работы классифицирующей системы (КС), которая представлена в виде кортежа

КС =< П, 3, Я, Р, 6, Т, ц(»), т(5),{К},^}Д,Ф,Н,К> Наименование компонентов сформулированного кортежа

0 - операторы классификации 0| - операторы формирования признакового пространства (функционального, морфологического или морфо-функционального пространства качества) отбора признаков, сокращения (редукции) пространств, упорядочения, 82 - операторы фильтрации (вращения) пространств, 03 - операторы разделения (различения) классов, 04 - операторы объединения (композиции) классов, 05 - операторы сравнения (сопоставления) объектов классификации классов, 06 - операторы топологизации классов, 97 -операторы алгебраизации классов, 08 - операторы метризации классов, 69 - операторы распознавания (восстановления объекта по образцам (проекциям))

П - типы ПО, 3 - функции (задачи), Я - типы классификационных языков, Р - память (тезаурус) КС, 0 - операторы классификации, Г - типы пространства качества, ц(и) - типы шкалирования, т(Б) - типы пространств мер (отображений), {К} - типы систем классов, - классообразующие функции, {ту} - условия инвариантности преобразований (законы), Я - типы критериев сходства, Ф - функции качества классификаций (целевые функции), Н - тип неопределенностей, К - типы пространств классификаций (классификационных алгебр)

На рис 1 приведена структурная схема КС

Рис 1 Схема технологии классифицирования КС Функционирование ее происходит следующим образом Определенный "фрагмент мира" поступает на "вход" КС КС, воспринимая своими сенсорами данный "фрагмент мира", проецирует его в пространство качества Г На данном этапе происходит восприятие и отбор признаков, их сокращение Само формирование пространства качества осуществляется на определенном языке или группе языков При этом как выделение признаков, так и их редукция, происходит с участием памяти Р

Под воздействием операции редукции, фильтрации, топологизации, метризации (0Ь 02, 06, Os) и отображений шкалирования fi(v) происходит отображение пространства качества Г в пространство мер качества m(S) H(v) Г -> m(s)

Пространство мер качестве m(s) преобразуется в КС пространство классов качества {К} Средствами этого преобразования

{g, lnv} m(s) {К} служат классообразущие функции g и законы инвариантности lnv

К операторам в данном преобразовании относятся разделение и объединение (декомпозиция и композиция) классов, сравнение (9з, 84, 65) Сами операции сравнения базируются на использовании определенных типов сходства {R} На множестве генерируемых классификаций {К} осуществляется оптимизация классификаций по функции (функционалу) качества Ф Операторами преобразований в отображении

Ф (К) Opt

служат алгебраизация, сравнение и распознавание^,05,О9)

Созданная оптимальная система классов OptK является основой для распознавания объектов, поступающих на "вход" КС, те отнесения их к определенному классу OptK, Если объект не распознается, он исследуется, изучается в КС и служит стимулом изменения классификаций в цепочке проведенных преобразований

В дальнейшем на вход КС должны подаваться описания частных технических решений для наполнения классификационной таблицы альтернативами Фактически это является одним из вариантов выделения "морфов" - структурных единиц ПО

Анализ строения, функционирования и развития наиболее эффективных технических систем показывает, что устойчиво функционируют те системы, которые имеют на различных системных уровнях противоположные (инвертированные) элементы

Для характеристики какого-либо признака можно ввести понятие "экстенсионала" и "интенсионала" Интенсионал понятия - это тот смысл, который мы вкладываем в данное понятие Интенсионал характеризует концепт данного понятия, его содержание Следовательно, для эффективного описания границ изменения того или иного признака необходимо взять противоположное значение этого признака Это особенно важно для концептуального проектирования, которое осуществляется в условиях неопределенности и поэтому с необходимостью апеллирует к семантике понятий

Кроме того, инвертирование вносит наибольшую новизну в любую рассматриваемую область Объединение противоположностей в определенных условиях является гарантией возникновения нового свойства, то есть обеспечивает увеличение эмерджентности системы

Отметим также, что реализация холистического (wholeness) подхода к проектированию систем также требует введения инвертированных элементов, что позволяет системе не только выполнять противоположные функции, но и автоматически делать ее более устойчивой к воздействию объектов внешней среды

В связи с вышеизложенным, нами предлагается для совершенствования морфологического анализа и последующего синтеза введение в описание технической системы элементов инверсии на каждом системном уровне

Практическое использование этого подхода показывает, что имеются две ситуации, либо инвертированные элементы уже обнаружены в описании системы, либо они отсутствуют и должны быть введены

Тогда, согласно принципам системологии, конечный облик системы должен описываться следующим образом

$ирегМ~( М л -,Л/) для которой система объекта будет иметь вид 0=({(а„ А, л ^А,\,е 7У„ }, {Ь^В^ е МЛ гдъЫг={1,2, ,п},аЫт={1, 2, ,т},

а, - элементы системы, А, - множество проявлений свойств этих элементов, Ъ1 - база, В, - множество элементов базы

Метасистема (эирегМ) на каждом системном уровне должна представлять собой конъюнкцию двух полярных метасистем, т е элементы этих систем обладают противоположными свойствами

В виде графа эта структура может бьпъ представлена инверсным И-ИЛИ графом, который будет иметь вид

в = (X, -ОС, У), где X - множество вершин, интерпретирующих элементы системы, У - множество дуг графа, интерпретирующих отношения между элементами, под 'X подразумеваются инвертированные элементы

Подчеркнем также, что целостность системы опредетяется не только существованием инвертированных элементов, но и силой связей по горизонтали, вертикали и обратных связей, что может быть охарактеризовано весами, проставляемыми на дугах графа

©

©

©

С ) Корень дерева - система-антисистема ф ) Г -Ф ) Основные функции системы " Л) Листья - альтернативные функции системы

Рис 2 Структура инверсного И-ИЛИ графа

я я а а

к >>

-е-и Я я

И

о я

К <

Ф1 л,1 Л,* л? ЛИ

Ф2 & Л^

ФЗ Лз1 Лз* л?

-ФЗ -Л,' -Дз5 -Из?

-Ф2 -Л21

-Ф1 -Л,' -л*4 -ЛИ

Функции реализации (листья) ИЛИ

Рис 3 Матричное представление инверсного И-ИЛИ графа Маска системы аналога, строится на матрице-строке функции, путем установки в ячейках 'Г или '0' в зависимости от наличия функции в системе

Маска системы аналога, не имеющей той или иной функции

Ф1 Ф2 ФЗ -ФЗ -Ф2 -Ф1

0 1 1 1 0 1

После того как морфологическая матрица функций системы построена из инверсного графа, производится сопоставление элементов функциям, те для каждой функции Л,-1 подбирается элемент или несколько альтернативных элементов, выполняющих ее Таким образом, плоская матрица функций преобразовывается в 3-х мерную матрицу функции-элементы, которая выглядит следующим образом

Ф1 I,1 л,» л,' V

Ф2 Л»> л±»

Л,' Л,2 Лз3

-ФЗ -Лз1 -ъ2 -V >

-Ф2 -л2> -Л,'

-Ч>1 -л,» -Л,' -Л,' -ЛИ

Фунщш! р*Алтщпп (листья)

или

Элементы Альтернативы

Рис 4 Схема морфологической матрицы заполненной альтернативами Коэффициент целостности системы может быть рассчитан по формуле К=(2*К/Р)*2(д), где Г - общее число функций в инверсной матрице, Я - число пар ин-

версных функций выполняемых системой аналогом, q — веса функций в системе определяющие их значимость

Что касается морфологического синтеза, то он может осуществлять полным перебором, а также на основе древовидного, лабиринтного и блочно-лабиринтного методов синтеза

Выбор рациональных вариантов также осуществляется нами на основе известных методик

Новизна полученных компоновочных решений может быть определена в процессе патентной экспертизы

Таким образом, комплексное использование положений классиологии, системоло-гии, моделей и методов концептуального анализа и синтеза с применением принципа инверсии позволило усовершенствовать процедуры морфологического анализа и синтеза, усилив их продуктивность

В третьей главе приводится описание процесса проектирования автоматизированной системы, реализующей метод морфологического поиска (ММП) Описана структура информационно-поисковой системы, выполняющей поиск оптимальных решений в поставленных задачах В системе выделены такие этапы метода, как анализ и синтез с использованием существующих и разработанных принципов ММП Автоматизированная система реализована на языке Delphi 7 0с использованием технологии ADO для реализации функционирования СУБД

Рис 5 Архитектура системы "МорфоИнверс"

Система морфологического анализа и синтеза систем состоит из двух основных подсистем анализа и синтеза, а также базы сопровождения

Подсистема анализа включает в себя следующие модули

Модучъ ведения баз данных прототипов и аналогов Пользователь производит ввод необходимой информации об имеющихся прототипах, определяет спецификацию, назначение и основные параметры проектируемой системы, также производится определение атрибутов элементов и ввод их значений

Модучъ инвертирования Выполняется дополнение базы инверсными элементами

■Т"

¡с !Ш

Режим Закладка

ф | Икюрпфовм«! Ца Элемв*ты-Ч>у*цмм| А«терн./«три6 | Г» Св«й| Оценки | 33 Расчет вес» |

Системы

Смете*«* } Описание

- 1......"'1

Ч а««« •Хопэд ильник Прибор для магревания-склахаеиия »о», ост и -

+ Добавить |

, Возможные элементы

леиыг» | X Цаалмг»! &озмо*»«хе иротерми

3 пемвкгы/Ф ^нкцни

Пр«*млдтъ сигналы от внутренг*« устр. Отдамгь инф сигналы к внутренним астр Хранить данные в постоя вюй памяти Удалять данные иэ постоянной памяти Хранить данные во временной памяти Удалять да^ые из временной памяти

О.

П роизвоа игр льность

Качество югст

Производитель

Странапрсмм

Скорости

Безопасность

♦ Добавит» | Иэ*.>е»»ггь ( X Цдад*ть]

+ Добавить. 1 5 Иэмештъ X Удалгь I

■ ¿¿ЭДЕСЕШШШЗ г -

Ре»« Зактилкз

^ Настройка V Условно отборе/вопросы Щ Выбор а/ьтернггтнв} СЗ Синтез)

Условия альтернатив Условия для >даленпя ллътернипв -

Элда { Атриб«я | Условие | Значение атрм^а | Л

Монитор Тип Ъке СЙТ

Мдт ^римская плота Чипсет Ьке Эи

! Процессор Моавгь/гип Еке СЫегол

Жестким диск Объем (СЬ) < ео

Видеокарта Объем (МЬ) < 128

Мышь Оптик а/шарж Ьке Шарик

СОЯУО ЙОМ/ПЯМ Тип устройства по» Вка то гм

Память Объем (МЬ) < 512

1 Монитор Размер (доим) < 17

! Моеитор Размер [дюйм] 13

|("<4» Добавить X Удвгкгь | X Удалить все | v ^ ПримежгьтвК*цев) V" Приме»«ть все |

!

Рис 6 Экранные формы системы "МорфоИнверс"

Бчок когнитивной графики Для визуализации вакантных подсистем и их элементов, производится построение инверсного графа

Модуль критериального оценивания альтернатив Определяются критерии оценки элементов и их значения для каждой альтернативы

Подсистема синтеза включает в себя следующие модули

Модуль усечения матрицы на основе предпочтения пользователя Производится усечение матрицы путем удаления нежелательных элементов на основе атрибутивного подхода

Модуль расчета обобщенного показателя качества Производится расчет обобщенного показателя качества альтернатив по критериальным оценкам качества

Модуль формирования экземпляров системы Морфологическая матрица преобразовывается в возможные экземпляры системы

Модуль расчета коэффициента целостности системы Модуль вывода результатов

Модуль опредечения новизны На основе имеющейся информации о существующих запатентованных решениях производится анализ на наличие новизны полученных решений

В четвертой главе показаны примеры использования автоматизированной системы На рис 6 представлены экранные формы системы

На основе разработанной методики анализа ТС на инверсном И-ИЛИ графе и при помощи разработанной автоматизированной системы были апробированы следующие примеры "Система оптико-электронных измерителей однокоординатных линейных перемещений объектов", "Система - Нагреватель", "Система - Компьютер", "Система - Защита стекол от проникновения света"

Таблица 4 Морфологическая таблица оптико-электронных измерителей однокоординатных линейных перемещений объектов (ОЭИОЛПО) (фрагмент)

Блоки Названия классификационного признака (КП) № (К П) Наименования (величины, пределы изменения величин) значения классификационных признаков

Излучатель Природа (тип излучателя) К, Естественные источники ИХ1у-чения Накал ь-ные источники излучения Источники излучения использующие реакцию горения Газонаполненные источники излучения Лазеры

Излучатель- Характер связи излучателя с объектом к2 Излучатель жестко связан с объектом На объекте размещен отражатель излучения Излучение проходит через объект

Поляризатор Агрегатное состояние материала поляризатора Кз Твердое тело Жидкость плюс твердое тело (жидкость в гибкой оболочке)

Химический состав материала поляризатора Проводник 1-го рода Проводник 2-го рода Полупроводник Диэлектрик Различные комбинации

Тип поляризатора К5 Простой поляризатор | Составной поляризатор

Спектральный диапазон поляризатора Кб УФ- диапа-30 н Видимый диапазон И К - диапазон Различные совмещения УФ, видимого и ИК - диапазонов

Количество областей прозрачности поляризатора к, Одна область прозрачности п областей прозрачности

Кривизна входной поверхности поляризатора К8 Положительная Нулевая Отрицательная

Кривизна выходной поверхности поляризатора к, Положите 1ьная Нулевая Отрицательная

Конструкция поляризатора Кю 11 р изменим й поляризатор Пленочный поляризатор Потяриза тор из наклонных пластин Поляризатор -решетка Поляризатор комбинированного типа

Скорость вращения поляризатором плоскости поляризации излучения к„ Нулевая Постоянная Переменная

Зависимость поляризующей способности поляризатора от длины волны падающего излучения к.2 Хроматический поляризатор Ахроматический поляризатор

Рис 7 Инверсный И-ИЛИ граф для системы ОЭИОЛПО

Рис 8 Инверсный И-ИЛИ граф для системы "Защита стекол от проникновения света"

На практике известно, что затемнение стекол обычно осуществляется нанесением покрытия Особенно широко используется применение пленки и шторок, также можно использовать стекло фотохром Основным свойством затемнения стекла, должно быть, обеспечение возможности ручной и автоматической регулировки (от освещения) Существующие методы затемнения не обеспечивают выполнения поставленных задач (быстрота, управляемость и автоматизация) Существуют физические решения, с помощью которых можно решить данную задачу, например, за счет использования TFT технологий, которые позволяют изменять степень затемненности поверхности в зависимости от величины прикладываемого напряжения Данный пример иллюстрирует изменение существующей системы до уровня обеспечения максимальной функциональности

Основные выводы и результаты работы

1 На основе принципов системного подхода разработаны усовершенствованные процедуры морфологического анализа ПО с использованием многоаспектной инверсии свойств элементов, а также средства компьютерной поддержки морфологическою синтеза технических решений с возможностью управления новизной, устойчивостью и целостностью создаваемых систем

2 На основании анализа базиса и функциональной структуры морфологических методов поиска решений определены тенденции их развития за счет интеграции системного и классификационного подходов к описанию систем и поставлена задача совершенствования этих методов на основе инверсного подхода

3 На основе инверсного подхода предложена модечь описания ПО в виде инверсного И-ИЛИ графа и построения на его основе инверсной морфологической матрицы Усовершенствована процедура классифицирования введением в нее оператора инвертирования элементов описания ПО

4 Разработана модель оценки целостности системы учитывающая наличие инверсных свойств и межэлементных связей

5 Для реализации требований технического задания разработан и использован атрибутивный подход к описанию элементов создаваемой системы, введены понятия инверсного И-ИЛИ графа, инверсной матрицы и маски инверсной матрицы

6 В соответствии с международными стандартами проектирования автоматизированных систем создана автоматизированная система "МорфоИнверс", реализующая разработанные методы и алгоритмы

7 Система "МорфоИнверс" была использована для организации учебного процесса в ВолгГТУ и для решения ряда типовых и практических задач в ООО "Нижневолжск-промснаб", о чем свидетельствуют соответствующие акты внедрения

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах

1. Чугунов ДС Использование инверсии в морфологическом синтезе / Л H Бутешсо, Д В Бутенко, Д С Чугунов //Изв ВолгГТУ Серия " Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах" межвуз сб иауч ст /ВолгГТУ -2007 -Вып1,№1 -с 34-36 (в журнале, рекомендованном ВАК)

2 Чугунов Д С Использование инверсии в концептуальном проектировании систем / Л H Бутенко, Д С Чугунов, Д В Бутенко //Системные проблемы надежности, качества, информационных и электронных технологий в инновационных проектах (Иннова-тика 2006) матер Междунар конф и Рос науч школы /Иауч - техн центр "АСОНИ-КА" и др - M , 2006 - Ч 4, т 1 -с 327-331

3 Чугунов ДС Об экстремальном семантическом планировании синтеза технических решений / Л H Бутенко, Д В Бутенко, Д С Чугунов //Информационные технологии в образовании, технике и медицине матер междунар конф , Волгоград, 2006 - с 134135

4 Гстеродинамика Синтез систем с использованием принципа целостности / Д В Бутенко, M В Бутенко, Д С Чугунов, Е И Щамина // Открытое образование прил к журн по матер (Ялга-Гурзуф, Крым) Инф технол в науке, образов , телекоммуникации и бизнесе - 2006 б/н (май) - с 348-349

5 Чугунов, Д С Морфологический поиск применение атрибутов / Д С Чугунов, JIH Бутенко //Известия ВолгГТУ Сер Концептуальное проектирование в образовании, технике и технологии межвуз сб науч ст / ВолгГТУ -2006 - Выл 2, №2 - с 64-66 (в журнале, рекомендованном ВАК)

6 Экспертиза новизны технических решений на основе закономерностей развития систем / Д В Бутенко, Д С Чугунов, Е H Шамина, Л H Бутенко //Интеллектуальные системы (AIS'06) Интеллектуальные САПР (CAD-2006) тр Междунар н -техн конф, Дивноморское, 3-10 септ 2006/Таганрог гос радиотехн ун-тидр -М,2006 - Т2 -с 40-41

7 Чугунов Д С Интерфейс специализированной автоматизированной системы поиска оптимальной конструкции персонального компьютера на основе метода морфологического поиска / В В Костерин, Д С Чугунов //Вестник Волгогр филиала Моек ун-та потреб кооперации науч - теор журнал - 2005 - Вып 9-е 39-45

8 Чугунов Д.С Специализированная автоматизированная система поиска оптимальной конструкции персонального компьютера на основе метода морфологического поиска /

В В Костерин, Д С Чугунок //Вестник Волгогр филиала Моек ун-та потреб кооперации науч -теор журнал -2005 -Вып9 -с 32-38

9 Чугунов ДС Структура данных специализированной автоматизированной системы поиска оптимальной конструкции персонального компьютера на основе метода морфологического поиска / В В Костерин, Д С Чугунов //Вестник Волгогр филиала Моек ун-та потреб кооперации науч - теор журнал - 2005 - Вып 9-е 46-49

10 Чугунов, Д С Автоматизированная система поиска оптимальной конструкции ЭВМ на основе метода морфологического синтеза / Д С Чугунов, Л Н Бутенко // Современные наукоемкие технологии журнал / Рос Академия естествознания - 2005 - №6 - с 7274

11 Чугунов, Д С Генерация методов морфологического анализа на основе теории классификации / Д С Чугунов, Л Н Бутенко // Системные проблемы надежности, качества, информационных и электронных технологий (Инноватика 2005) матер X Междунар конф и Рос науч школы /Науч центр "АСОНИКА" и др - М , 2005 - Ч 3 - с 240246

12 Чугунов Д С Использование принципов теории принятия решения в методе морфологического синтеза / Д С Чугунов, Л Н Бутенко // Успехи современного естествознания науч -теор журнал -2005 -№2 -с 35-36

13 Чугунов Д С Совершенствование метода морфологического синтеза / В В Костерин, Д С Чугунов // Информационные технологии в образовании, технике и медицине Матер междунар конф , Россия, Волгоград, 18-22 окт 2004 г /ВолгГТУ и др - Волгоград, 2004 -ТЗ -с 58-60

Подписано в печать 03 08 2007 г Заказ №686 Тираж 100 экз Печ л 1,0 Формат 60 х 84 1/16 Бумага офсетная Печать офсетная.

Типография РПК «Политехник» Волгоградского государственного технического университета 400131, г Волгоград, ул Советская, 35

АННОТАЦИЯ.

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТОДОВ МОРФОЛОГИЧЕСКОГО ПОИСКА.

1.1. Основные определения теории систем.

1.2. Методы морфологического анализа Цвикки.

1.3. Методы исследования технических систем.

1.4. Этапы метода морфологического поиска: анализ и синтез.

1.5. Процедуры морфологического анализа.

1.5.1. Конструктивно-функциональный анализ систем.

1.5.2. Создание морфологических таблиц с использованием теории классификации.

1.6. Процедуры морфологического синтеза.

1.6.1. Формирование морфологических таблиц с использованием эвристических правил.

1.6.2. Методы древовидного, лабиринтного и блочно-лабиринтного синтеза.

1.6.3. Метод эволюционного синтеза на основе морфологических таблиц.

1.6.4. Использование критериев качества в морфологическом синтезе.

1.6.5. Морфологический синтез решений с использованием классификационных функционально-конструктивных признаков.

1.6.6. Синтез многофункциональных систем на морфологических таблицах.

1.6.7. Автоматизация процесса формирования морфологических таблиц.

1.6.8. Кластерный анализ морфологических множеств.

Краткие выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ПРОЦЕДУР МОРФОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНВЕРСИИ.

2.1. Иерархия процесса концептуального проектирования систем на основе описания объектов тс с позиций системологии.

2.2. Определение структуры и свойств операции инверсии.

2.3. Принципы обеспечения целостности систем синтезируемых морфологическим методом.

2.4. Использование инверсного подхода для обеспечения целостности систем.

2.5. Понятие классификационной системы.

2.6. Атрибутивный подход к описанию элементов в морфологическом методе.

2.7. Анализ предметной области для построения новой системы на инверсном И-ИЛИ графе.

Краткие выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ОПИСАНИЕ РАЗРАБОТКИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ "МОРФОИНВЕРС".

3.1. Описание архитектуры автоматизированной системы "МорфоИнверс".

3.2. Описание структуры данных автоматизированной системы "МорфоИнверс".

3.3. Описание работы автоматизированной системы "МорфоИнверс".

Краткие выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗРАБОТАННОГО ИНВЕРСНО-МОРФОЛОГИЧЕСКОГО ПОДХОДА К СИНТЕЗУ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ.

4.1. Анализ и синтез системы "Компьютер" на основе инверсно-морфологического подхода.

4.2. Анализ и синтез системы "Защита стекол от проникновения света " на основе инверсно-морфологического подхода.

4.3. Анализ и синтез системы "Нагреватель" на основе инверсно-морфологического подхода.

4.4. Анализ и синтез системы "Оптико - электронных измерителей однокоординатных линейных перемещений объектов" на основе инверсно-морфологического подхода.

4.5. Сценарий работы автоматизированной системы "МорфоИнверс" для разработки компоновочных решений системы "Компьютер".

Краткие выводы по главе 4.

Актуальность. Интенсивное инновационное развитие может быть обеспечено в условиях получения большого числа новых и разнообразных решений в различных предметных областях. В настоящее время в период рождения научно-технических идей и открытий в различных областях человеческой деятельности (экономических, политических, технических, социальных и т.д.) для их оценки и получения на их основе технических решений перспективно использовать комбинаторный подход, реализованный в виде метода морфологического анализа и синтеза. Этот метод широко используется в инженерной практике САПР для поиска рациональных технических решений (ТР), на этапе концептуального проектирования систем и при прогнозировании развития технических систем. Основным достоинством морфологического подхода является сжатый способ описания множества возможных ТР в виде комбинаций элементов известных ТР. Для автоматизации процессов проектирования эффективных технических систем необходимо построить наиболее полную систематику предметной области (ПО). Современное состояние системного подхода предполагает, что ПО может быть описана в соответствии со следующими аспектами: элементный (из каких элементов образована система), структурный (устойчивые связи этих элементов), функциональный (совокупность функций, выполняемых элементами), иерархический (связи элементов по вертикали и горизонтали), развития. Несмотря на фиксацию этих аспектов, полнота учета их для большинства ПО неудовлетворительна. В частности, не указываются способы обеспечения заведомо новых свойств (эмерджентность), целостности, устойчивости. В большинстве случаев классификация объектов ПО носит эмпирический характер. Это обстоятельство не позволяет обеспечить эффективность комбинаторному синтезу проектных решений в данной ПО. В результате его осуществления технические решения не обладают высоким уровнем новизны и набором свойств, которые могут обеспечить им конкуренте- и охраноспособность, а следовательно, не могут эффективно участвовать в инновационных процессах.

Целью настоящей работы является совершенствование процедур морфологического анализа ПО и средств компьютерной поддержки морфологического синтеза, которые позволят повысить полноту описания, обеспечить новизну, целостность и устойчивость синтезируемым системам. Цель достигается решением следующих задач:

1) провести анализ существующих методов морфологического анализа с выделением преимуществ и недостатков;

2) на основе проведенного анализа осуществить постановку задачи повышения полноты описания ПО;

3) разработать и исследовать модели, методы и алгоритмы компьютерной поддержки процедур морфологического анализа и синтеза проектных решений;

4) разработать и апробировать программную систему, позволяющую автоматизировать процесс поиска решений морфологическим методом, реализуя в ней разработанные методы и алгоритмы.

Объектом исследования в диссертационной работе является процесс концептуального проектирования технических решений комбинаторными методами.

Предметом исследования являются процедуры морфологического анализа и синтеза.

Гипотеза исследования. В соответствии с системно-диалектическим подходом, проведение морфологического анализа для описания объектов и процессов в какой-либо ПО на основе процедур инверсии позволит обеспечить новизну, целостность, устойчивость и эффективность ТР, получаемых при морфологическом синтезе.

Методы исследования. При выполнении исследований и решении поставленных в работе задач использовались научные положения системного анализа, принципы и методы концептуального анализа и синтеза систем, методы морфологического анализа и синтеза, методы теории принятия решений, методы и средства проектирования автоматизированных систем, теории проектирования реляционных баз данных.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Для реализации холистического подхода к синтезу ТР разработан метод описания ПО на основе системного применения инверсии по отношению к объектам и процессам ПО. Метод предлагается использовать при морфологическом анализе ТР для получения классификационных морфологических таблиц путем введения оператора инвертирования.

2. Использование инверсного подхода при проведении морфологического анализа позволяет на этапе морфологического синтеза получать массивы ТР, управляя такими свойствами, как новизна, устойчивость и целостность.

3. Предлагается метод оценки целостности создаваемых решений на основе учета элементов, реализующих инверсные функции.

Автор защищает:

1. Метод описания ПО для морфологического анализа с использованием принципа инверсии.

2. Методику синтеза технических решений, основанную на инверсно-морфологическом методе.

3. Автоматизированную систему, реализующую инверсно-морфологический и атрибутивный подходы.

Практическую значимость работы составляют:

1. Инверсно-морфологический подход получения технических решений, обеспечивающий управление новизной, эмерджентностью, целостностью и устойчивостью создаваемых систем.

2. Методика оценки целостности получаемых ТР.

3. Автоматизированная система, выполненная с использованием технологий объектно-ориентированного программирования на языке Delphi 7, реализующая разработанный подход и использующаяся в учебном процессе.

Достоверность полученных результатов подтверждена их применением при решении типовых и практических задач.

Реализация и внедрение результатов. Работа выполнена в рамках госбюджетной НИР 39.274 "Использование методов системного анализа и теории формальных языков для разработки автоматизированных систем проектирования и управления" и финансируемой НИР по единому заказ-наряду 39-53/590-05 "Разработка моделей концептуального проектирования в науке, технике и образовании", а также в соответствии с программой ТЕМПУС JEP-25070-2004 Modernization of Education in ICT at South Russian Universities (MEICTSRU).

Система "МорфоИнверс" была использована для организации учебного процесса в ВолгГТУ и для решения ряда типовых и практических задач в ООО "Нижневолжскпромснаб", о чем свидетельствуют соответствующие акты внедрения.

Данные по автоматизированной системе "МорфоИнверс" отправлены в ОТРАСЛЕВОЙ ФОНД АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММ ФГНУ "Государственный координационный центр информационных технологий" Федерального агентства по образованию для регистрации.

В первой главе производится анализ существующих подходов, методик и алгоритмов морфологического поиска. Выделено три основных морфологических метода для решения научных и технических задач.

1) метод морфологического ящика (ММЯ).

2) метод систематического покрытия поля (МСПП);

3) метод отрицания и конструирования (МОК);

В результате анализа методов морфологического поиска построена таблица описания методов, их недостатков и преимуществ. Выделяются направления совершенствования методов.

Во второй главе обсуждаются подходы к совершенствованию метода морфологического анализа и синтеза применительно к концептуальному проектированию систем. Приводится детализированное описание каждого объекта в предметной области с помощью подхода, описанного в системологии, что делает процесс последующего классифицирования более точным. Рассматривается наиболее современный подход к проблеме классифицирования на основе работы классифицирующей машины и ее дополнение. Для совершенствования морфологического анализа и последующего синтеза вводится инверсия в описание технической системы элементов на каждом системном уровне. Описывается процедура построения инверсного дерева и инверсной матрицы.

В третьей главе приводится описание процесса проектирования автоматизированной системы реализующей ММП. Описана структура информационно-поисковой системы, выполняющей поиск оптимальных решений в поставленных задачах. В системе выделены такие этапы метода, как анализ и синтез, с использованием как существующих принципов ММП так и с применением разработанных. Автоматизированная система реализована на языке Delphi 7.0 с использованием технологии ADO для реализации функционирования СУБД.

В четвертой главе приведены примеры использования автоматизированной системы. На основе разработанной методики анализа ТС на инверсном И-ИЛИ графе и при помощи разработанной автоматизированной системы были апробированы следующие примеры: "Система оптико-электронных измерителей однокоординатных линейных перемещений объектов", система "Нагреватель", система "Компьютер", система "Защита стекол от проникновения света".

КРАТКИЕ ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

В данной главе представлены примеры использования инверсно-морфологического подхода к анализу систем: "Система оптико-электронных измерителей однокоординатных линейных перемещений объектов", система "Нагреватель", система "Компьютер", система "Защита стекол от проникновения света", сценарий работы АС "Морфо-Инверс" показан на примере описания системы "Компьютер". В рассмотренных системах выделены инверсные функции, построен инверсный И-ИЛИ граф, демонстрирующий возможности инверсно-морфологического подхода.

В каждом примере определены и описаны такие свойства как эмерд-жентность, целостность и устойчивость.

Автоматизированная система "МорфоИнверс" была успешно использована в ООО "Нижневолжскпромснаб" для подбора конфигурации компьютеров, а также в ВолгГТУ в учебном процессе при проведении занятий по дисциплине "Концептуальное проектирование систем", о чем свидетельствуют соответствующие акты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе принципов системного подхода разработаны усовершенствованные процедуры морфологического анализа ПО с использованием инверсии, а также средства компьютерной поддержки морфологического синтеза технических решений с возможностью управления новизной, устойчивостью и целостностью создаваемых систем.

2. На основании анализа базиса и функциональной структуры морфологических методов поиска решений определены тенденции их развития и поставлена задача совершенствования этих методов на основе инверсного подхода.

3. На основе инверсного подхода предложена модель описания ПО в виде инверсного И-ИЛИ графа и построения на его основе инверсной морфологической матрицы, соответствующей техническому заданию. Усовершенствована процедура классифицирования введением в нее оператора инвертирования элементов описания ПО.

4. Разработаны модели и алгоритмы новых методов морфологического анализа и синтеза, реализующих многоаспектную инверсию свойств элементов.

5. Для реализации требований технического задания разработан и использован атрибутивный подход к описанию элементов создаваемой системы, введено понятие инверсного поля и масок инверсного поля.

6. В соответствии с международными стандартами проектирования автоматизированных систем создана автоматизированная система "МорфоИнверс", реализующая разработанные методы и алгоритмы.

7. Система "МорфоИнверс" была использована для решения ряда типовых и практических задач в ВолгГТУ, и ООО "Нижневолжскпромснаб".

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Чугунов Д.С. Использование инверсии в морфологическом синтезе / JI.H. Бутенко, Д.В. Бутенко, Д.С. Чугунов //Изв. ВолгГТУ. Серия " Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах": межвуз. сб. науч. ст. /ВолгГТУ. - 2007. - Вып. 1, №1. - С.34-36.

2. Чугунов Д.С. Использование инверсии в концептуальном проектировании систем / JI.H. Бутенко, Д.С. Чугунов, Д.В. Бутенко //Системные проблемы надежности, качества, информационных и электронных технологий в инновационных проектах: (Инноватика 2006): матер. Междунар. конф. и Рос. науч. школы /Науч. - техн. центр "АСОНИКА" и др. - М., 2006. - 4.4, т. 1. - С. 327-331.

3. Чугунов Д.С. Об экстремальном семантическом планировании синтеза технических решений / JI.H. Бутенко, Д.В. Бутенко, Д.С. Чугунов //Информационные технологии в образовании, технбике и медицине: матер, междунар. конф., Волгоград, 2006. - С.134-135.

4. Гетеродинамика. Синтез систем с использованием принципа целостности / Д.В. Бутенко, М.В. Бутенко, Д.С. Чугунов, E.H. Шамина // Открытое образование: прил. к журн.: по матер. (Ялта-Гурзуф, Крым): Инф. технол. в науке, образов., телекоммуникации и бизнесе. -2006. б/н (май). - С.348-349.

5. Чугунов, Д.С. Морфологический поиск: применение атрибутов / Д.С. Чугунов, JI.H. Бутенко //Известия ВолгГТУ. Сер. Концептуальное проектирование в образовании, технике и технологии: межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - 2006. - Вып.2, №2. - С.64-66

6. Экспертиза новизны технических решений на основе закономерностей развития систем / Д.В. Бутенко, Д.С. Чугунов, E.H. Шамина, JI.H. Бутенко //Интеллектуальные системы (AIS'06). Интеллектуальные САПР (CAD-2006): тр. Междунар. н.-техн. конф., Дивноморское, 3-10

130 сент. 2006 / Таганрог, гос. радиотехн. ун-т и др. - М., 2006. - Т.2. -С.40-41.

7. Чугунов Д.С. Интерфейс специализированной автоматизированной системы поиска оптимальной конструкции персонального компьютера на основе метода морфологического поиска / В.В. Костерин, Д.С. Чугунов //Вестник Волгогр. филиала Моск. ун-та потреб, кооперации: науч. - теор. журнал. - 2005. - Вып.9. - С.39-45.

8. Чугунов Д.С. Специализированная автоматизированная система поиска оптимальной конструкции персонального компьютера на основе метода морфологического поиска / В.В. Костерин, Д.С. Чугунов //Вестник Волгогр. филиала Моск. ун-та потреб, кооперации: науч. -теор. журнал. - 2005. - Вып.9. - С.32-38.

9. Чугунов Д.С. Структура данных специализированной автоматизированной системы поиска оптимальной конструкции персонального компьютера на основе метода морфологического поиска / В.В. Костерин, Д.С. Чугунов //Вестник Волгогр. филиала Моск. ун-та потреб, кооперации: науч. - теор. журнал. - 2005. - Вып.9. -С.46-49.

Ю.Чугунов, Д.С. Автоматизированная система поиска оптимальной конструкции ЭВМ на основе метода морфологического синтеза / Д.С. Чугунов, Л.Н. Бутенко // Современные наукоемкие технологии: журнал / Рос. Академия естествознания. - 2005. - №6. - С.72-74.

11.Чугунов, Д.С. Генерация методов морфологического анализа на основе теории классификации / Д.С. Чугунов, Л.Н. Бутенко // Системные проблемы надежности, качества, информационных и электронных технологий (Инноватика 2005): матер. X Междунар. конф. и Рос. науч. школы /Науч. центр "АСОНИКА" и др. - М., 2005. - Ч.З. - С. 240-246.

12. Чугунов Д.С. Использование принципов теории принятия решения в методе морфологического синтеза / Д.С. Чугунов, Л.Н. Бутенко //

131

Успехи современного естествознания: науч. - теор. журнал. - 2005. -№2. - С.35-36.

13. Чугунов Д.С. Совершенствование метода морфологического синтеза /

B.В. Костерин, Д.С. Чугунов // Информационные технологии в образовании, технике и медицине: Матер, междунар. конф., Россия, Волгоград, 18-22 окт. 2004 г. /ВолгГТУ и др. - Волгоград, 2004. - Т.З.

C.58-60.

1. Автоматизация поискового конструирования /Под ред. А. И. Половинкина. М.: Радио и связь, 1981.

2. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения. М.: Московский рабочий, 1973.-296 с.

3. Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука. М.: Советское радио, 1979.

4. Андрейчиков А. В., Андрейчикова О. Н. Компьютерная поддержка изобретательства. М,: Машиностроение, 1998. - 472 с.

5. Андрейчиков A.B. Интегрированная система морфологического анализа и синтеза концептуальных технических решений: монография/А.В. Андрейчиков, О.Н. Андрейчкова/ВолгГТУ. -Волгоград, 2004. с.220

6. Андрейчиков A.B., Камаев В.А., Андрейчикова О.Н. Морфологические методы исследования новых технических решений: Учеб. пособие/ ВолгГТУ. Волгоград: РПК "Политехник", 1994. - 160 с.

7. Андрейчиков A.B., Костерин В.В. Эвристический автоматизированный морфологический синтез сложных технических систем // Программные продукты и системы.-1991.- №1.- С. 45-49.

8. Андрейчиков A.B., Костерин B.B. Диалоговая система "КОНСТРУКТОР" для начальных стадий проектирования технических систем // Программные продукты и системы. 1989.-N 1. - С. 85-90.

9. Андрейчиков A.B. Автоматизированное морфологическое конструирование технических систем //Проблемы машиностроения и надежности машин. 1991, N 5, С. 85-92.

10. Андрейчиков А. В., Зенкин С. Ю., Андрейчикова О. Н. Обоснование выбора технических решений на начальных стадиях проектирования //Изв. вузов. Машиностроение. 1989, № 7, С. 102-108.

11. Андрейчиков A.B., Камаев A.A., Никитин СВ. Применение информационно-поисковых систем при поиске новых технических решений на уровне изобретений: В кн.: Автоматизация поиска новых технических решений. Горький, 1960, с. 3-12.

12. Андрейчиков А. В., Костерин В. В. Эвристический автоматизированный морфологический синтез сложных технических систем //Программные продукты и системы. 1991, N 1 . С. 45 49.

13. Андрейчиков A.B., Никитин СВ. Автоматизированный поиск, анализ и синтез рациональных и новых технических решений.- В кн.: Никитин СВ., Поиск новых технических решений узлов локомотивов. Брянск, БИТМ, 1982, с. 64-85.

14. Бакнелл Джулиан М. Фундаментальные алгоритмы и структуры данных в Delphi: Пер. с англ. / Джулиан М. Бакнелл. СПб: ООО «Диасофт», 2003. - 560 с

15. Батоврин В.К., Левин М.Ш. Использование метода морфологического проектирования в открытых информационных системах, Информационные технологии и вычислительные системы, No. 4, 47-54, 2005.

16. Беляев М.И. Милогия,2000 г

17. Бренц А.Д. Автоматизированные системы управления в нефтяной и газовой промышленности. Режим доступа: Гhttp://www.oglibrarv.ru/data/demo/l 123/1123 0005 .ЫтП

18. Буш Г. Я. Рождение изобретательских идей. Рига: Лиесма, 1976. -126 с.

19. Буш Г. Я. Аналогия технического творчества. Рига: Лиесма, 1979. -128 с.

20. Буш Г. Я. Методологические основы научного управления изобретательством. Рига: Лиесма, 1974. - 167 с.

21. Воинов Б.С. Информационные технологии и системы: Монография. В 2 кн. Кн. 1: Методология синтеза новых решений. Н. Новгород: Изд-во ННГУ, 2001, —404 с.

22. Воинов Б.С. Информационные технологии и системы: Монография. В 2 кн. Кн. 2: Прикладные системные исследования. Н. Новгород: Изд-во ННГУ, 2001.-404 с.

23. Воинов Б.С. Методы поискового проектирования: Учеб. пособие/ Горьковский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского. Горький, 1988. -96 с.

24. Воинов Б.С., Костерин В.В., Новиков Л.В. Программа поиска глобального экстремума функций многих переменных на сетке кода

25. Грея: Метод, указания/ Горьковский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского. Горький, 1981. - 32 с.

26. Воинов Б.С. Принципы поискового проектирования радиоэлектронных устройств: Учеб. пособие. Горький: ГТУ, 1982. - 76 с.

27. Воинов Б.С.Информационные технологии и системы. М. Наука, 2003.

28. Голдовский Б. И., Вайнерман М. И. Рациональное творчество. М.: Речной транспорт, 1990. - 120 с.

29. Горский Ю.М. Основы гомеостатики. Гармония и дисгармония в живых, природных, социальных и искусственных системах. Иркутск: Изд-воИГЭА, 1998.-337 с.

30. Дворянкин A.M., Половинкин А.И., Соболев А.Н. Методы синтеза технических решений. М.: Наука, 1977.- 103 с.

31. Евгенев Г.Б., Системология инженерных знаний "Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана" 2001, 376 стр.

32. Интегрированный проект КОМПАКТЭКОНОМИКА. Словарь терминов. Режим доступа: http.7/www.newscien.ru/glossary/?letter=%C81

33. Кандырин Ю.В., Шкурина Г.Л. Процедуры генерации и выбора при проектировании технических объектов: Уч. пособ / ВолгГТУ. Волгоград, 1999. 64 с.

34. Капустян В.Н., Махотенко Ю.А., Конструктору о конструировании атомной техники. Системно-морфологический подход к конструированию.- М.: Атомиздат, 1981. 190 с.

35. Клир Д. Системология. Автоматизация решения системных задач. М., Радио и связь., 1990, с. 540.

36. Костерин В.В. Электронная таблица для решения задач оптимизации Гипотеза-2: Метод указания/ ВолгГТУ.- Волгоград, 1994. 24 с.

37. Костерин В.В., Володин В.В. Морфологический синтез конструкций в среде электронной таблицы // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, 1995. -№ 1.-С. 34-41.

38. Костерин В.В., Оптимизация технических систем и устройств: Учеб. пособие/ВолгГТУ. Волгоград, 1996. - 187 с.

39. Кудрявцев А. В. Методы интуитивного поиска технических решений (методы анализа проблем и поиска решений в технике). М.: Речной транспорт, 1991. -112 с.

40. Кудряшова Э.Е. Новые информационные технологии в автоматизированных системах обработки информации и управления: Учеб. пособие/ ВолгГТУ. Волгоград, 2000. - 88 с.

41. Курс "Основы конструирования". Режим доступа: Гhttp://www■refnik.ru/22/ref-7439-5.htmll

42. Леках В.А., Баринов Э.Ф. Использование системного подхода при создании изобретений//Вопросы изобретательства. 1986. - № 8. - С. 59.

43. Метод отрицания и конструирования. Режим доступа: http://www.inventech.ru/lib/glossary/negation/.

44. Методы поддержки принятия решений: Сборник трудов Института системного анализа Российской академии наук. /Под ред. О.И. Ларичева.-М.: УРСС., 2001. 72 с.

45. Микони С.В. Теория и практика рационального выбора. М. -Маршрут.,2004 ,464 с.

46. Норенков И.П. Системы автоматизированного проектирования. М.: Высшая школа, 1986. - 127 с.

47. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для вузов. М.: Изд-во МГТУ, 2000. - 360 с.51 .Норенков И.П. Генетические методы структурного синтеза проектных решений //Информационные технологии, 1998. №1. - С. 13-20.

48. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем: Учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1986. - 304 с.

49. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ: Учебное пособие. М.: Высшая школа, 1997. - 389с.

50. Повилейко Р.П. Десятичные матрицы поиска. Режим доступа: http://articles.excelion.ru/science/info/59071661 .html.

51. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества. М.Машиностроение,1988.-368с.

52. ПтушенкоА. «Техника Молодёжи» № 3, 2003, стр 24.

53. Садовский В.Н. Методологические проблемы исследования объектов, представляющих собой системы// Социология в СССР. М.: Наука, 1965.-Т. 1-С. 164.

54. Системный анализ и принятие решений: Словарь-справочник: Учеб. пособие для вузов / Под ред. В.Н. Волковой, В.Н. Козлова. М.: Высш. шк., 2004.-616 с.

55. Стратегический маркетинг: Р.А.Фатхутдинов. СПб.: Питер, 2003.

56. Субетто А.И. Квалитология.М.,2001 г.

57. Суббето А.И. "Метаклассификация" как наука о механизмах и закономерностях (опыт обобщения). Часть II. СПб.-М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов. 1994.-80 с.

58. Теслинов А.Г. Проблема сознания целого. Проблемы идеальности в науке. Труды международной конференции. Москва,2001.

59. Теслинов А.Г. Развитие систем управления: методология и концептуальные структуры. -М.: «Глобус», 1998 г.

60. Техническое творчество: теория, методология, практика. Энциклопедический словарь справочник. Под. ред А.И. Половинкина, В.В. Попова Режим доступа: http://doc.unicor.ru/tt/126.html.

61. Техническое творчество: теория, методология, практика. Энциклопедический словарь справочник. Под. ред А.И. Половинкина, В.В. Попова Режим доступа: http://doc.unicor.ru/tt/438.html.

62. Техническое творчество: теория, методология, практика. Энциклопедический словарь справочник. Под. ред А.И. Половинкина, В.В. Попова Режим доступа: http://doc.unicor.ru/tt/254.html.

63. Титов В.В. Морфологический подход. Уч.пособие, ВНИИПИ, 1990. Режим доступа: http://www.metodolog.ru/00915/00915.html.

64. Титов В.В. Системно-морфологический подход при решении научных и технических задач. Тез. 3 Всес. конф. "Пробл. разв. науч. и тех.творч.", Тбилиси, 1987.

65. Титов В.В. Системный подход. Уч.пособие, ВНИИПИ, 1990. Режим доступа: http://anataz.narod.ru/science/sys/sys90.htmll

66. Титов В.В. О всеобщности системного подхода. 2005. Режим доступа: http://www.metodolog.ru/00421/00421 .html!

67. Титов В.В. Системно-морфологический подход в науке, технике, социальной жизни. 2003 Режим доступа:http ://anataz.narod.ru/science/syst/sys2 .html .

68. Титов В. Н. Выбор целей в поисковой деятельности (методы анализа проблем и поиска решений в технике). М.: Речной транспорт, 1991. -125 с.

69. Философский словарь / Под ред. И.Т. Фролова. Изд. 6. М., 1991. С. 504—505.

70. Ханзен Ф. Основы общей методики конструирования: Пер. с нем. -JL: Машиностроение, 1969. — 166 с.

71. Хилл П. Наука и искусство проектирования. Методы проектирования, научное обоснование решений: Пер. с англ. М.: Мир, 1973. - 263 с.

72. Холян А., Элюким С. Формализация составления вариантов решений в задачах конструирования// Техническая эстетика. 1970. - №7. - С. 35.

73. Хубка В. Теория технических систем: Пер. с нем. М.: Мир, 1987. -208 с.

74. Чугунов, Д.С. Автоматизированная система поиска оптимальной конструкции ЭВМ на основе метода морфологического синтеза / Д.С. Чугунов, JI.H. Бутенко // Современные наукоемкие технологии: журнал / Рос. Академия естествознания. 2005. - №6. - с.72-74.

75. Чугунов Д.С. Использование принципов теории принятия решения в методе морфологического синтеза / Д.С. Чугунов, JI.H. Бутенко // Успехи современного естествознания: науч. теор. журнал. - 2005. -№2. -с.35-36.

76. Энциклопедия социологии. Режим доступа: rhttp://slovari.yandex.ru/dict/sociology/article/soc/soc-0399.htm.

77. Эсфирь Злотина, Владимир Петров. Тель-Авив, 1999. Введение в теорию решения изобретательских задач, часть 2.2. Режим доступа: http://www.trizminsk.Org/e/23110 22.html

78. A Straightforward Approach to Morphological Analysis and Synthesis. -M., 2004.-Режим доступа: [http://slt.wcl.ee.upatras.gr]

79. About Zwicky. Режим доступа: http://www.swemorph.com/zwicky.html.

80. Analysis and Synthesis. Режим доступа: http://www.swemoфh.com/method/anaeng-r.httnl.

81. Bertalanffy L. An Outline of General System Theory. The British Journal for the Philosophy of Science. - 1950. - № 2. - P. 134.

82. General Morphological Analysis. Режим доступа: http://www.swemorph.com/ma.html.

83. Humphreys P. Application of multiattribute utility theory // Decisionmaking and change in human affairs / Eds. H. Jungermann, G. De Zeeuw. -Dordrecht: Reidel, 1977.

84. Morphological synthesis method of search for promising technical systems. Режим доступа: http://mitglied.lycos.de/rakov/Artikel/Morf/IEEE97.htm.

85. M.Sh. Levin, Composite Systems Decisions, Book Series "Decision Engineering", Springer, 2006.

86. M.Sh. Levin, Towards Combinatorial Analysis, Adaptation, and Planning of Human-Computer Systems. Applied Intelligence, 16(3), 235-247, 2002.

87. M.Sh. Levin, Common Part of Preference Relations. Foundations of Computing and Decision Sciences, 28(4), 223-246, 2003.

88. M.Sh. Levin, L.V. Sokolova, Hierarchical Combinatorial Planning of Medical Treatment. Computer Methods and Programs in Biomedicine, 73(1), 3-11, 2004.

89. M.Sh. Levin, M.A. Firer, Hierarchical Morphological Design of Immunoassay Technology. Computers in Biology and Medicine, 35(3),229-245, 2005.

90. M.Sh. Levin, Modular System Synthesis: Example for Composite Packaged Software. IEEE Tr. on SMC Part C, 35(4), 544-553,2005.

91. M.Sh. Levin, M.A. Danieli, Hierarchical Decision Making Framework for Evaluation and Improvement of Composite Systems (Example for Building), INFORMATICA, 16(2), 213-240,2005.

92. Roy B. Multicriteria Methodology for Decision Aiding. Dordrecht: Kluwer Academic Publisher, 1996.

93. Rozann W.Saaty. Decision Making In Complex Environments. The Analytic Hierarchy Process (AHP) for Decision Making and The Analytic Network Process (ANP) for Decision Making with Dependence and Feedback. Режим доступа: http://superdecisions.com.

94. Simon H., Newell A. Heuristic Problem solving: the next advance in operations research // Operations Research/ 1958. - V. 6.

95. Zwichy F. Entdecken, Erfinden, Forschen in Morphologische Weltbild, Munich et Zurich,. 1966; Discovery, Invention, Research through the Morphological Approach. Macmillan, New York, 1969.

96. Zwicky F. Discovery, Invention, Research through the Morphological Approach. New York: McMillan, 1969.

97. Zwicky F. The morphological approach to discovery, invention research and construction. In: Zwicky F., Welson A. New methods of thought and procedure. - Berlin, Springer, 1967. - P. 78-297.