автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Методы формализации построения и обработки информации в интегрированных информационных и телекоммуникационных технологиях

УПРАВЛЯЮЩАЯ КОМПАНИЯ ХОЛДИНГА ООО «ИНФОРМАЦИОННЫЕ БИЗНЕС СИСТЕМЫ»

На правах рукописи УДК 004.62

ЛЕЖЕНКО Анатолий Иванович

МЕТОДЫ ФОРМАЛИЗАЦИИ ПОСТРОЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В ИНТЕГРИРОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ

ТЕХНОЛОГИЯХ

Специальность: 05.13.11 - «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва — 2003

Работа выполнена в Управляющей Компании Холдинга ООО «ИНФОРМАЦИОННЫЕ БИЗНЕС СИСТЕМЫ»

Официальные оппоненты:

Доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Гуревич М.И., РНЦ «Курчатовский Институт», г. Москва;

Доктор физико-математических наук, профессор Клименко C.B., Московский физико-технический Институт;

Доктор физико-математических наук, профессор Терехов А.Н., Санкт-Петербургский Госуниверститет.

Ведущая организация:

Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ), г. Дубна.

Защита состоится «_»_2003 г. в_часов на

заседании Диссертационного Совета (Д520.009.04)

РНЦ «Курчатовский институт» по адресу: 123182, Москва, пл. И.В.

Курчатова, д.1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РНЦ «Курчатовский институт».

Автореферат разослан «_»_2003 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета

Яковлев Г. В.

2oö3-A

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Понятие "информационное общество" курсирует в политических, экономических, финансовых и прочих кругах мировой общественности и с ним связывают будущее свое развитие многие страны. На государственном уровне этой проблемой занимаются:

■ администрация президента США: National Information Infrastructure (N11) - национальная информационная инфраструктура;

■ Совет Европы: Information Society - информационное общество;

■ Канады и Великобритании: Information Highway -информационная магистраль.

Не отстают в разработке соответствующих программ и концепций развития информационных и телекоммуникационных технологий (ИТТ) другие государства Европейского сообщества и Азии.

Информационное общество отличается от общества, в котором доминируют традиционная промышленность и сфера услуг тем, что информация, знания, информационные услуги, и все отрасли, связанные с их производством, продажей, хранением (телекоммуникационная, компьютерная, телевизионная) растут более быстрыми темпами, являются массовыми источниками новых рабочих мест, становятся доминирующими в экономическом развитии. Внедрение ИТТ приводит к крупномасштабным преобразованиям во многих сферах жизни, поэтому их использование должны контролироваться и направляться в интересах всего общества, в том числе и в интересах муниципальных образований.

На основе анализа зарубежной практики регулирования информационной сферы деятельности можно выделить следующие основные направления:

■ поощрение конкуренции, борьба с монополизмом (решения по дезинтеграции крупных компаний - монополистов, выдача разрешений на слияние компаний, контроль за концентрацией собственности в ИТТ, включая СМИ и т.п.);

■ доступ к информации и информационным ресурсам для всего населения;

■ соблюдение свободы слова;

■ защита интересов национальных меньшинств, подрастающего поколения в информационной среде;

»¡шкон*.«ьнля|

БИБЛИОТЕКА j

С. Петербург г2 Л [

' 09 тоо * мяоя/ \

■ противостояние экспансии других культур;

■ обеспечение информационной безопасности;

■ охрана интеллектуальной собственности, борьба с пиратством;

■ борьба с компьютерными и высокотехнологичными преступлениями;

■ контроль за использованием ИТТ в государственных учреждениях.

Потенциал и масштаб внедрения ИТТ для обеспечения темпов экономического роста общества зависит от их социальной приемлемости, от необходимых структурных и институциальных преобразований, а именно: реорганизация бизнеса, переосмысления взаимоотношений различных ветвей власти, новых методов организации работы, новых механизмов регулирования. К сожалению, эти и другие институциальные преобразования значительно отстают от темпов технологического прогресса во всем мире, не говоря о России.

Создание и внедрение ИТТ требует значительных затрат различных ресурсов: финансовых, интеллектуальных, трудовых, технических и пр.

Эти требования приводят к необходимости тщательного подхода к решению проблем на начальных этапах их проектирования, так ошибка на этапе анализа приводит к тому, что на этапе проектирования для ее исправления требуется в 2 раза больше затрат, на этапе программирования в 10 раз, на этапе эксплуатации в 100 раз.

Цель работы. Целью работы является разработка и применение теоретических основ, методологии и технологий создания ИТТ. Решение перечисленных задач, как подчеркивалось выше, позволит значительно сократить требуемые ресурсы на создание и внедрение ИТТ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана математическая модель информационных потоков, циркулирующих в ИТТ на базе реляционной модели данных, на основе которой для распространенных методологий Structured Analysis and Design Technique (SADT) и объектно-ориентированного подхода (ООП), а также методик ICAM Definition (IDEF) предложены конкретные способы и технологии для решения следующих задач при создании ИТТ:

Разработки лингвистического обеспечения комплексных

САПР и САЙТ;

■ Разработки информационного обеспечения комплексных САПР и САЙТ;

■ Разработки фактографических баз данных АСУП или по международным стандартам систем Material и Enterprise Requirement Planning (MRP, ERP);

■ Проектирования систем документооборота или по международным стандартам систем Document Management System (DMS);

■ Проектирования полнотекстовых баз данных.

2. Доказана лемма, использование которой позволяет обеспечить при декомпозиции реляционных схем отношений их эквивалентность. Применение этой леммы позволяет:

■ При разработке лингвистического и информационного обеспечения комплексных САПР и САЙТ обеспечить их информационное единство;

■ При реализации конкретного ЯООП обеспечить его полноту для описания конкретной предметной области;

■ При реализации конкретной базы данных САПР и САЙТ обеспечить ее полноту, корректность и непротиворечивость;

■ При проектировании АСУП произвести корректно разделение информационных потоков на хранение и обработку в фактографических баз данных и делопотоке (документообороте);

■ Обеспечить полноту и непротиворечивость при аналитической обработке данных и интеллектуальной обработке данных по международным стандартам Оп-

Line Analytical Processing (OLAP) и Data Mining (DM)

соответственно.

3. На основе математического аппарата ТВПР разработана методология интеллектуальной обработки информационных потоков ИТТ, с использованием которых предложены способы и методы интеграции ЭС и ИТТ. На основе предложенных способов и методов:

■ Для комплексных САПР и САЙТ с использованием аппарата нечеткой логики были реализованы адаптивные алгоритмы для технического проектирования РЭА;

комплексных систем АСУП

■ Предложены и реализованы элементы ЭС в процесс управления процессом проектирования и функционирования комплексных САПР и САЙТ, включая элементы самообучения

■ Предложены и реализованы методы OLAP и ИАД для полнотекстовых баз данных.

Методы исследования:

Для проверки разработанных методологий, способов, методов и технологий разрабатывались алгоритмы и программы, проводились численные эксперименты и расчеты на ЭВМ, которые сравнивались с практическими результатами, полученными в процессе эксплуатации ИТТ различного функционального назначения, использовались методы экспертной оценки с результатами из мировой практики в рамках международных проектов.

Практическая ценность и результаты работ:

Использование разработанных методологий, способов, методов и технологий позволило создать и внедрить ряд многоцелевых комплексных ИТТ, с использованием которых было решено ряд важных народнохозяйственных, социальных и прочих задач в бывшем СССР и настоящей Российской Федерации. Представим наиболее значимые из них:

■ Отраслевая комплексная система автоматизированного проектирования и изготовления радиоэлектронной аппаратуры ЕСАПИ-2Б;

■ Отраслевая комплексная система проектирования и изготовления механических изделий ИСАПИ;

■ Отраслевая интегрированная система управления экономико-организационного типа НЕПТУН;

■ Компьютерные и телекоммуникационные системы на базе ПЭВМ для Ровенской и Калининской АЭС;

■ Создание и развитие Южной Московской Опорной сети;

■ Разработка и ввод в действие Санкт-Петербургской Опорной Сети;

■ Разработка и ввод в действие региональных телекоммуникационных проектов Иркутской, Кемеровской и Ленинградской области;

■ Дизайн-проект компьютерной и телекоммуникационной сети Балаковской АЭС и Техническое Предложение по

созданию корпоративной сети концерна РОСЭНЕРГОАТОМ; ■ Создание и внедрение АСУ ТП для дожимных насосных станций Кошильского и Пермяковского месторождений и центрального пункта сбора нефти Хохряковского месторождения ОАО «ННП» компании «ТНК».

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Разработанная на основе реляционной модели данных математическая модель информационных потоков в ИТТ.

2. Разработанные на базе предложенной модели информационных потоков методология, способы, методы и технологии для проектирования лингвистического и информационного обеспечения комплексных САПР и САЙТ, фактографических баз данных и документооборота АСУП, проектирования полнотекстовых баз данных.

3. Разработанные на основе доказанной в работе леммы способы, методы и технологии, применение которых при проектировании, позволяет обеспечить информационное единство лингвистического и информационного обеспечения комплексных САПР и САЙТ; полноту ЯООП при разработке его для описания конкретной предметной области; полноту, корректность и непротиворечивость при проектировании баз данных для АСУП и полнотекстовых баз данных.

4. Разработанные в работе на основе математического аппарата ТВПР методология, способы, методы и технологии с использованием аппарата нечеткой логики для реализации адаптивных алгоритмов.

5. Разработанные в работе на основе математического аппарата ТВПР методология, способы, методы и технологии для реализации элементов ЭС в процессе управления проектирования и функционирования комплексных САПР.

6. Разработанные в работе на основе математического аппарата ТВПР методология, способы, методы и технологии для внедрения технологии ИАД и OLAP в АСУП, полнотекстовых баз данных и других информационных систем.

Апробация работы:

Основные положения диссертации докладывались на отраслевых

совещаниях по автоматизации проектирования «САПР-83» г.

Ленинград, 1983 г. и «САПР-87», г. Горький, 1987 г., на

отраслевом совещании по автоматизированным системам управления технологическими процессами «АСУТП 84» г. Новосибирск, г. 1984, на отраслевом совещании по автоматизированным системам управления «АСУ-88» г. Ленинград, 1988 г., представлялись на межотраслевой выставке «Сетунь-84» г. Москва, 1984 г, на Шестой Всероссийской конференции. Телематика-99. Санкт-Петербург, 1999 г., на Шестой Всероссийской конференции. ИЕЦЩМ-ЭЭ. Самара-Саратов, 1999 г.

Объем и структура работы:

Диссертация состоит из семи глав, заключения, списка литературы и 5-и Приложений. Изложен на 261 листе машинописного текста, содержит 37 рисунков и 109 наименований литературных источников.

Основное содержание работы

Глава 2. Анализ состояния вопроса. Постановка задачи. Цель исследования.

Рассматривая историю программирования, можно выделить два основных направления развития, первое из них это совершенствование технологии программирование, второе -развитие технологии обработки данных.

В совершенствовании технологии программирования необходимо отметить две основных сменяющих себя концепции:

■ Переход от программирования отдельных компонентов к созданию крупных программных систем;

■ Развитие и совершенствование языков программирования высокого уровня.

В развитии в технологии обработки данных в основном предлагались различные модели данных, которые динамично развивались в темпе совершенствования и роста производительности и других параметров средств вычислительной техники.

Рост сложности программных систем вызывал большое количество прикладных исследований по методологии и технологии программирования. Это привело к переходу от языков, указывающих компьютеру , что делать (императивные языки), к языкам, описывающим ключевые абстракции проблемной области (декларативные языки).

В принципе существует потенциальная возможность определения различных моделей данных. По историческим причинам и дидактическим мотивам можно выделить три основных моделей данных

■ Сетевая модель данных;

■ Иерархическая модель данных;

■ Реляционная модель данных.

Сетевая модель данных базируется на табличных и графовых представлениях: вершинам графа обычно сопоставляются некоторые типы сущности, которые представляются таблицами, а дугам - типы связей. В коммерческих системах поддерживаются различные типы данных.

Наиболее развитой сетевой моделью данных является модель, предложенная рабочей группой по базам данных (РГБД)

ассоциации по языкам систем обработки данных (КОДАСИЛ) в 1971

Иерархическая модель данных имеет более существенные ограничения, чем сетевая. Наиболее известными СУБД, поддерживающими иерархическую модель данных, являлись СУБД семейства IMS и System 2000 (S2K)

Реляционная модель данных, базирующуюся на отношениях и их представлении таблицами, была предложена Коддом Математический аппарат реляционного моделирования позволяет лаконично и элегантно определить свойства реляционной модели. Основным средством структуризации данных ' в реляционной модели данных является отношение. Определение отношения в реляционной модели данных близко к его математическому определению, но есть отличие.

Формальное определение отношения вводится как подмножество прямого произведения доменов. Оно выглядит следующим образом:

Пусть даны множества A1t А2,..., А„ (не обязательно различные); тогда R есть отношение, заданное на этих п множествах, если R - множество n-местных кортежей или просто кортежей, в каждом из которых первый элемент принадлежит Аьвторой - А2 и т.д. Множества А, называются доменами R. Число п носит название степени R, число кортежей R его мощности.

Интенсионал реляционной базы данных задается реляционной схемой, состоящей из одной или нескольких схем отношений. Схема отношения задается именем отношения и именами соответствующих доменов.

При проектировании реальных реляционных БД общая схема отношений декомпозируется на отдельные схемы отношений (таблицы данных). Для обеспечения корректности произведенной декомпозиции существует критерий. Его формулировка звучит следующим образом.

Критерием декомпозиции отношения р ( R) без потерь на

схему базы данных R = { R1t R2.....Rn} является равенство р = <Рк1

>< Pr2x...x PRNi где Рщ- есть проекция р на Rh которая образуется вычеркиванием столбцов, соответствующих атрибутам в R - R|, и исключением из оставшихся столбцов повторяющихся строк

■ Стремление избавиться от недостатков структурного подхода привело к развитию новых идей, основанных на

8

с

/

объектной декомпозиции. В 1991 г. вышла книга Гради Буча "Объектно-ориентированное (00) проектирование с примерами применения". Эта книга переведена на русский язык. Объектно-ориентированный подход (ООП) не является радикально новым средством разработки, скорее он есть естественным развитием системной инженерии за последние 30 лет. Однако на сегодняшний день ООП, несмотря на многие его преимущества еще не получил широкого распространения

К этому еще следует добавить три момента, оказавшие влияние на становление объектного подхода:

■ Развитие теории баз данных;

■ Исследования в области искусственного интеллекта;

■ Достижения философии и теории познания.

Понятие «объект» впервые было использовано более 20 лет назад при конструировании компьютеров с descriptor-based и capability архитектурами.

Ряд компьютеров имеет объектно-ориентированную архитектуру: Burroughs 5000, Intel 432 , IBM system/38 и другие.

Наиболее значительный вклад в объектный подход внесен объектными и объектно-ориентированными языками программирования. Впервые понятие классов и объектов введены в языке Simula 67. Система FlexA. и последовавшие Внедрение объектно-ориентированного подхода в С привело к возникновению языков С++ и Objective С.

Развивающиеся достаточно независимо технологии построения баз данных также оказали влияние на объектный подход, в первую очередь благодаря так называемой модели «сущность-отношение» (ER, entity-relationship). В моделях ER, впервые предложенных Ченом, моделирование происходит в терминах сущностей, их атрибутов и взаимоотношений.

Постановка задачи и цель исследования

Анализ состояния вопроса позволил подтвердить актуальность постановки исследований по проблеме, изложенной в разделе и сформулировать задачи и цели диссертационной работы:

1. Предложить математическую модель информационных потоков, циркулирующих в ИТТ.

На основе предложенной модели с использованием известных методологий структурного и объекгно-9

ориентированного проектирования разработать формализованные методы для создания:

■ Лингвистического обеспечения САПР и САЙТ;

■ Информационного обеспечения САПР и САЙТ;

■ Фактографических баз данных АСУП;

■ Документооборота АСУП;

■ Инструментария ведения полнотекстовых баз данных;

■ Систем АСУ ТП и систем управления основными производственными фондами;

3. На основе методологи аналитического и интеллектуального анализа данных разработать:

■ Адаптивные алгоритмы для САПР;

■ Элементы экспертных систем для использования их в процессе функционирования САПР;

■ Методы аналитического и интеллектуального анализа данных для комплексных АСУ ТП.

ГЛАВАЗ. РАЗРАБОТАНННЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И МЕТОДЫ

Модели информационных потоков в ИТТ

Введем математическую модель совокупности информационных потоков, циркулирующих в ИТТ, как реляционную схему отношений различных атрибутов, на которых определено множество функциональных зависимостей - О:

К (А1, А2,..., Ар), где Я - реляционная схема отношений

(схема отношений); А=(А1, А2..... А„)- множество атрибутов; Р :

множество функциональных зависимостей, определенное на множестве А.

Выбор реляционной модели обусловлен тем, что она имеет глубоко разработанные теоретические основы, позволяющие предоопредилить любые правильные реализации информационных потоков и обменов в ИТТ.

Декомпозицией схемы отношений И - является замена ее

к

совокупностью р={И1.....Ик}, с Я , таких что Я = . Для

¡=1

того чтобы схемы отношений р и Я были эквивалентны, необходимо и достаточно выполнение следующих двух условий: декомпозиция р должна обладать свойством соединения без потерь и сохранить множество функциональных зависимостей.

Проверить первое условие можно алгоритмом, известным, как правило Табло.

Приведем описание алгоритма:

Входные данные: Схема отношений R (A1f А2,..., А„), множество функциональных зависимостей D и декомпозиция P={Ri.....Rk}-

Выходные данные: Решение о том, обладает ли декомпозиция p={R1,...,R|(} свойством соединения без потерь.

«

Метод: Строим таблицу с п столбцами и к строками. Столбец у соответствует атрибуту Aj, а строка /'- схеме отношений Ri. На пересечении строки i и столбца j поместим символ a¡ ,если А, принадлежит R¡. В противном случае поместим туда символ Ь,у.

Повторно «рассматриваем» каждую из зависимостей X ->Y в D до тех пор, пока в таблице невозможно будет сделать какие-либо изменения. Всякий случай, рассматривая зависимость X ->Y, ищем строки, которые совпадают по всем столбцам, соответствующим атрибутам из X. При обнаружении двух таких строк отождествляем их символами в столбцах, соответствующим атрибутами из Y. Если при этом один из отождествляемых символов равен a¿ приравниваем и другой a¡. В том случае, когда они равны b,¡ и Ь;/ .делаем их оба равными Ь,у или Ьу/ по своему усмотрению.

После модификации строк таблицы указанным выше образом может обнаружиться, что некоторая строка стала равной

a-i.... ак. Тогда декомпозиция p={Ri.....Rk} обладает свойством

соединения без потерь, в противном случае она не обладает таким свойством.

Для выполнения второго условия необходимо, чтобы выполнялось равенство:

к

( U-Di)+ = D+. где D и D(- множество функциональных

р i=l

зависимостей соответственно в схемах отношений R и R¡, a D+ и D¡+ их замыкания.

Для вычисления множества замыканий существует множество алгоритмов однако даже при небольших размерностях множества D, число функциональных зависимостей в D может

быть весьма велико, поэтому для нахождения D+ необходимы большие вычислительные затраты.

Докажем одну лемму, связанную с эквивалентностью схем.

Лемма. Если декомпозиция схемы отношений R производится только на два отношения p={Ri, R2} и у них имеется хотя бы один общий атрибут, являющийся ключом, то схемы R и р эквивалентны.

Доказательство. Пусть Ак е А - множеству атрибутов схемы отношений R, является ключом. По условию Ak е В и Ак е С, где В и С - множества атрибутов схем отношений R^ и R2 декомпозиции p={Ri.R2}-

По определению ключа Ак -> А, Ак -> В, Ак С, где «-»» означает функциональную зависимость. Тогда использование правила Табло указывает, что данная декомпозиция обладает свойством соединения без потерь.

Из определения ключа следует также, что Ак А с Ak -> В с D/ и Ак -> С с D2+ и нет никаких других зависимостей, не принадлежащих D+, следовательно, D1+uD2+=D+. Таким образом, выполнены оба условия эквивалентности схем.

Используя доказанную лемму и правило Табло, были разработаны алгоритм и программный модуль для проверки корректности декомпозиции схем отношений. Осуществлять декомпозиции схем отношений, проще говоря, осуществляя функциональное и логическое проектирование ИТТ, необходимо при их практической реализации. Корректность произведенной декомпозиции обеспечивает целостность и информационное единство ИТТ. Например, лингвистического и информационного обеспечения САПР и САЙТ.

Методологии проектирования и инструментальные системы

Определение математической модели информационных потоков является недостаточным условием для практического проектирования ИТТ. Для этого необходимы методологии и инструментальные системы.

Создание методологии и инструментальных сред для разработки программного обеспечения (CASE - Computer Aided Software Engineering) исторически связано с революцией структурного программирования в конце шестидесятых и начале

семидесятых годов, основополагающими работами АТьюринга, Э.Дейкстры, Дж.-Д.Варнье, М.Джексона и Э.Йордона.

На базе SADT были разработаны три методики ICAM Definition (IDEF), позволяющие проводить исследования различных структур промышленного производства и их характеристик, основанные на графическом представлении производственных систем, а именно:

■ IDEF0 - используется для создания функциональной модели, которая является структурированным изображением функций производственной системы или среды, а также информации и объектов, связывающих эти функции;

■ IDEF1 - применяется для построения информационной модели, которая представляет структуру информации, необходимой для поддержки функций производственной системы или среды;

■ IDEF2 - позволяет построить динамическую модель меняющегося во времени поведения функций, информации и ресурсов производственной системы или среды.

Основная цель концептуальной схемы заключается в выработке непротиворечивой интерпретации и определении взаимосвязей данных для их объединения, совместного использования и управления целостностью данных.

Концептуальная схема должна обладать тремя важными свойствами:

■ быть согласованной с инфраструктурой организации и верной во всех сферах применения;

■ при ее расширении новые данные должны определяться без изменения ранее определенных данных;

■ удобно адаптироваться как к точкам зрения пользователей, так и к многообразию структур хранения данных и доступа к ним.

Логическая структура данных СУБД, иерархическая, сетевая или реляционная, не может полностью удовлетворять требованиям к концептуальному определению данных, поскольку она имеет ограниченные рамки и обуславливаются стратегией реализации СУБД. Необходимость определения данных с концептуальной точки зрения привела к необходимости создания методологии моделирования данных, которая реализована в стандарте IDEF1.

ИТТ, как система коллективного пользования, становится постоянно пополняющим хранилищем и концентратором интеллектуального потенциала их пользователей. ИТТ является той областью деятельности, цель которой - объединение ее возможностей и способностей человека, позволяющие достичь поставленные цели более эффективно, чем если бы эти возможности использовались отдельно. В практике человек или коллектив используя ИТТ, свой интеллект и знания в конкретной обстановке должны найти приемлемое решение, приводящее к оптимальному или эффективному результату. Одним из математических аппаратов для решения подобных задач является теория выбора и принятия решений (ТВПР).

Классической задаче принятия решения является пара:

{С2,ОП}, где С2 - множество вариантов; ОП - принцип оптимальности. Решением задачи {£2,ОП} является подмножество £2оп с О, полученное с помощью некоторого принципа оптимальности.

В зависимости от полноты информации о множествах П и ОП существует следующая классификация задач принятия решений:

■ если не определены оба множества £2 и ОП, то это общая задача принятия решений;

■ если определено множество О, то это задача выбора;

■ если определены оба множества С2 и ОП, то эта классическая задача оптимизации.

Элементы множества П принято называть альтернативами или вариантами. Если множество П определено, то его еще принято называть исходным множеством альтернатив (ИМА).

Процесс решения задачи {О.ОП} организуют по следующей схеме: формируют ИМА, а затем решают задачу выбора. Формирование ИМА включает в себя два этапа: порождение возможных альтернатив и проверку их на допустимость. Оба этапа в большинстве случаев осуществляется с помощью экспертной классификации. Для обработки экспертной информации существуют три основных группы методов: статистические, алгебраические и методы шкалирования.

Методы ТВПР широко используются в компьютерных экспертных системах (ЭС), как самостоятельном разделе систем и методов искусственного интеллекта (ИИ). Использование ЭС в

ряде областей различных сфер деятельности уже на сегодня дало значительный эффект и привело к уникальным результатам.

Представляет интерес вопрос интеграции ЭС и ИТТ. Примером подобной интеграции является система трассировки «WIREX», разработанная компанией NEC. В этой системе знания и опыт конструктора, определяющие его деятельность в конкретной ситуации, выражены в виде правил, которые написаны на языке Пролог, а расчетные программы, решающие задачи проектирования топологии, реализованы на языке Фортран.

4. ГЛАВА4. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ И МЕТОДОВ В САПР И САЙТ

Сложной и актуальной задачей при создании комплексных САПР и САЙТ является решение проблемы обеспечения информационной совместимости между различными проектными процедурами в автоматизированном режиме, например, структурным, схемотехническим, техническим проектированием и конструированием, технологической подготовкой производства, автоматизация в которых, как правило, осуществляется с использованием различных функциональных схем. В мировой практике широко ведутся исследования, посвященные решению этой проблемы, имеется ряд теоретических разработок и конкретных реализаций. На основе методов предложенных в Главе 2 предложим один из подходов к решению этой проблемы.

4.1. Лингвистическое и информационное обеспечения САПР и САЙТ

Используя метод декомпозиции, разложим совокупность информационных потоков в комплексных САПР и САЙТ на информационный поток, определяющий текущий проект, и информационный поток, инвариантный относительно текущего проекта, т.е. произведем замену схемы отношений R на совокупность p={R1,R2}, где R1 - схема отношений в информационном потоке, определяющим текущий проект; a R2 -схема отношений в потоке инвариантном относительно текущего проекта.

Пусть множество атрибутов схемы отношений R1 определяет лингвистическое обеспечение САПР и САЙТ, а множество атрибутов схемы отношений R2 - информационное. Эквивалентность введенных схем отношений R и p={R1,R2} обеспечит единство и полноту лингвистического и информационного обеспечения CAnRn САЙТ. В силу доказанной

леммы необходимым и достаточным условием эквивалентности введенных схем является наличие общего атрибута, являющегося ключом.

Лингвистическое обеспечение САПР и САЙТ включает языки описания объектов проектирования (ЯООП), в частности язык описания схем соединений (функциональные, принципиальные, электрические, монтажные и т.п.). Информационное обеспечение хранит данные о свойствах элементной базы.

Введем в качестве общего ключевого атрибута этих видов обеспечения класс элементов. При разработке конкретного ЯООП производятся следующие уровни декомпозиции схемы отношений R1, для соблюдения корректности которых необходимо соблюдения свойства соединения без потерь. Это же свойство гарантирует однозначное восстановление любого отношения в произведенной декомпозиции, что особенно важно в комплексных САПР и САЙТ, где производится обмен между различными функциональными подсистемами в автоматизированных режимах. Таким образом, обеспечивается полнота ЯОПП для данной предметной области.

С использованием данного подхода был разработан язык описания схем соединений OPUS, с помощью которого обеспечивалась связь между различными проектными процедурами в САПР и САЙТ ЕСАПИ-2Б . Данный язык позволяет создать файл данных, который может использоваться различными подсистемами и пакетами программ, например, подсистемами анализа и моделирования аналоговых и цифровых схем, синтеза контролирующих тестов, пакетами технического проектирования. Подобный файл является входным для указанных подсистем. Он же может быть результатом работы таких подсистем, как синтез фильтров или синтез микропрограммных автоматов.

Рассмотрим структуру языка описания схем соединений При разработке языка общая схема R, была декомпозирована на девять схем отношений, представляющих его структурные разделы:

■ Rn - заголовок схемы (имя схемы - Ai);

■ R12 - реквизиты схемы (имя реквизита - А2, реквизит-

Аэ);

■ R13 - классы элементов (название класса - A4, идентифик

атор класса элементов - А5, формат описателя класса

элементов - Аб);

■ Яи - макроописание элемента (идентификатор макроописания - А7, элемент схемы - Ав);

■ - элементы схемы (идентификатор класса элементов - Ад, индекс элемента - Аю, типономинал - Ац, технические условия - А12, идентификатор макроописания - А13);

■ - подсхемы (идентификатор подсхемы - А14, имя подсхемы - А15, список замен - А16, элементы подсхемы - А17, элементы схемы - А3);

■ И17 - цепи (внутреннее имя цепи - А18, тип цепи - А1Э, элемент схемы - А8, контакт элемента - А20, соединение - А21>;

■ И18 - внешние связи (внутреннее имя цепи - А1а, тип цепи - А19, внешнее имя цепи - А22);

■ - описание подсхем (имя подсхемы - А15, идентификатор подсхемы - А14).

В этих отношениях определены следующие функциональные зависимости:

■ КЦ -> {^12. Кн. К16. 1^17. Р?18.

■ -> К«!

■ К15 -> Ям!

■ Яи -»

■ К15

■ К15 -> Яп;

■ К17 -* ^в!

■ К 19-

Применяя правило Табло, строится матрица их 9 строк, которые соответствуют схемам отношений, и 22 столбцов, соответствующих рассматриваемым атрибутам.

А, А, А, А, А, А. А, А, А, А» Аи А» Ля Ам Аи А|* Ац А« А» А* Аи

Ян а| Ь>, Ьп Ь,| ь» Ь.| ь,, Ьп Ь>| Ьт Ьп, Ьш Ъ,н Ьш Ьш Ьм Ь|?1 Ьш Ь|»1 Ь»| Ьт

Ьч а. Ь„ ь„ ь, Ьп Ьп Ьп Ьщ Ьт Ьш Ьш Ьш Ь|я Ь|« Ьт Ьщ Ьт Ьз« Ьт

я» Ь,> Ь» Ьп а« ах а< Ьп Ьи ь» Ьи» Ъ.и Ь|И Ьщ Ь.о Ь|М Ью Ьт Ьш Ьш ь,„ Ьт

Ьи Ьм 1». Ь„ Ьм Ь» а« Ьи Ь|м Ьц« Ьш Ь|м Ь»44 Ьи* Ь,и Ь|14 Ь|И Ьт Ьш

№1 Ь,> Ь Ь» Ь.> Ьи Ьи Ьп Ьп а» а» аи ац Ь|41 Ьш Ьш Ь|7> Ьщ Ьш Ьш Ьш 4

Як Ь,. ь„ Ьм Ь« Ьи Ьм Ь,. а. Ь» Ью« Ь| 1« Ь|и Ь]К Эы 81) а,| Ьш Ь|М Ьм Ьш

Ил Ьп ь,, Ьп ь„ Ь„ Ьп Ья а. Ь.7 Ьют Ьш Ьш Ь,„ Ьш Ьи? Ью Ьт а» ак а» аи

№. Ьи ь,. Ьм Ьп Ь» Ь« Ьп Ьп Ьи Ь„ Ьш Ьш Ь|м Ь,4. Ьщ Ьм Ьт а» В|» Ьия Ьц.

Ь„ ь» ь» ь» ь» ь» Ьп Ьт» Ьп Ьм» Ьи» ь.» Ьш аи аи Ь|« Ьм Ьш Ьт Ьт ь»,

Вычисления, произведенные с помощью данного алгоритма, преобразуют Таблицу 4.1 к виду: Таблица 4.2.

А, А, А, А* А, А, А, А, А. А|в А.. Ац Аи А.« А|> Ац А,7 А,. Аи А» Ал.

№1 3/ Ьп Ь>| Ь.1 Ь,, Ь.1 Ьп ь.. Ь.1 Ь|0| Ьм1 Ьт Ьц| Ьт Ьш Ьш Ь|7| Ьщ Ьт Ьш Ь,„

К,! а< Яг аа Ь., Ья Ьо Ьп ь.1 Ьп Ь|« Ь|12 Ь.п Ьш Ью Ь|И Ьш Ьт ь,„ Ьщ Ьщ Ьт

Ь» Ь» а* а. а* Ьп Ьи ь» Ьцз Ьт Ьш Ьш Ьт Ь|И Ьш Ьт Ьщ Ьш Ьт Ьш

И,, ь,. Ь,. Ьи Ьм Ьм ат а. ь. Ь1М Ь| 14 Ь|м Ь|м Ьж Ь|м Ь|М Ь|74 Ь|м Ь|М Ьда Ьщ

М а Й В а 1 н 1 а 8 т Ш а ■ Ш ■ ■ ш а Ш ■ ■

Ни а| ь>< ь* Ьп Ьн ы. Ь» а« Ьи Ь|м Ъш Ьи« Ь|м аи аи аи Лп Ьш Ьш Ьгм Ьзи

№1 а| Ь.т Ь)7 ь„ Ь„ ь., Ьп а. Ьп Ь|« Ьщ Ь|17 Ьт Ьш Ьит Ьм Ьт аи аи а» а»

№. а> Ьп ь„ ь« Ья ы. Ьп Ьп Ьп Ьм Ьм« Ь|» Ьш Ь.« ь„ Ьи. Ь|7» а1а а!» Ьш Ьш

№. Ьи Ьэ. ь., ь„ ь» Ьп Ьп Ьп Ь,„ Ьп» Ь.» Ьш ац ац Ь| и Ьт Ьи» ь,. Ь,» Ьц*

Строка ЯЯ состоит из одних символов 8, это доказывают, что декомпозиция обладает свойством соединения без потерь, что гарантирует однозначное восстановление любого отношения что гарантирует однозначное восстановление любого отношения и обеспечивает полноту рассматриваемого ЯООП для выбранной предметной области.

В комплексных САПР и САЙТ для описания различных аспектов предметной области могут быть использованы другие ЯООП, например, в ЕСАПИ-2Б для описания топологии был выбран ЯГТИ, полнота которого для данного применения доказывается с использованием данного метода.

Другой аспект рассматриваемого вопроса - разработка информационного обеспечения, которая приводит к следующим уровням декомпозиции схемы отношений R2. Как уже говорилось, одним из ключевых атрибутов этой схемы, общим с R1 является «класс элементов». Конкретный класс характеризуется присущей только ему совокупностью свойств, что обусловлено разнообразием элементной базы РЭА. Например, основной чертой класса микропроцессоров и микросхем является их внутренняя логика, которая может быть весьма сложной и разнообразной. При этом необходимо найти возможность компактного и удобного для прикладного обеспечения описания этой логики. При разработке логической схемы базы данных в ЕСАПИ-2Б для каждого класса элементов была разработана собственная схема БД. Это позволило значительно упростить как структуру базы данных, так и процедуры ее обслуживания.

Для описания логической схемы БД был разработан специальный язык. В языке использованы следующие структуры:

■ запись (RECORD) (совокупность свойств и объектов и соответствует понятию типа данных в терминах Кодасил);

■ экземпляр записи (последовательность конкретных значений, упорядоченных согласно описаниям элементов в типе записи, соответствует понятию экземпляр типа записи в терминах Кодасил);

■ набор (SET) (выражает и устанавливает отношения между различными совокупностями свойств объектов и соответствует типу данных в терминах Кодасил);

■ экземпляр набора (связь в БД конкретного экземпляра записи-владельца с множеством конкретных экземпляров записей-членов набора и соответствует понятию экземпляр типа набора в терминах Кодасил);

■ область (REGION) (логическое хранилище данных).

Элементарное данное - наименьшее поле записи, имеющее имя и определяемое спецификацией формата. Под агрегатом данных понимается одномерная упорядоченность совокупности элементарных данных одного типа.

Массив представляет собой повторяющуюся определенное число раз совокупность элементарных данных произвольного типа. Поле записи может быть объявлено ключом поиска (SKEY) или ключом сортировки (ASKEY).

Концепция изложенного языка соответствует сетевой модели данных, однако, известно, что понятие набора (SET) можно рассматривать как образ реляционного отношения в БД.

Для класса микросхем была разработана база данных, состоящая из восьми областей, каждая из которых хранила соответствующие записи:

■ SER (Технические условия для данной серии; признаки дефицитности и разрешения на применение);

■ TYP (логический тип микросхемы, тип корпуса и его графическое изображение);

■ STYPK (тип установки микросхемы);

■ LOG (полное описание логики микросхемы);

■ SERGR (описание функциональной эквивалентности контактов микросхемы);

■ TIM (временные параметры микросхемы);

■ SGR (описание контактов и номиналов питания);

■ ISKL (признаки дефицитности и разрешения на применение данной микросхемы).

Отношения между совокупностями свойств элементов отражены в схеме БД наборами SLOG, SETGR, TYPTYP, SSGR, STIM. Ниже приведен фрагмент описания схемы БД для класса микросхемы.

Shema: mik Region RSER, RTYP, RSERGR, RTIM, RSGR, RISKL Record SER, RSER Item Kser, X4„ Askey Item R,A1„Skey Item D,A1„Skey Item V,A2,,Skey Item TY.A42 End SER

Record TYP, RTYP Item Ntyp,A4„Skey Item Ktyp,X3„ Askey Item Ngrf,A6„ Skey Array, Lser,4 Chain St

..Индекс серии

..Признак разрешения применения ..Признак дефицитности

..Вариант исполнения ..Технические условия

..Логический тип микросхемы ..Ключ сортировки ..Имя графического изображения ..Массив данных ..Агрегат данных

Item Ser,X4 Item Typk,A8 Item lntu,X2 ENDR,St,Lser, TYP Record SERGR, RSERGR Item Ktyp,X3„Skey Item Jg,X2„Skey Item Nlog,A6„Skey Array Mk,18 Item K.X2.ABCDEF ENDR Mk, SERGR Record NIM, RTIM Item Mser,X4„Skey Item Ktyp,X3„Skey Item V1,A2„Ske Item Et,A3„Skey Array Ltim,6 Chain Ctim Item T01.X3 e 1

Item T10.X3 eO

ENDR, Ctim, Ltim, TIM Record SGR, RSGR Item Ktyp,X3„Skey Item Kz,X2 Item Km,X2 Item Ns,A6„Skey ENDR,SGR Record ISKL, RISKL Item Kser,X4„Skey Item Ntyp,A4„Skey Item R,A1„Skey Item D,A1„Skey Item TY,A42 ENDR, ISKL SET SLOG Owner TYP Member LOG, KTYP Keys Ml SET SETGR Owner TYP 21

..Индекс серии .. Тип корпуса

..Индекс технических условий

..Ключ связки ..Номер группы ..Имя логической функции ..Массив номеров контактов ..Номера эквивалентных контактов

..Номер серии

..Ключ связки

..Вариант исполнения

..Единица измерений (мс, мкс, не, пс)

..Время задержки переключения из О ..Время задержки переключения из 1

..Ключ связки

..Номер контакта + питания ..Номер контакта - питания ..Номинал питания

..Индекс серии

..Логический тип микросхемы ..Признакразрешения применения ..Признак дефицитности .. Технические условия

..Описание наборов

Member SERGR, KTYP Keys NLOG

ENDS, MIK

Одинаковые функциональные типы микросхем в распространенных сериях и их вариантах исполнения (133, 134, 155, 555, 531) имеют много общих свойств, например: одно и то же распределение функциональных выводов по номерам контактов, однозначное выполнение функциональных операций, одинаковые изображения на принципиальных электрических схемах и т .д. Приведенная логическая схема БД позволяет объединить общие характеристики и выделить индивидуальные свойства микросхем.

Подобным образом были созданы БД для других классов элементов. Такая тщательность при проектировании БД была вызвана тем, что ЕСАПИ-2Б функционировала на ЭВМ с очень ограниченными ресурсами. Однако применение предложенного метода позволила гарантировать корректность спроектированных БД, что в свою очередь обеспечивало адекватность автоматически построенных моделей для конкретной функциональной подсистемы комплексных САПР и САЙТ.

Использование элементов экспертных систем

Структуру РЭА принято на любом уровне представлять в виде различных схем: структурных, функциональных, электрических и т.д., т.е. в виде сетей. Существуют несколько способов математического описания и анализа сетей. В настоящее время повсеместно используется графоаналитический метод, хотя представляет интерес в связи с развитием вычислительной математики и тензорный метод.

Использование графоаналитческого метода представления схем позволяет применять математические методы теории графов для решения задач автоматизации проектирования. Практически любая задача теории графов является комбинаторной. Если ранее (с появлением ЭВМ) возникли и начали решаться численные методы анализа, то применение комбинаторных методов для решения задач привело к развитию численных методов комбинаторного анализа. При этом необходимо отметить, что доля комбинаторных задач, решаемых на ЭВМ, постоянно возрастает, что вызывает большой интерес в мировой практике к развитию численных методов комбинаторики.

Комбинаторные задачи характеризуются размером и сложностью. В качестве меры сложности комбинаторных задач принято брать время работы алгоритма как функцию от ее размерности.

В статье Тарьяна приведены таблицы, показывающие зависимость роста времени, необходимого для решения комбинаторных задач на ЭВМ с производительностью 10*6 оп/сек, * от ее сложности и размерности. Эта зависимость показывает, что

точное решение многих комбинаторных задач практически невозможно. Данные таблицы также подчеркивают важность поиска 1 эффективных численных комбинаторных алгоритмов. При

нахождении хорошего численного алгоритма комбинаторная задача из класса неразрешимых переходит в класс решаемых задач, например, за последние 15 лет был предложен ряд алгоритмов оценки критерия планарности графа (принцип Понтрягига-Куратовского), которые позволили снизить сложность задачи с 3: п доп.

Постоянно ужесточающие требования плотности монтажа изделий РЭА приводят к повышению размерности комбинаторных задач, так как для их решения используются методы теории графов. Таким образом, в большинстве случаев решить задачу проектирования и конструирования точными математическими методами не предоставляется возможным, поэтому предоставляется актуальным использование методов ЭС в САПР и САЙТ. Подобный подход и был использован в САПР ЕСАПИ-2Б, который был реализован на основе метода изложенного в разделе 3.3.

Внедрение методов в процесс функционирования САПР и САЙТ обуславливает использование инструментальных систем, применяемых при их создании. Так для записи правил, их логической обработки в ЭС используются языки логического программирования ЛИСП или ПРОЛОГ. В данном случае использовался интерпретатор версии ЛИСП-ФИАН.

Значительный объем знаний и фактов, используемых в ЭС, требует тщательной организации их хранения, выборки и проверки. Эти требования позволяет обеспечить СУБД с развитым и полным языком запросов. Подобным требованиям удовлетворяла СУБД " реляционного типа ORACLE, которая и была выбрана в качестве

инструментальной системы. Перечисленный комплекс

инструментальных средств функционировал на ЭВМ «Электроника-79» под управлением операционной системы RSX-11M+.

На основе формальных математических определений ТВПР процесс функционирования интегрированных САПР и САЙТ можно представить как решение общей задачи {С2,ОП}. Решением этой задачи будет некоторое подмножество Поп £ £2, соответствующее выбранным принципам оптимальности ОП.

Множество П при проектировании и производстве с использованием САПР и САЙТ можно разбить на следующие подмножества: Üa - алгоритмов, реализованных в них; QT -конструктивных и технологических параметров и ограничений; Пс -параметров, характеризующих исходные, промежуточные и окончательные результаты проектирования.

Приведем пример использования разработанной методологии на базе подсистемы технического проектирования «ТЕХПРО», входящей в состав САПР ЕСАПИ-2Б. В этом случае: Qa - алгоритмы, реализованные в подсистеме; От - это типы конструктивов и параметры технологических ограничений, определяемых видом использованной технологии для изготовления печатных плат (ПП); £2с - параметры, характеризующие принципиальную электрическую схему проектируемой ПП и качество результатов проектирования.

Из-за сложности решения задачи этапа технического проектирования РЭА процесс ее решения разбит на последовательные этапы. Согласно введенным определениям, общая задача процесса функционирования {n,0n}={Q¡,0n¡}, где i -число введенных этапов проектирования.

Для данного случая i = (0,1,2,3) включает соответственно следующие этапы:

ввод исходных данных; размещение элементов;трассировку ПП; разделение на слои ПП,

а ОП| - принцип оптимальности для соответствующего этапа проектирования.

Экспертным путем было сформировано Qc, состоящее из 69 параметров, которое было сведено и загружено в таблицу «параметры» СУБД ORACLE.

Совокупность алгоритмов (подмножество £2а )■ реализованная в подсистеме «ТЕХПРО», сведена в таблицу algor

Select from algor;

Совокупность алгоритмов:

1. размещ (план, трасл1)

2. размещ (план, трасл1)

3. размещ (план, 61, трасл1)

4. размещ (план, 62, трасл2)

5. размещ (61, трасл1)

6. размещ (61, трасл2)

7. размещ (62, трасл1)

8. размещ (62, трасл2)

Выбор алгоритма в подсистеме «ТЕХПРО» производится с

помощью директив, поэтому совокупность алгоритмов задана в виде перечисления имен директив «ТЕХПРО». Директива план соответствует алгоритму автоматической планировки расстановки элементов на рабочем поле ПП по методу Гинзбурга, по директивам 61 и 62 производится выбор алгоритма парных перестановок модулей на ПП, причем в первом случае запрещается перестановка закрепленных элементов, а во втором - разрешается.

Для трассировки соединений в «ТЕХПРО» используется модифицированный волновой алгоритм ЛИ, а директивы трасл1 и трасл2 задают разные критерии планирования порядка трассировки цепей. При использовании директивы трасл1 цепи трассируются в порядке возрастания коэффициента к (¡) :

к (0=10) ¿л^/л0);

¡=1

п

где I 0) - полупериметр, охватывающий /' - ю цепь; ^

¡=1

г>0,])/п0) число контактов /-х цепей, входящих в площадь 1-й цепи; пО) - число контактов ¡-й цепи. При директиве трасл2 цепи трассируются в порядке возрастания их длины.

Набор конструкторских и технологических ограничений (подмножество От) зависит от типа конструктива и используемой технологии для изготовления печатных плат. В данном случае использовался «базовый комбинированный метод изготовления ПП» со следующими технологическими и проектными нормами:

шаг сетки - 1,25 мм; ширина проводника -0,35 мм; минимальный зазор между проводниками и контактными площадками в узких местах 0,3 мм; проектируемые платы соответствуют второму классу ГОСТ 23571-79.

Для изучения влияния совокупности используемых алгоритмов на результаты проектирования были проведены расчетные исследования. Было выбрано 11 ПП различных ' конструктивов, каждая из которых проектировалась с i использованием совокупности всех алгоритмов. Данные, полученные в результате исследований, были загружены в таблицу «данные» СУБД ORACLE. Приведем ряд сводных таблиц, сформированных в результате запросов к таблице «данные» СУБД ORACLE. В таблице 4.4. для каждой совокупности алгоритмов подсчитаны средние значения процента трассировки, число переходов и суммарной длины страссированных проводников ПП в дискретах.

Таблица 4.4.

Номер совокупности алгоритмов Средний процент трассировки Среднее число переходов Средняя длина пути в дискретах

1 94,36 659 17 683

2 93,96 670 17 939

3 95,62 636 16 992

4 95,71 642 17 092

5 99,33 567 15 058

6 99,33 575 15 266

7 99,53 556 14 720

8 99,52 572 15 011

Число плат, не имеющих 100% трассировку приведено в Таблице 4.5.

Таблица 4.5.

Номер совокупности алгоритмов 1 2 3 4 5 6 7 8

Число плат 11 11 11 11 7 8 8 8

Приведенные в таблицах данные подтверждают, что результаты проектирования существенно зависят от совокупности используемых алгоритмов. Необходимо выделить, что если первоначальная компоновка расстановки элементов на поле ПП произведена конструктором, то результаты трассировки в среднем на 4% выше, чем в случае автоматической компоновки платы. Уменьшается также число переходов и общая длина печатных проводников.

Это подтверждает целесообразность использования методов ЭС в САПР, что позволяет объединить знания и опыт конструктора, необходимые при первоначальной компоновке ПП, с последующим применением и использованием оптимизирующих алгоритмов, реализованных в САПР.

Результаты статистических исследований представлены в виде совокупности дискретных данных, как некоторое семейство точек для каждого параметра. Для заданных таким образом параметров необходимо вводить признаки их классификации. Например, для параметров, характеризующих плотность монтажа, можно ввести классификацию:

■ очень низкая;

■ низкая;

■ средняя;

■ высокая;

■ очень высокая.

Между этими признаками нет резкой числовой границы.

Для изучения свойств подобных объестов в работе введено понятие нечеткого множества (НМ) и создана теория НМ. Приведем ряд определений: пусть X = {х} - совокупность объектов (точек), обозначаемых через х, тогда НМ А в X есть совокупность упорядоченных пар А ={х, Ма(х)}, где Ыа(х) - представляет степень принадлежности х к А.

Множеством уровня А] называется четкое подмножество универсального множества, определяемое в виде - Аа={хеХ, Ыа(х)>а}, где 1 - а - степень разделения нечеткого множества (это определение позволяет ввести отношение неравенства между НМ.

Каждое из понятий, характеризующих понятие плотность монтажа, представляет элемент НМ. Подобные понятия можно ввести для параметров сложности ПП и пр. НМ в нашем случае заданы совокупностью точек. Для отображения НМ и введения

27

операций отношения между ними построим для совокупности

параметров ряд множеств А^, где р( = \ - й параметр (1 - уровень

множества). В соответствии с введенными параметрами для нашего случая имеется 5 НМ, поэтому интервал

1=тах(р,)-гшп(р,) разобьем на 5 подинтервалов 1к=1_/5 для каждого подинтервала строим множество = ехр 2 ^ ,

где ак = п"1 £ Р;; о2 = (п -1)(р* - ак )2- соответственно

1=1 ¡=1

математическое ожидание и дисперсия, вычисленные на к-ом подинтервале.

Минимальная и максимальные границы к-го интервала определяются по формулам: шт(а;) = тт(р;) +1*(к-1) и тах(а;) + 1

Совокупность НМ, построенных таким образом, может быть представлена в графической форме.

Относительная

1- - - Ы№. ¿Ш V4/ '

. д - 1» ЩЯШМщтЛ ШШЯЯШ

-■""ЯК',! ШЕВВВ мДИВмИИ . . ^ 'г ЯК

п 4пл тсо п апп п сое пстп

Нечеткое множество а - (Р14+Р27+Р56)/Р19

Ведение НМ обуславливает использование методов нечеткой логики для организации логического вывода в ЭС. Аналогом понятия «степень разделения» в методах нечеткого выбора является понятие «мера доверия» (МД). Например, запись р (плотный (х)) = 0,7 означает, что предложение «х - плотный» истинно на 0,7. В нечеткой логике введены эквиваленты 28

операций И, ИЛИ, НЕ, выполняемых в обычной логике, по следующим правилам:

pi И р2 = min(pl,p2)

pi ИЛИ р2 = max(pl,p2)

НЕ pi = 1 -pi

Кроме того, для уточнения правил Шортлиффом введена формула для вычисления МД:

МД(Ь : И, 12) = МД(Ь : И) + МД(Ь : 12) * (1 - МД(Ь : 11))

Эта формула уточняет МД в пользу предложения h, если у него кроме свидетельства И имеется также свидетельство 12. Данная формула широко использовалась при построении правил логического вывода. Для построения совокупности правил необходимо выбрать из введенных в таблице параметров наиболее значимые. С применением факторного анализа (использовалась программа из известного пакета статистического анализа SSP) был произведен расчет для данных, выбранных из СУБД ORACLE с помощью запроса:

1. Select Р1, РЗ+Р4, Р5, Р9, РЗЗ, Р34, P33+P35, Р34+Р36,

2. Р62, Р63, Р64, Р65, Р66, Р67, Р68, (Р14+Р27+Р56)/Р19,

3. (P15+P28+P57J/P19, Р56/Р19, Р57/Р19

4. from data;

Результаты факторного анализа приведены в Таблице 4.6. __Таблица 4.6.

Переменные Факторы

1 2 3 4

Р1 -0,057 -0,491 0,706 0,103

РЗ+Р4 -0,104 -0,893 0,109 0,350

Р5 0,290 -0,809 0,105 0,351

Р9 •0,097 -0,892 0,130 0,367

РЗЗ 0,255 0,098 0,936 0,098

Р34 0,251 0,099 0,938 0,092

P33+P35 -0,473 0,358 0,607 0,212

Р34+Р36 0,568 0,214 0,522 0,020

Р62 0,849 -0,187 -0,336 0,029

Р63 -0,928 -0,012 -0,032 -0,214

Р65 -0,720 0,215 0,042 -0,054

Р66 -0,765 0,109 -0,095 -0,234

Р67 -0,763 -0,315 -0,369 0,045

Р68 -0,893 -0,023 0,007 -0,204

(Р14+Р27+Р56)/Р19 0,194 -0,149 0,277 0,880

(Р14+Р27+Р56)/Р19 0,179 -0,310 0,139 0,849

Р56/Р19 0,465 -0,360 -0,033 0,744

Р57/Р19 -0,042 -0,282 -0,015 0,898

Факторный анализ произведен по 15 переменным с числом собьлий 105

По результатам факторного анализа выделено 4 значимых фактора. В первом факторе большие веса по модулю имеют параметры Р62, Р63, Р65 - Р68, определяющие плотности заполнения каналов и суммарно характеризующие качество размещения модулей на ПП. Во втором факторе наибольшие веса по модулю имеют параметры Р1, РЗ+Р4, Р5, Р9, которые определяют сложность исходной схемы, в третьем - РЗЗ, Р34, РЗЗ+РЭ5, Р34+Р36, характеризующие исходную плотность заполнения ПП, в четвертом - параметры (Р14+Р27+Р56)/Р19, (Р15+Р28+Р57)/Р19, Р56/Р19, Р57/Р19, характеризующие результаты трассировки соединений ПП. По такой же методике проведен анализ для других сочетаний параметров.

Правила классификации электрических схем, выбора набора алгоритмов для проектирования их ПП строились по определению МД, при этом цепочка логического вывода последовательности обращения к правилам строилась по убыванию факторных весов, встречающихся в них параметров.

В общем виде функционирование подсистемы технического проектирования «ТЕХПРО» с использованием ЭС можно представить следующим образом:

■ Файл с описанием принципиальной электрической схемы поступает на вход ЭС, которая по автоматически выделенным параметрам и заложенным в ней конструкторских и технологических ограничений, относит ее к определенному классу по сложности и начальной плотности монтажа (здесь может быть проведен анализ на выявление особенностей структуры схемы, а именно: регулярность, расположение внешних выводов и т.п.);

■ В соответствии с заложенными в систему правилами для каждого класса схем формируются рекомендации по выбору совокупности алгоритмов для проектирования, компоновке рабочего поля ПП, такие как ориентация расположения микросхем, шаг расстановки их по осям и т.д.;

■ Следуя полученным рекомендациям от ЭС, конструктор подготавливает задание на проектирование подсистеме и запускает его на выполнение.

При этом необходимо отметить, что очередная выполненная проектная процедура пополняет множество параметрических данных в таблице «данные», а это позволяет пользователю подсистемы возможность формировать необходимые запросы, касающиеся предыдущего коллективного опыта работы с ней.

Таким образом, дружественная по отношению к пользователю подсистема САПР и САЙТ, включающая ЭС, позволит сократить начинающему конструктору затраты на ее освоение, а опытному конструктору облегчит анализ ситуаций при принятии проектных решений, что в конечном итоге приводило к сокращению сроков создания новых изделий, повышению их технического уровня и ее конкурентоспособности.

При этом необходимо отметить, что очередная выполненная проектная процедура пополняет множество параметрических данных в таблице «данные», а это позволяет пользователю подсистемы возможность формировать необходимые запросы, касающиеся предыдущего коллективного опыта работы с ней.

Комплекс технических и программных средств

На основе разработанных принципах и методах была создана комплексная САПР и САЙТ ЕСАПИ-2Б, разработка которой была осуществлена коллективом разработчиков ряда предприятий различных министерств и ведомств, а также некоторых вузов на базе систем АВТОМАТ-2 и РАПИРА-1. Не смотря на то, что разработка системы велась различными

31

коллективами и в нее включались пакеты прикладных программ (ППП) и подсистемы из различных других САПР и САЙТ, именно разработанные формализованные принципы и методы обеспечили ее системное единство.

ЕСАПИ-2Б функционировала в гетерогенной вычислительной системе, где в качестве центральных вычислительных систем использовались одномашинные или многомашинные комплексы БЭСМ-6 (Эльбрус-Б), периферийные вычислительные комплексы на базе ЭВМ «Электроника-79» (СМ-1420, СМ-4) и технологические контроллеры на базе микроЭВМ семейства «Электроника-60/80». Прикладное программное обеспечение (ППО) разрабатывалось на основе перечисленного системного программного обеспечения и, по возможности, создавалось машинно-независимым за счет использования:

■ ППП автоматизированного проектирования пассивных, активных и цифровых фильтров - «Фильтр»;

■ ППП моделирования и анализа линейных и нелинейных электронных схем в статических и динамических режимах - «Анализ-Б»;

■ ППП анализа и оптимизации линейных электронных схем большой размерности - «Палас-1»;

■ ППП моделирования схем цифровых устройств с учетом переходных процессов в элементах схем - «Прима»;

■ ППП автоматизированного синтеза схем дискретных управляющих устройств;

■ ППП синтеза контролирующих тестов для цифровых устройств произвольной структуры - «Тест»;

■ Подсистема сквозного автоматизированного технического проектирования двухсторонних печатных плат и блоков - «Техпро»;

■ Подсистема сквозного автоматизированного проектирования многослойных печатных плат «Проекг-Б»;

■ ППП исследования и оценки надежности радиоэлектронных схем - «Надежность»;

■ ППП автоматизированного выпуска принципиальных электрических схем - «Схема»;

■ ППП подготовки программ для микропроцессорных систем - «Кросс».

В состав ЕСАПИ-2Б входил пакет машинной графики «Графор-СТЦ который является развитием широко известного пакета «Графор», кроме того, на ЭВМ семейства «Электроника» и

СМ функционировал большой набор технологических постпроцессоров, обеспечивающих подготовку управляющих программ для различного технологического оборудования.

Перечисленное программное обеспечение

разрабатывалось многочисленным коллективом, работающим на разных предприятиях многих отраслей промышленности. Но использование разработанных моделей информационных потоков и методологии проектирования позволили обеспечить их системное единство.

5. ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ ПОСТРОЕНИЯ И МЕТОДОВ ИТТ В КОМПЛЕКСНЫХ АСУП

Фактографические базы данных и документооборот

Приведем основные понятие, что понимается в этой работе под определением Автоматизированная система управления предприятием (АСУП) или по международным стандартам системы Material и Enterprise Requirement Planning (MRP, ERP). В мировой экономике эти правила действовали всегда, а в Российской Федерации произошли коренные изменения в способе управления производством в недалеком прошлом, а, именно, произошел переход от планового способа управления к рыночному. Данное изменение потребовало перейти к новым способам управления конкретными предприятиями. Основными задачами стали выживание и получение максимальной прибыли, сохранение конкурентности своей продукции и предоставляемых услуг в резко изменяющихся условиях. Для этого необходимо иметь инструмент, позволяющий:

■ получать всю необходимую информации о среде, в которой находится и с которой взаимодействует предприятие;

■ производить оценку принимаемых решений;

■ производить с минимальными затратами реорганизацию предприятия;

■ проводить модернизацию и ремонты с минимальными затратами и максимальным качеством.

Данный инструмент во всем мире признан - АСУП, обеспечивающая решение полного комплекса задач, стоящих перед администрацией предприятия.

Используя общий подход, введем математическую модель информационных потоков, циркулирующих в АСУП, как реляционную схему отношений различных атрибутов: .........-,

33 ! ' .'..^ы'ЛЕКА 1

1 С.Петербург '

ЩАр А2,..., Ап), на которых определено множество функциональных зависимостей - О, где Я - реляционная схема отношений (схема отношений); А = (Ар А2,..., Ап) - множество атрибутов; О - множество функциональных зависимостей, определенное на множестве А.

Используя метод декомпозиции, разложим совокупность информационных потоков в АСУП на информационный поток, содержащий фактографические данные, и информационный поток, определяемый как делопоток, т.е. произведем замену схемы отношений Я на совокупность р = {К,,К2}, где М - схема отношений в информационном потоке, содержащем фактографические данные, а (32 - схема отношений в делопотоке.

Для обеспечения эквивалентность введенных схем отношений Я и р = {К1зК2}, чтобы обеспечить единство и полноту фактографических баз данных и делопотока, необходимо и достаточно в силу доказанной леммы наличие общего атрибута, являющегося ключом.

В фактографических базах данных хранится хорошо структурированная информация, которая может быть представлена в виде набора взаимосвязанных таблиц (в виде схемы отношений ЯО, например, база данных о сотрудниках организации, информация о наличии оборудования на складе и пр. Наиболее адекватным средством хранения для подобной информации будет та или иная реляционная база данных.

На базе этой методологии созданы современные инструментальные средства (ИС) проектирования Баз Данных (БД), которые обеспечивают сквозной автоматизированный цикл их проектирования, начиная с концептуального и логического уровней проектирования, и заканчивая программированием приложений БД.

На первоначальных этапах проектирования, когда идет процесс изучения предметной области, в результате которого (используя «

терминологию реляционной модели данных) выделяются атрибуты, сущности, отношения, первичные и внешние ключи и пр., т.е. разрабатывается логическая модель данных для выбранной предметной области. Инструментальные систем, которые используются на этих этапах проектирования, позволяют полностью формализовать процесс разработки для фактографических баз данных. Результатом работы этих

20 инструментальных систем являются информационные модели в диаграмм Entity - Relationship ("сущности - отношения") (Е - R) П. Ченна.

Информация в делопотоке (схема отношений R2), является разнородной и неструктурированной. Она подготавливается с помощью различных текстовых или графических средств набора данных и включает разнородные фрагменты: тестовые документы, графические файлы, схемы и пр. Именно к этому типу данных относятся документы, с которыми приходится работать пользователям АСУП. Использование традиционных фактографических СУБД для организации работы с данной информацией является не лучшим решением. Хотя их разработчики стремятся включить в свои продукты средства работы с полнотекстовыми документами, например, фирма ORACLE ввела в состав своих продуктов два модуля ORACLE ConText и ConText Cartridge.

В случае небольшого объема персонального архива документов вполне может подойти файловая система. Если объем хранимых документов оказывается достаточно большим, и пользователям системы необходимо осуществить одновременную работу с документами, хранящимися в архиве, то появляется необходимость использовать специализированные системы управления документами (Document Management System - DMS).

Однако для сохранения информационного единства и обеспечения связи с данными, хранящимися в фактографических базах данных, полезным является использование математической модели информационных потоков, как реляционной схемы отношений R и леммы, введенных в разделе 4.1. Это практически использовалось при создании АСУП НИТИ, Балаковской, Калининской, Ровенской АЭС.

Способы и методы интеллектуальной обработки информации

Для того чтобы существующие хранилища данных способствовали принятию управленческих решений необходимо иметь инструментальные системы и средства для их интеллектуальной обработки. Данные инструментальные системы создаются на основе методов интеллектуального анализа данных (ИАД, Data Mining), главными задачами которых являются поиск функциональных и логических закономерностей в накопленной информации, построение моделей и правил, которые объясняют найденные аномалии и/или прогнозируют развитие некоторых процессов.

И АД (Data Mining) - это процесс поддержки принятия решений, т.е. решение задачи ТВПР.

Для решения этой задачи осуществляется поиск в данных скрытых закономерностей (шаблонов информации). При этом накопленные сведения автоматически обобщаются до информации, которая может быть охарактеризована как знания.

В общем случае процесс ИАД состоит из трёх стадий (рис.

5.1):

■ выявление закономерностей (свободный поиск); л

■ использование выявленных закономерностей для предсказания неизвестных значений (прогностическое моделирование);

■ анализ исключений, предназначенный для выявления и толкования аномалий в найденных закономерностях.

Иногда в явном виде выделяют промежуточную стадию проверки достоверности найденных закономерностей между их нахождением и использованием (стадия валидации).

Все методы ИАД подразделяются на две большие группы по принципу работы с исходными обучающими данными

Таким образом, для прогностического моделирования и анализа исключений используются результаты этой стадии, которые гораздо более компактны, чем сами массивы исходных данных. При этом полученные конструкции могут быть либо "прозрачными" (интерпретируемыми), либо "черными ящиками" (не трактуемыми).

Комплексы технических и программных средств

В рамках отраслевой интегрированной системы управления экономико-организационного типа НЕПТУН в НИТИ на базе мини- и микро- ЭВМ семейства СМ и «Электроника», объединенных в единую систему на принципах ЛВС с использованием прогрессивных общесистемных компонентов и технологии СУБД, была создана комплексная АСУП , которая обладала высокой *

степенью оперативности информационным единством различных функциональных подсистем. Использование принципов ЛВС и установка на рабочих местах терминального оборудования и специализированных рабочих мест позволяли взаимодействовать с данной АСУП сотрудникам функциональных, научных и производственных подразделений непосредственно с их рабочих мест.

Вычислительная система состояла из двух ЭВМ «Электроника-79», трех ЭВМ СМ-4 с расширенной памятью до 1 Мбайта и нескольких десятков микро-ЭВМ МС-1201, к которым были подключены терминалы и АЦПУ типа Д-100 и «Роботрон-6315м». Использование микро-ЭВМ МС-1201 и перечисленного периферийного оборудования позволяло на рабочем месте сотрудников организовать рабочее место с функциями ПЭВМ, т.е. он мог с терминала получать и вводить информацию, на АЦПУ ее распечатывать, в том числе и в графическом виде, а на ЭВМ верхнего уровня осуществлялись ее обработка и хранение.

Для построения сети использовались внутренняя Общесистемные компоненты включали: операционную систему (ОС) RSX-11M PLUS, СУБД ADABAS-M и ORACLE, средства форматирования экрана FMS-11, программное обеспечение сети ЭВМ DECNET фаза 4 и ряд собственных инструментальных систем.

В состав функциональных подсистем входили: комплексная подсистема планирования НИОКР, комплексная подсистема управления кадрами, учета и начисления зарплаты и других выплат, комплексная подсистема управления материально-техническим обеспечением и финансово-бухгалтерской деятельностью, ряд систем специального назначения.

При разработке логических схем баз данных данной АСУП и практическом проектировании таблиц для СУБД ADABAS-M и ORACLE широко использовались методы и средства, разработанные соискателем и изложенные в разделе 3. Это позволило обеспечить системное единство и информационную совместимость ее различных функциональных подсистем.

В 1990 году Ленинградское Отделение Московского Филиала Международного Хозяйственного Объединения "ИнтерАтомЭнерго" (ЛО МФ МХО ИАЭ), созданное на базе отдела автоматизации проектирования и производства Научно -Исследовательского Технологического Института (НИТИ) Министерства Атомной Энергетики и Промышленности (МАЭП в то время), выступило с инициативой создания Автоматизированных Систем Управления (АСУ) Атомными Электростанциями (АЭС) на базе. С этой целью было проведено ряд совещаний с участием представителей АЭС, результаты которых отражены в ряде официальных документов:

Решение технического совещания представителей АЭС по созданию АСУ АЭС отрасли, утвержденного 07.12.90 г. начальником 27ГУ МАЭП Б.В.Антоновым;

Решение технического совещания представителей АЭС по созданию АСУ АЭС отрасли, утвержденного 25.12.90 г. Заместителем Министра МАЭП Ю.И.Тычковым;

В соответствии с концепцией, разработанной на основе разработанных соискателем теоретических основ и методов, ЛО МФ МХО ИАЭ вело разработку АСУ для Ровенской АЭС (РоАЭС) и Калининской АЭС (КаАЭС) по прямым договорам.

Пример структуры комплекса технических средств АСУП Балаковской АЭС приведена на рис. 5.3.

Основная Транспортная магистраль

Р001/С001 Е1Ьегпе1 10ВАБЕ-Р|.

Ыр|«к 2600 ШГ

спп Склад

Рис.5.3. Основная транспортная магистраль Бал. АЭС

Информационная система муниципальных образований РФ

Информационная система муниципальных образований Российской Федерации (ИС МО РФ), включающая в себя центральный и межрегиональные узлы, являющиеся основой для объединения муниципальных информационных ресурсов и создается с целью обеспечения интересов муниципальных образований в получении оперативной достоверной информации для обеспечения согласованной деятельности всех субъектов местного самоуправления России. ИС МО РФ предназначена решения следующих задач:

■ эффективное функционирование территориально-распределенной базы данных нормативно-распорядительной, социально-экономической и аналитической информации; обеспечение формирования, ведения и предоставления по запросам информации, необходимой для обеспечения деятельности субъектов местного управления;формирование и рассылка тематических бюллетений и материалов;

■ оказание методической и консультационной поддержки субъектов местного самоуправления;

■ обеспечение информационного взаимодействия субъектов местного самоуправления.

Информационная система имеет иерархическую структуру и включает в себя в рамках пилотного проекта центральный узел на базе корпоративной сети исполнительной дирекции Конгресса муниципальных образований Российской федерации (КМО) и межрегиональные (региональные) узлы на базе корпоративной сети исполнительных дирекций Ассоциаций муниципальных образований, а также муниципальные образования перечисленные выше.

На верхнем уровне системы (КМО) обеспечивается формирование и ведение интегрированной базы данных, путем сбора обработки (формальный и логический контроль) и анализа информации и, наконец, оперативное предоставление информации в межрегиональные (региональные) узлы (репликация) для организации доступа к ней муниципальных образований и других пользователей.

Межрегиональные (региональные) узлы системы обеспечивают первичный сбор обработку и предоставление информации для формирования интегрированной базы данных

ИС МО РФ и оперативное предоставление данных конечным пользователям системы.

.Функционирование субъектов местного самоуправления (пользователей) в рамках ИС МО РФ технологически обеспечивается применением стандартизованных процедур подготовки, обработки и обмена информацией, предусматривающих:

■ автоматизацию регистрации и индексации вводимых данных, обеспечивающую формирование учетных и поисковых реквизитов;

■ актуализацию и разграничение доступа к информации;

■ формирование собственных (локальных) баз данных;

■ оперативный обмен и получение информации с интегрированной базой данных и другими субъектами местного самоуправления в рамках системы

Информационное обеспечение системы предусматривает оперативное предоставление пользователям информации, которая по степени репрезентативности может подразделяться на следующие уровни:

■ интегрированная база данных нормативо-распорядительной, социально-экономической и аналитической информации;

■ межрегиональные (региональные) базы данных;

■ базы данных субъектов местного самоуправления.

Ядром подобных баз данных являются системы управления корпоративным документооборотом (Enterprise Document Management - EDM). EDM определена как архитектура, объединяющая следующие средства управления документами:

■ сервер корпоративной библиотеки документов;

■ средства пересылки и создания документов;

■ средства миграции документов (Hierarchical Storage Management -HSM);

■ автоматические операции с документами (как то, копирование, восстановление, уничтожение);

■ организация индексирования документов для обеспечения их быстрого поиска.

На последнем пункте остановимся по подробнее. Он подобен и строится на принципах и методах аналитической обработки информации. Данный принцип в терминологии Кодда

(создателя реляционной модели данных) определен в терминологии On-Line Analytical Processing (OLAP) и рассматривается в следующем разделе.

Для практической работы и проверки методологии были выбраны две отечественные системы:

' ■ система автоматизации документооборота Грандок;

■ система «Кодекс-lntranet/lnternet», обеспечивающая работу в корпоративных сетях и ориентированная на работу с нормативно-правовой информацией.

Разработчики системы «Кодекс-lntranet/lnternet» предложили оригинальный интерфейс, который сочетает в себе функции WWW-сервера и сервера БД. Данный интерфейс позволяет выполнять стандартные запросы к серверу БД и преобразовывать полученные данные и файлы в формат HTML. Подобный подход упрощает построение корпоративных сетей. В настоящее время для построения корпоративных сетей широко используется технология Java.

На основе способов и методов обработки информационных потоков, разработанных автором, для этих информационных систем была предложена технология аналитической обработки информации.

Технология аналитической обработки информации

Определим математическую модель информации, которая загружена в хранилища данных, как реляционную схему отношений R. Разработанная Коддом концепция OLAP предлагает формировать интерактивную последовательность запросов и изучать их результаты. Для формирования запросов необходимо задать шаблоны поиска, или в терминах реляционной алгебры выделить множество атрибутов, т.е. произвести декомпозицию схемы отношений R.

Таким образом, схема R заменяется совокупностью p={Ri,...,Rk}. Для проверки корректности произведенной декомпозиции было предложено использовать правило и алгоритм

> Табло. Корректность декомпозиции позволяет обеспечить

непротиворечивость сформулированных запросов к хранилищу данных.

ч С другой стороны для аналитика или лица принимающего решения

необходимо решить классическую задачу ТВПР {Q, ОП}. Для решения этой необходимо первоначально определить множество Q, т.е. построить множество вариантов. Это множество

вариантов строится с помощью последовательности запросов. Для достижения нужного результата очень важно определить последовательность запросов, т.е. проранжировать совокупность р. Для ранжировки совокупности р использовались методы факторного анализа.

Пример структур программных и технических средств.

Крюшадм

Рис. 6.2. Структура университетских центров России

7.ГЛАВА7. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБЪЕКТНО-

ОРИЕНТИРОВАННОЙ МЕТОДОЛОГИИ ДЛЯ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ АСУ ТП И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ОПФ

В этом разделе рассмотрим применение объектно-ориентированной методологии для проектирования автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) и систем управления основными производственными фондами (ОПФ). На рис. 7.1.приведена Структура информационной системы предприятия. Она включает в себя производственные процессы, технологические процессы и финансово-экономическую деятельность.

Рис.7.1. Структура информационной системы предприятия

ERP (SAP R /3 , О racle)

Рис.7.2. Схема интеграции систем АСУ ТП и АСУП (ERP) 43

Для подсистем Factory Suite и Avantis фирмы Wonderware на базе объектно-ориентированной методологии разработана технология проектирования АСУ ТП и системы управления ОПФ.

■ Приведем основные определения объекгно-

■ Документация никогда не должна ставиться во главу разработки;

■ Объектно-ориентированная разработка требует иного инструментария по сравнению с традиционными методами;

■ Переход организации на объектно-ориентированные технологии - это смена мировоззрения, а не просто изучение нового языка программирования;

■ Объектно-ориентированные технологии связаны как с выгодами, так и с опасностями, но опыт показывает, что выгод больше.

Применение объектно-ориентированной методологии для

разработки системы автоматизации нефтепромысла

Рассмотрим структуру процесса добычи и подготовки

нефти.

Рис. 7.3. Схема процесса добычи и подготовки нефти

У нас появились технологические объекты управления (ТОУ): скважины, АГЗУ, ВРГ; ДНС, БКНС, УППН,

автоматическая групповая замерная установка; установка газоманифольда;

Дожимные насосные станции (общесистемные параметры

объектов, насосные агрегаты);

■ Блочные кустовые насосные станции (общесистемные параметры объектов, насосные агрегаты);

■ Сепараторы нефтяные;

■ Газосепараторы;

■ Резервуары вертикальные стальные;

■ Отстойники;

■ Дренажные емкости;

■ Нагревательные печи;

■ Элекгродегидраторы;

■ Насосные агрегаты водозаборной станции;

■ Емкости газового конденсата;

■ Факельное хозяйство;

■ Воздушная компрессорная;

■ Узлы коммерческого учета (нефти, воды и газа);

Отображение структуры объекта

Выбрана двухуровневая структура отображения объекта автоматизации. На верхнем уровне находится основная мнемосхема, отображающая основные параметры всего технологического процесса. На втором уровне, находятся более детальные мнемосхемы технологических установок.

Предложены и реализованы методы ИАД для Окна технологических установок.

Универсальный тренд

На рис. 7.5. приведена функциональная схема интегрированной АСУ ТП. На промышленных компьютерах, функционирующих в горячем резерве, инсталлированы БСАОА системы 1п1оисЬ, с помощью которых обеспечивается управление оборудованием и происходит отображение информации.

Рис. 7.5. Функциональная схема интегрированной АСУ ТП

Данные в реальном масштабе времени пишутся в БДРВ Industrial SQL, где хранятся и накапливаются. На рабочих местах пользователей корпоративной сети устанавливается приложение Active Factory, которое обладает удобным интерфейсом для разработки различных форм отчетности и обработки данных к СУБД РВ Industrial SQL.

Ниже приведены формы отчетов, разработанных с использованием Active Factory.

С использованием этой технологии разработаны и введены в промышленную эксплуатуцию АСУ ТП ДНС Кошильского и Пермяковского местрождений, ЦПС и БКНС 47

Хоряковского месторождения ОАО «ННП» компании «ТНК». Данные проекты широко освещены в средстах массовой информации.

Основные выводы и результаты работы

1. Предложена на основе реляционной модели данных математическая модель информационных потоков в ИТТ, использование которой позволило создать методологию, способы, методы и технологии для проектирования лингвистического и информационного обеспечения комплексных САПР и САЙТ, фактографических баз данных и документооборота АСУП, проектирование полнотекстовых баз данных.

2. Доказана лемма, на основе которой созданы способы, методы и технологии, применение последних позволяет обеспечить при проектировании систем информационное единство лингвистического и информационного обеспечения комплексных САПР и САЙТ; полноту ЯООП при разработке его для описания конкретной предметной области; полноту, корректность и непротиворечивость при проектировании баз данных для АСУП и полнотекстовых баз данных.

3. На основе математического аппарата ТВПР предложены методология, способы, методы и технологии, которые позволили с использованием аппарата нечеткой логики реализовать адаптивные алгоритмы САПР и САЙТ.

4. На основе математического аппарата ТВПР разработаны методология, способы, методы и технологии для реализации элементов ЭС в процессе управления проектирования и функционирования комплексных САПР.

5. На основе математического аппарата ТВПР методология, способы, методы и технологии для внедрения технологии ИАД и OLAP в АСУП, полнотекстовых баз данных и других информационных систем.

6. Разработана технология проектирования АСУ ТП на основе объектно-ориентированной методологии. Предложены реальные объекты и классы для всех компонент АСУ ТП и связи между ними.

7.Использование разработанных методологий, способов, методов и технологий позволило создать и внедрить ряд многоцелевых комплексных ИТТ, с использованием которых было решено ряд. 48

важных народнохозяйственных, социальных и прочих задач в бывшем СССР и настоящей Российской Федерации.

По теме диссертации опубликовано 47 работ, основные из которых являются следующие:

1. Отраслевая комплексная система автоматизированного проектирования и изготовления радиоэлектронной аппаратуры ЕСАПИ-2Б;А.И.Леженко и др.// ЭВМ в проектировании и производстве. Л.: Машиностроение, 1983. С. 254-261.

2. Формальный метод организации информационного обмена в комплексных САПР/ A.B. Амосов, А.И. Леженко// ЭВМ в проектировании и производстве. Л.: Машиностроение, 1989. С. 186194.

3. Единство лингвистического и информационного обеспечения - основа интеграции функциональных подсистем САПР ИСАПИ (ЕСАПИ-«Б)/ Амосов A.B., Леженко А.И.\\ Тезисы докладов отраслевого совещания по автоматизации проектирования «САПР-87», М. 1987, С.73-74.

4. Опыт создания и внедрения отраслевой САПР РЭА ЕСАПИ-2Б и перспективы ее развития в рамках проекта ИСАПИ/ Амосов A.B., Виноградов Ю.В., Леженко А.И. И др. \\ Тезисы докладов отраслевого совещания по автоматизации проектирования «САПР-87», М. 1987, С.39-40.

5. Вопросы применения средств и методов искусственного интеллекта в САПР/ A.B. Амосов, И.Г. Данилов, А. И. Леженко// ЭВМ в проектировании и производстве. Л.: Машиностроение, 1989. С. 86-101.

6. Язык описания принципиальных электрических схем (ОПУС)/ Б.И. Бахтин, А.И. Леженко, Г.В. Орловский и др. Препринт ИАЭ. 3627/16. М..ИАЭ им. И.В. Курчатова, 1982. 15 с.

7. Средства повышения эффективности программно» технических комплексов АРМ. A.B. Амосов, Н.К. Куликов, А.И.

Леженко и др. // ЭВМ в проектировании и производстве. Л.: Машиностроение, 1989. С. 308-316.

8. Подсистема диалоговой и оперативной связи центральных ЭВМ БЭСМ-6 с периферийными и коммуникационными мини-ЭВМ вычислительной системы/ A.B. Амосов, Н.К. Куликов, А.И. Леженко и др.//Вопросы атомной науки и техники. Сер. Методики и программы численного решения задач математической физики. -М.: ЦНИИАтоминформ, 1982. С. 53-56.

9. Алгоритм учета покоординатных коммутирующих способностей радиоэлементов в задаче их автоматизированного размещения на печатных платах/ Б.И. Бахтин, А.И. Леженко, A.B. Кипоров//. ЭВМ в проектировании и производстве. Л.: Машиностроение, 1988. С. 116-122

10. Пакет прикладных программ для синтеза . аналоговых и цифровых фильтров. А.И. Леженко, В.Я. Храбров // ЭВМ в проектировании и производстве. Л.: Машиностроение, 1988. С. 287-292.

11. Пилотный проект по созданию единого информационного пространства для муниципальных образований Российской Федерации \А.И.Леженко \\Тез. докладов Всероссийской научно-методической конференции «Телематика—99», С-Петербург,1999, С.25.

Подписано в печать 13.08.2003 Формат 60x90/16. Печать офсетная Усл. печ. л. 3,25. Тираж 75 экз. Заказ 34

Отпечатано в РНЦ «Курчатовский институт» 123182, Москва, пл. Академика Курчатова

2оо? -Д

* 1327elJZftT

1. ГЛАВА. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

1.1. Актуальность проблемы.

1.2. Цель работы.

1.3. Методы исследования.

1.4. Апробация работы.

1.5. Объем и структура работы.

2.ГЛАВА. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Тенденции в проектировании интегрированных ИТТ.

2.1.1. История развития технологии программирования.

2.1.2. История развития моделей и технологии обработки данных.

2.1.2.1. Сетевая модель данных.

2.1.2.2. Иерархическая модель данных.

2.1.2.3. Реляционная модель данных.

2.1.3.0бъектно ориентированное проектирование.

2.1.4. Основные положения объектной модели.

2.2. Постановка задачи и цель исследования.

3. ГЛАВА. РАЗРАБОТАНННЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И МЕТОДЫ

3.1. Модели информационных потоков в ИТТ.

3.2. Методологии проектирования и инструментальные системы.

3.2.1. Методология ЮЕРО.

3.2.2. Методология ЮЕЯ1Х.

3.2.2.1. Управление данными как ресурсами.

3.2.2.2. Концепция трех схем.

3.2.2.3. Цели моделирования.

3.2.2.4. ЮЕР1Х-подход.

3.2.3. Методология объектно-ориентированного подхода.

3.4. Выводы по разделу.

4. ГЛАВА. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ И МЕТОДОВ В САПР И САЙТ.

4.1. Лингвистическое и информационное обеспечения САПР и САЙТ.

4.2. Использование элементов экспертных систем.

4.3. Комплекс технических и программных средств.

4.4. Выводы по разделу.

5. ГЛАВА. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ

ПОСТРОЕНИЯ И МЕТОДОВ ИТТВ КОМПЛЕКСНЫХ АСУП.

5.1.Фактографические базы данных и документооборот.

5.2. Способы и методы интеллектуальной обработки информации.

5.3.Комплексы технических и программных средств.

5.3.1. Отраслевая интегрированная система управления экономико-организационного типа НЕПТУН.

5.3.2. Опыт создание АСУП на базе локальных сетей ПЭВМ.

5.4. Выводы по разделу.

6. ГЛАВА. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ И

МЕТОДОВ ИТТ ПРИ ПОСТРОЕНИИ ЕДИНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО

ПРОСТРАНСТВА МУНИЦИПАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ.

6.1. Состояние, перспективы развития и использования телекоммуникационной инфраструктуры для создания мультимедийной среды МО РФ.

6.1.1. Московский и Санкт-Петербургский проекты.

6.1.2. Университетские Центры Интернет.

6.1.3. Совместные телекоммуникационные проекты с администрациями регионов России.

6.1.3.1. Архитектура Ленинградской областной Интернет-сети

6.1.3.2. Архитектура Иркутской областной Интернет-сети.

6.2. Пилотный проект по созданию единого информационного пространства для муниципальных образований Российской Федерации (РФ).

6.3. Полнотекстовые базы данных.

6.4. Технология аналитической обработки информации.

6.5. Выводы по разделу.

7.ГЛАВА. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ МЕТОДОЛОГИИ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АСУ ТП И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ОПФ.

7.1. Основные определения объектно-ориентированной методологии.

7.2. Применение объектно-ориентированной методологии для разработки системы автоматизации нефтепромысла.

7.3. Функциональное обеспечение.

7.3.1. Пример проектирования функционального обеспечения УППН

7.3.1.1. Резервуары стальные.

7.3.1.2. Дренажные емкости.

7.3.1.3. Отстойники.

7.3.1.4. Нефтегазосепараторы.

7.3.1.5. Печи нагревательные.

7.3.1.6. Газосепараторы.

7.3.1.7. Насосы ЦНСн 60.

7.3.1.8. Насосы ГДМ.

7.3.1.9. Буферные емкости.

7.3.1.10. АГЗУ.

7.4. Математическое обеспечение АСУ ТП.

7.5. Общесистемные компоненты АСУ ТП.

7.6 Программное обеспечение АСУ ТП.

7.6.2. Пример использование системы Intouch в АСУ ТП.

7.6.2.1. Отображение структуры объекта.

7.6.2.2. Сервисное окно состояния контроля клапана.

7.6.2.3. Основные управляющие элементы.

7.6.2.4. Использование системы трендов для просмотра динамики изменения параметров.

7.6.6.5. Просмотр и печать отчетов.

7.6.2.6. Просмотр аварийных сигналов.

7.6.5. IndustrialSQL.

7.6.6. ActiveFactory.

7.6.6.1. Отчеты в Excel.

7.6.6.2.Построение собственных выборок с помощью генераторов запросов.

7.6.6.4. Тренды в ActiveFactory.

7.6.6.5 Мнемосхемы техпроцесса в ActiveFactory Uve.

7.7. Инфраструктура АСУ ТП.

7.8. Серверы и компьютерное оборудование.

7.9. Программируемые логические контроллеры.

7.11. Выводы по разделу.

1.1. Актуальность проблемы

Понятие "информационное общество" курсирует в политических, экономических, финансовых и прочих кругах мировой общественности и с ним связывают будущее свое развитие многие страны. На государственном уровне этой проблемой занимаются: администрация президента США: National Information Infrastructure (Nil) - национальная информационная инфраструктура; м Совет Европы: Information Society - информационное общество;

Канады и Великобритании: Information Highway -информационная магистраль.

Не отстают в разработке соответствующих программ и концепций развития информационных и телекоммуникационных технологий (ИТТ) другие государства Европейского сообщества и Азии.

Информационное общество отличается от общества, в котором доминируют традиционная промышленность и сфера услуг тем, что информация, знания, информационные услуги, и все отрасли, связанные с их производством, продажей, хранением (телекоммуникационная, компьютерная, телевизионная) растут более быстрыми темпами, являются массовыми источниками новых рабочих мест, становятся доминирующими в экономическом развитии. Внедрение ИТТ приводит к крупномасштабным преобразованиям во многих сферах жизни, поэтому их использование должны контролироваться и направляться в интересах всего общества, в том числе и в интересах муниципальных образований.

На основе анализа зарубежной практики регулирования информационной сферы деятельности можно выделить следующие основные направления: поощрение конкуренции, борьба с монополизмом (решения по дезинтеграции крупных компаний - монополистов, выдача разрешений на слияние компаний, контроль за концентрацией собственности в ИТТ, включая СМИ и т.п.); обеспечение прав и технических возможностей на доступ к информации и информационным ресурсам для всего населения; соблюдение свободы слова; защита интересов национальных меньшинств, подрастающего поколения в информационной среде; защита культурного национального наследия, языка, противостояние экспансии других культур; м обеспечение информационной безопасности; охрана интеллектуальной собственности, борьба с пиратством; борьба с компьютерными и высокотехнологичными преступлениями; контроль за использованием ИТТ в государственных учреждениях.

Потенциал и масштаб внедрения ИТТ для обеспечения темпов экономического роста общества зависит от их социальной приемлемости, от необходимых структурных и институциальных преобразований, а именно: реорганизация бизнеса, переосмысления взаимоотношений различных ветвей власти, новых методов организации работы, новых механизмов регулирования. К сожалению, эти и другие институциальные преобразования значительно отстают от темпов технологического прогресса во всем мире, не говоря о России.

Создание и внедрение ИТТ требует значительных затрат различных ресурсов: финансовых, интеллектуальных, трудовых, технических и пр.

Эти требования приводят к необходимости тщательного подхода к решению проблем на начальных этапах их проектирования, так ошибка на этапе анализа приводит к тому, что на этапе проектирования для ее исправления требуется в 2 раза больше затрат, на этапе программирования в 10 раз, на этапе эксплуатации в 100 раз.

1.2. Цель работы

Целью работы является разработка и применение теоретических основ, методологии и технологий создания ИТТ. Решение перечисленных задач, как подчеркивалось выше, позволит значительно сократить требуемые ресурсы на создание и внедрение ИТТ.

1.3. Методы исследования

Для проверки разработанных методологий, способов, методов и технологий разрабатывались алгоритмы и программы, проводились численные эксперименты и расчеты на ЭВМ, которые сравнивались с практическими результатами, полученными в процессе эксплуатации ИТТ различного функционального назначения, использовались методы экспертной оценки с результатами из мировой практики в рамках международных проектов.

1.4. Апробация работы

Основные положения диссертации докладывались на отраслевых совещаниях по автоматизации проектирования «САПР-83» г. Ленинград, 1983 г. и «САПР-87», г. Горький, 1987 г., на отраслевом совещании по автоматизированным системам управления технологическими процессами «АСУТП 84» г. Новосибирск, г. 1984, на отраслевом совещании по автоматизированным системам управления «АСУ-88» г. Ленинград, 1988 г., представлялись на межотраслевой выставке «Сетунь-84» г. Москва, 1984 г, на Шестой Всероссийской конференции. Телематика-99. Санкт-Петербург, 1999 г., на Шестой Всероссийской конференции. RELARN-99. Самара-Саратов, 1999 г.

1.5. Объем и структура работы

Диссертация состоит из семи глав, заключения, списка литературы и 5-и Приложений. Изложен на 205 листах машинописного текста, содержит 37 рисунков и 109 наименований литературных источников.

7.11. Выводы по разделу

В данном разделе описана разработанная технология проектирования АСУ ТП на основе объектно-ориентированной методологии. Приведены реально разработанные на основе декомпозиции объекты и классы для АСУ ТП их связи.

С использованием этой технологии разработаны и введены в промышленную эксплуатуцию АСУ ТП ДНС Кошильского и Пермяковского местрождений, ЦПС и БКНС Хоряковского месторождения ОАО «ННП» компании «ТНК». Данные проекты широко освещены в средстах массовой информации [106-109].

Разработаны проекты АСУ ТП для ОАО «Варьеганнефтегаз» компании «Сиданко», Талакнского месторождении компании «Саханефть», Средне-Нюрельского месторождения ОАО «Восточная транснациональная компания».

8. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе показано как использование формализованных методов построения и обработки информации, разработанных автором, в интегрированных информационных и телекоммуникационных технологиях позволяет снизить сроки и затраты на их создание и внедрение, даже при ограниченных вычислительных ресурсах. Эти методы использовались при создании систем в течение более 20 лет, и их полный перечень приведен в Приложении 3. Такой продолжительный срок их использования, а также получение подтверждения актуальности их применения в настоящее время (раздел 5) доказывают их научную значимость.

Методы реляционных моделей данных и алгебры широко начинают использоваться при создании электронных библиотек. Это подтверждает проведенная недавно в г. Санкт-Петербург конференция «Электронные библиотеки: перспективные методы и технологии, электронные коллекции [56].

8.1. Научная новизна работы заключается в следующем;

1. Разработана математическая модель информационных потоков, циркулирующих в ИТТ на базе реляционной модели данных, на основе которой для распространенных методологий Structured Analysis and Design Technique (SADT) и объектно-ориентированного подхода (ООП), а также методик ICAM Definition (IDEF) предложены конкретные способы и технологии для решения следующих задач при создании ИТТ:

Разработки лингвистического обеспечения комплексных САПР и САЙТ;

Разработки информационного обеспечения комплексных САПР и САЙТ;

Разработки фактографических баз данных АСУП или по международным стандартам систем Material и Enterprise Requirement Planning (MRP, ERP);

Проектирования систем документооборота или по международным стандартам систем Document Management System (DMS);

Проектирования полнотекстовых баз данных.

2. Доказана лемма, использование которой позволяет обеспечить при декомпозиции реляционных схем отношений их эквивалентность. Применение этой леммы позволяет:

При разработке лингвистического и информационного обеспечения комплексных САПР и САЙТ обеспечить их информационное единство;

При реализации конкретного ЯООП обеспечить его полноту для описания конкретной предметной области;

При реализации конкретной базы данных САПР и САЙТ обеспечить ее полноту, корректность и непротиворечивость;

При проектировании АСУП произвести корректно разделение информационных потоков на хранение и обработку в фактографических баз данных и делопотоке (документообороте);

Обеспечить полноту и непротиворечивость при аналитической обработке данных и интеллектуальной обработке данных по международным стандартам On-Line Analytical Processing (OLAP) и Data Mining (DM) соответственно.

3. На основе математического аппарата ТВПР разработана методология интеллектуальной обработки информационных потоков ИТТ, с использованием которых предложены способы и методы интеграции ЭС и ИТТ. На основе предложенных способов и методов:

Для комплексных САПР и САЙТ с использованием аппарата нечеткой логики были реализованы адаптивные алгоритмы для технического проектирования РЭА;

Предложены и реализованы элементы ЭС в процесс управления процессом проектирования и функционирования комплексных САПР и САЙТ, включая элементы самообучения;

Предложены и реализованы методы ИАД для комплексных систем АСУП;

Предложены и реализованы методы OLAP и ИАД для полнотекстовых баз данных.

8.2. Практическая ценность и результаты работ

Использование разработанных методологий, способов, методов и технологий позволило создать и внедрить ряд многоцелевых комплексных ИТТ, с использованием которых было решено ряд важных народнохозяйственных, социальных и прочих задач в бывшем СССР и настоящей Российской Федерации. Их полный перечень приведен в Приложении 3, в данном разделе представим наиболее значимые:

Отраслевая комплексная система автоматизированного проектирования и изготовления радиоэлектронной аппаратуры ЕСАПИ-2Б;

Отраслевая комплексная система проектирования и изготовления механических изделий ИСАПИ;

Отраслевая интегрированная система управления экономико-организационного типа НЕПТУН;

Компьютерные и телекоммуникационные системы на базе ПЭВМ для Ровенской и Калининской АЭС;

Создание и развитие Южной Московской Опорной сети;

Разработка и ввод в действие Санкт-Петербургской Опорной Сети;

Разработка и ввод в действие региональных телекоммуникационных проектов Иркутской, Кемеровской и Ленинградской области;

Дизайн-проект компьютерной и телекоммуникационной сети Балаковской АЭС и Техническое Предложение по созданию корпоративной сети концерна РОСЭНЕРГОАТОМ;

Создание и внедрение АСУ ТП для дожимных насосных станций Кошильского и Пермяковского месторождений и центрального пункта сбора нефти Хохряковского месторождения ОАО «ННП» компании «ТНК».

8.3. На защиту выносятся следующие основные положения 1. Разработанная на основе реляционной модели данных математическая модель информационных потоков в ИТТ.

2. Разработанные на базе предложенной модели информационных потоков методология, способы, методы и технологии для проектирования лингвистического и информационного обеспечения комплексных САПР и САЙТ, фактографических баз данных и документооборота АСУП, проектирования полнотекстовых баз данных.

3. Разработанные на основе доказанной в работе леммы способы, методы и технологии, применение которых при проектировании, позволяет обеспечить информационное единство лингвистического и информационного обеспечения комплексных САПР и САЙТ; полноту ЯООП при разработке его для описания конкретной предметной области; полноту, корректность и непротиворечивость при проектировании баз данных для АСУП и полнотекстовых баз данных.

4. Разработанные в работе на основе математического аппарата ТВПР методология, способы, методы и технологии с использованием аппарата нечеткой логики для реализации адаптивных алгоритмов.

5. Разработанные в работе на основе математического аппарата ТВПР методология, способы, методы и технологии для реализации элементов ЭС в процессе управления проектирования и функционирования комплексных САПР.

6. Разработанные в работе на основе математического аппарата ТВПР методология, способы, методы и технологии для внедрения технологии ИАД и OLAP в АСУП, полнотекстовых баз данных и других информационных систем.

Автор благодарит коллективы многих научных и производственных предприятий, совместно работающих при создании систем, особенно, хочется выделить Научно Исследовательский Технологический Институт, Российский Научный Центр «Курчатовский Институт», Объединенный Институт Ядерных Исследований, Всесоюзный Научно Исследовательский Институт Радиоаппаратуры, приборный завод «Тензор» и многие другие.

1. Ульман Дж. Основы систем баз данных. М.: Финансы и статистика, 1983.334 с.

2. Everest G.С. Data Base Management: Objectives, System Functions and Administration/ McGraw-Hill? New York. 1977.

3. Haseman W.D., Whinston A.B. Introduction to Data Management. Richard D. Irwin, Homewood, IL, 1977.

4. Kroenke D. Database Processing: Fundamentals, Modeling, Application. Science Research Associates, Palo Alto, CA, 1977.

5. Tsichritzis D.S., Lochovsky F.H. Data Base Management Systems, Academic Press, New York, 1977.

6. Ross R.G. Data Base Systems: Design, Implementation and Management. Amacom, New York, 1978.

7. Cardenas A.F. Data Base Management Systems. Allyn and Bacon, Boston, 1979.

8. Ullman J.D. Principles of Database System. Compute Science Press, Potomac, MD, 1980.

9. Data C.J. An Introduction to Database Systems. 3 rd ed. Addison-Wesley, Reading, MA, 1981.

10. Cincom. Total/7 publications: Application Programming Reference Maniai, P02-1321-2; Data Base Administration Reference Maniai, P02-1322-2, Cincom Systems, Inc., Cincinnati, OH, 1974.

11. Philips. Philips Host Language System (PHOU\S) publications: Introduction to PHOLAS, publ. N 5122 991 25221; System and Operations, publ. N 5122 991 15841; Sub-Schema DDL and DML, publ. N 5122 991 25861. Philips Electrologica B.V., Amsterdam, 1974.

12. Burroughs. B6700/B7700 DMS II publications: Data and Structure Definition Language (DASDL) Reference Manual, 5001084; Host Language Interface Reference Manual, 5001092, Burroughs Corp., Deitrot, Ml, 1975.

13. Dahl O.J., Nygaard K. SIMULA An ALGOL - based simulation language. Commun. ACM,9, p.671-678, 1966.

14. CODASYL. CODASYL Data Base Task Group Report. Conf. On Data Syst. Languages, ACM, New York, 1971.

15. Taylor R.W., Frank R.L. CODASYL data-base management systems. ACM Computer Surv., p. 67-103, 1976.

16. CODASYL. CODASYL Data Description Language Journal of Development National Bureau of standards Handbook 113, U.S. Government Printing Office (SD Catalog N C13.6/2:113), Washington, DC, 1973.

17. CODASYL. CODASYL COBOL Journal of Development. Material Data Management Branch, Dep. of Supply and Service, Ottawa, 1977:

18. CODASYL. CODASYL FORTRAN Data Base Facility Journal of Development. Material Data Management Branch, Dep. of Supply and Service, Ottawa, 1977.

19. CODASYL. CODASYL Data Description Language of Development. Material Data Management Branch, Dep. of Supply and Service, Ottawa, 1978.

20. Manola F. The CODASYL data description language: Status and activities, In: The ANSI/SPARC DBMS Model, North-Holland, Amsterdam, april, p. 101-129, 1977.

21. Manola F. A review of the 1978 CODASYL database specification. Proc. 4 th Int. Conf. Very Large Data Bases, p. 232242,1978.

22. Bachman C.W., Daya M. The role concept in data models. Proc. 3dr Int. Conf., 26,p. 411-522, 1977.

23. Badal D.Z., Popek G.J. Cost performance analysis of semantic integrity validation methods. Proc. ACM SIGMOD, p. 109-115, 1979.

24. Fry J.P., Sibley T.J. The evolution of database management systems. ACM Comput. Surv., 8, p. 7-42, 1976.

25. McGee W.C. The information management system IMS/VS; IBM Syst.J., p. 84-168, 1977.

26. Мартин Дж. Организация баз данных в вычислительных системах. М.: Мир, 1980.

27. Цикритзис Д., Лоховски Ф. Модели данных. М, Финансы и статистика, 1985. 344 с.

28. Мейер Д. Теория баз данных. М.: Мир,1987. 598 с.

29. Yonezawa A., Tokoro М. Object-oriented Concurrent Programming. Cambridge, VF:The MIT Press, p.13.

30. Levy H. Capability-Based Computer Systems/ Bedford, MA: Digital Press, p.13., 1984.

31. Ramamoorthy C., Sheu P Fall. Object-oriented Systems. IEEE expert vol.3(3), p. 14, 1988.

32. Myers G. Advances in computer architecture. Second Edition. New York, NY: Wileyand Sons, p.58, 1982.

33. Tsai J., Ridge J. Intelligent Support .for Specification Transformation. IEEE Software vol. 5(6), p.34, November, 1988.

34. Stein J. Object-oriented Programming and Database Design. Dr. Dobb's. Journal of Software tools for Professional Programmer, No. 137, p.18, March, 1988.

35. Peters L. Software Design. New York, NY: Yourdon Press, p.22, 1981.

36. Pashtan A. Object-oriented Operating System: An Emerging Design Methodology. Proceedings of the ACM'82 Conference. ACM, 1982.

37. Liskov B, Zilles S. An Introduction to Formal Specifications of Data Abstractions. Current trends in Programming Methodology: Software Specification and Design. Vol. 1, Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1977.

38. Guttag J. Abstract Data Types and the Development of Data Structures, in Programming Language Design/ New York, NY: Computer Society Press, 1980.

39. Shaw. Abstraction Techniques.

40. Nygaard K., Dahl O-J. The development of the Simula Languages, in History of Programming Language. New York, NY: Academic Press, 1981, p.460.

41. Atkinson M., Buneman P. Types and Persistence in Database Programming Languages. ACM Computing Surveys vol. 19(2), 1987, p. 105.

42. Rumbaugh J. Relation Database Design Using and Object-Orientered. Communication of the ACM vol. 31(4), 1988, p.415.

43. Chen P. The Entity-Relation Model Toward a Unified View of Data. ACV Transactions on Database Systems vol. 1(1), 1976.

44. Minsky M. The Society of Mind. New York, NY: Simon and Schuster. 1986.

45. Rand Ayn. Introduction to Objectivist Epistemology. New York, NY: New American Library. 1979/50. . Брукс-мл. Ф.П. "Мифический человеко-месяц". СПб. "Символ", 2000.

46. Chris Gane, Trish Sarson. Structured System Analysis. Prentice-Hall, 1979.

47. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование. СПб: Бином, 1998. 558 с.

48. Макаров И.М. Теория выбора и принятия решений -М.: Наука, 1982.100 с.

49. Алексеева Е.Я., Стефанкж Б.Л. Экспертные системы-состояние и перспективы развития/Изв. АН СССР: Техническая кибернетика.-1984. с. 52-60.

50. Построение экспертных систем/ Под редакцией Ф. Хейса -Рота, Д. Уотермана, Д. Лената.-М.: Мир, 1987.-441 с.

51. Коуэн Ч.Л. Применение методов ИИ при трассировке кристаллов СБИС/ Электроника. 1985. Т.19№14.-с.24-28.

52. Единая система автоматизированного проектирования и изготовления радиоэлектронной аппаратуры ЕСАПИ-2Б/ А.В. Амосов, Ю.В. Виноградов, А.И.Леженко и др.// ЭВМ в проектировании и производстве. Л.: Машиностроение, 1983. С. 254-261.

53. Формальный метод организации информационного обмена в комплексных САПР/ А.В. Амосов, А.И. Леженко// ЭВМ в проектировании и производстве. Л.: Машиностроение, 1989. С. 186194.

54. Единство лингвистического и информационного обеспечения основа интеграции функциональных подсистем САПР ИСАПИ (ЕСАПИ-«Б)/ Амосов А.В., Леженко А.И.\\ Тезисы докладов отраслевого совещания по автоматизации проектирования «САПР-87», М. 1987, С.73-74.

55. Вопросы применения средств и методов искусственного интеллекта в САПР/А.В. Амосов, И.Г. Данилов, А. И. Леженко// ЭВМ в проектировании и производстве. Л.: Машиностроение, 1989. С. 86-101.

56. Язык описания принципиальных электрических схем (ОПУС)/ Б.И. Бахтин, А.И. Леженко, Г.В. Орловский и др. Препринт ИАЭ. 3627/16. М.:ИАЭ им. И.В. Курчатова, 1982. 15 с.

57. Елшин Ю.А. Автоматизированные рабочие места при проектировании РЭА. М.: Радио и связь, 1983. 128 с.

58. Тарьян Р.Э. Сложность комбинаторных алгоритмов/Кибернетический сборник.-М.: Мир, 1980.-c.60-113.

59. Петров В.М. Система программирования ЛИСП/ФИАН.-М.:1986.-51 с. (Препринт/ФИАН; №330)

60. Zaden Е.А. Fuzzy sets/ Information and Control.-1965/-V8.-p.338-353.

61. Заде Л.А. Основы нового подхода к анализу сложных систем и процессов принятия решения/ Математика сегодня.-М.: Знание, 1974. с.5-49.

62. Экспертные системы. Принципы работы и примеры/ Под ред. С. Форсайта. М.: Радио и связь, 1987.-224 с.

63. Мазный Г.А. Программирование на БЭСМ-6 в системе «Дубна». М.: Наука, 1978. 272 с.

64. Пакет машинной графики «Графор-GTbA Амосов А.В.Карпов А.С., Леженко А.И., Сергеев B.K.W Тезисы докладов отраслевого совещания по автоматизации проектирования «САПР-83», Л. 1983, С.190-191.

65. Баяковский Ю.М., Галактионов В.А., Михайлова Т.Н. Графор: Комплекс графических программ на Фортране.- М.: ИПМ СССР, 1983 г.

66. Средства повышения эффективности использования программно-технических комплексов АРМ. А.В. Амосов, Н.К. Куликов, А.И. Леженко и др. // ЭВМ в проектировании и производстве. Л.: Машиностроение, 1989. С. 308-316.

67. Алгоритм учета покоординатных коммутирующих способностей радиоэлементов в задаче их автоматизированного размещения на печатных платах/ Б.И. Бахтин, А.И. Леженко, A.B. Кипоров// ЭВМ в проектировании и производстве. Л.: Машиностроение, 1988. С. 116-122

68. Пакет прикладных программ для синтеза аналоговых и цифровых фильтров. А.И. Леженко, В.Я. Храбров // ЭВМ в проектировании и производстве. Л.: Машиностроение, 1988. С. 287-292.

69. Пилотный проект по созданию единого информационного пространства для муниципальных образований Российской Федерации \А.И.Леженко \\Тез. докладов Всероссийской научно-методической конференции «Телематика—99», С-Петербург,1999, С.25.

70. Исследование и разработка программного обеспечения технического проектирования многослойных печатных плат, тэзов и панелей с учетом технологических процессов изготовления. Отчет по НИР. НИТИ, 1980 г.

71. Автоматизированная система проектирования радиоэлектронной аппаратуры «ЕСАПИ-2Б».Подсистема технического проектирования двух сторонних печатных плат. Отчет по НИР, НИТИ, 1981 г.

72. Единая система проектирования и изготовления радиоэлектронной аппаратуры «ЕСАПИ-2Б\ Бахтин Б.И., Леженко А.И. и др. В кн. ЭВМ в автоматизированном проектировании. М.: Советское радио, 1981 г.

73. Разработка единой системы автоматизированного проектирования радиоэлектронной аппаратуры «ЕСАПИ-2Б.

74. Разработка и внедрение в составе ППП «Техпро» САПР ЕСАПИ-2Б адаптивных алгоритмов размещения. Отчет о НИР. НИТИ, 1982 г.

75. Разработка единой системы автоматизированного проектирования радиоэлектронной аппаратуры «ЕСАПИ-2Б. Разработка языка описания электрических схем и адаптивного пакета. . Отчет о НИР. НИТИ, 1983 г.

76. Разработка адаптивных алгоритмов и математических методов автоматизированного проектирования печатных плат и матричных БИС. Отчет о НИР. НИТИ, 1986 г.

77. Концепция создания систем автоматизации проектирования как составной части интегрированных систем САПР-ГАПЛ Виноградов Ю.В, Пеженко А.И., Малкин С.Д. \\-Тезисы докладов отраслевого совещания по автоматизации проектирования «САПР-83», Л. 1983, С.97-100.

78. Анализ и экспериментальное исследование алгоритмической базы отечественных пакетов программ технического проектирования РЭА. \Леженко А.И.\\ \\- Тезисы докладов отраслевого совещания по автоматизации проектирования «САПР-83», Л. 1983, С.204-207.

79. Опытная интегрированная система САПР-АСТПП с гибкими производственными модулями/ Иванов В.П., Козин М.И., Леженко А.И. и др. \\ Тезисы докладов отраслевого совещания по автоматизации проектирования «САПР-87», М. 1987, С.41-42.

80. Распределенная неоднородная сеть ЭВМ для САПР/ Амосов A.B., Куликов Н.К, Леженко А.И., Лефтеров И.А. \\ Тезисы докладов отраслевого совещания по автоматизации проектирования «САПР-87», М. 1987, С.60-63.

81. Parsaye К. A Characterization of Data Mining Technologies and Processes // The Journal of Data Warehousing. -1998.-№ 1.

82. Tukey J. Exploratory Data Analysis. NY: McMillan, 1973.

83. Щавелев Л. Оперативная аналитическая обработка данных концепция И технология (http://citforum.ru/seminars/cis99/sch.html)

84. Опыт создания и использования подсистем АСУ на базе ЭВМ семейства СМ И Электроника/Амосов A.B., Бондарев С.А., Леженко А.И. и др.// Тезисы докладов отраслевого совещания по автоматизированным системам управления «АСУ-88», М. 1988, С.211-212.

85. Интегрированная АСУ предприятия/ Виноградов Ю.В., Василенко В.А., Леженко А.И. и др. .// Тезисы докладов отраслевого совещания по автоматизированным системам управления «АСУ-88», М. 1988, С.213-214.

86. Программное обеспечение АРМ малой производительности на базе ЭВМ МС-1212/ Недорезов И.А., Лефтеров И.А., Леженко А.И. и др. Тезисы докладов отраслевого совещания по автоматизированным системам управления «АСУ-88», М. 1988, С.215-216.

87. Технорабочий проект ЛВС Калиниской АЭС. Проект. ЛО МФ МХО «Интератомэнерго», 1992.

88. Технорабочий проект АСУП Калиниской АЭС. Проект. ЛО МФ МХО «Интератомэнерго», 1993.

89. Технорабочий проект ЛВС Ровенской АЭС. Проект. ЛО МФ МХО «Интератомэнерго», 1992.

90. Технорабочий проект ЛВС Ровенской АЭС Постановка задач. Проект. ЛО МФ МХО «Интератомэнерго», 1993.

91. Дизайн проект модернизации локальной вычислительной сети Балаковской АЭС. Проект. НТЦ «Атомтехэнерго», 1996.

92. Обследование АСУП Балаковской АЭС. Отчет. НТЦ «Атомтехэнерго», 1996.

93. E.F. Kodd Extending the Database Relation Model to Capture More Meaning. ASM TODS, December, 1979.

94. Создание единого информационного пространства для муниципальных образований Российской Федерации. Леженко А.И. Тезисы докладов Шестой Всероссийской конференции. Телематика-99. Санкт-Петербург. 1999, С.47.

95. Создание единого информационного пространства для муниципальных образований Российской Федерации. Леженко А.И. Тезисы докладов Шестой Всероссийской конференции. RELARN-99. Самара-Саратов. 1999, С.47.

96. Электронные библиотеки: перспективные методы и технологии, электронные коллекции. Труды Первой Всероссийской научной конференции. Санкт-Петербург. 1999.

97. Рынок программного обеспечения. Латкин А. «Финансовые известия», 01/10/2002 г., (http:www.datafort.ru).

98. Внедрение АСУ ТП на предприятиях нефтяной отрасли. «Финансова газета» №26, 28.06.2002г.

99. IBS понизила себестоимось нефти ТНК. Алгоритм 14.06.2002 г.

100. IBS и ТНК правильный проект. C.I.O, №5, 2002, стр.21.

101. В борьбе за качество нефти побеждает АСУ ТП. №23, 25.06.2002, PC WEEK/RE.