автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Модели и средства концептуального проектирования автоматизированных производственных систем

ГОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК САИКТ-ПЕТЕГВУГГСКИИ ИНСТИТУТ ИНФОРМАТИКИ И АВТОМАТИЗАЦИИ

. На правах рукописи

СМИРНОВ Александр Викторович

УДК 658.52.011,56 < 681.ЗИЛ

МОДЕЛИ И СРЕДСТВА КОНЦЕПТУАЛЬНОГО ПГ0ЕКГИЮВА1ИП АВТОМАТИЗИРОВАЛИ!« ПРОЮВОДСТВЕГОЫХ СИСТЕМ

Специальность 05.13.16 - применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических мух

Санкт-Петербург - 1994

Работа выполнена в Санкт-Петербургском институте информатики и автоматизации Российской Академии Г(аук

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Кулаков Ф.М. доктор технических наук Зубков D.C. доктор технических наук Хоботов E.H.

Ведущая организация: Центральный аэрогадроданамическиЯ институт

Защита состоится ид>Р-У^ 1994 г. в__часов на

заседании Специализированного Совета Д.003.62.0) при Санкт-Петербургском институте информатики и автоматизации РАН по адресу: 199(78, С.-Петербург, 14 линия, 39

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Специализированного Совета Д.003.62.01

Автореферат диссертации разослан

Учений секретарь Специализированного Совета кандидат технических, наук

В.Е.Марлей

ОБЩАЯ ХАГАКТЕГИСГМСА ГАВОТЫ

Актуальность. В последние года особую актуальность приобрела проблема выбора эффективных стратегий развития отечественных предприятия в связи с необходимостью интеграции России в международную рыночную систему и процессом конверсии большинства из них. Решение этой проблемы является наукоемким и капиталоемким процессом, требующим учета большого комплекса взаимосвязанных факторов и всестороннего исследования принимаемых решений.

Известно, что наибольшую отдачу дают методы, ориентированные на усовершенствование организации объекта исследования на начальной стадии его жизненного цикла. В рассматриваемом случае на стадии предпроектного исследования осуществляется формирование рациональных вариантов построения современных производственных систем (в частности, автоматизированных систем типа гибких производств) на концептуальном уровне, определяющем структурно-компоновочные схемы их построения и включагаем первичную оценку эффективности использования возможных типовых решений.

Высокая значимость принимаемых на данной стадии решений требует использования современных компьютерных технологий и ориентированных на них методов описания и исследования объекта. Благодаря вкладу отечественных и зарубежных научных школ, в решении указанной проблемы к настоящему времени достигнуты значительные успехи. Однако, традиционно используемые при проектировании производственных систем метода и модели не позволяют получить эффективное решение при многоаспектном рассмотрении проблемы. Это объясняется, частности, тем, что оптимизационные модели удается построить, как правило, только для достаточно ограниченных, хорошо формализованных классов задач, а широко используемое при исследовании решений аналитико-имитационное моделирование требует проведения значительного количества экспериментов и адекватной информации, получить которую в каждом конкретном случае достаточно сложно, а иногда просто невозможно.

В связи с этим представляется весьма актуальной разработка компьютерной технологии концептуального проектирования автоматизированных производственных систем, основанной на интеграции формальных методов решения проектных задач а накошенных экспертами знаний проблемной области и позволяющей осуществлять поиск решений

при задании как количественных, так и качественных требований к создаваемым системам.

Цель диссертации. Разработка моделей и средств информационной и программной поддержки концептуального проектирования автоматизированных производственных систем, основанных на использовании знаний о проблемной области и обеспечивакдих формирование структурно-компоновочных схем их построения.

Методы исследования. В работе используются методы системного анализа, исследования операций, математической теорш систем, математической логики, логического и объектно-ориентированного программирования.

Научная новизна■ В диссертации разработана методология, модели и средства концептуального проектирования автоматизированных производственных систем, основанные на интеграции .технологических. знаний и аналитико-шитационных методов и моделей и позволяицие эффективно решать важные научно-технические задачи, в том числе:

1. Разработана компьютерная технология, предназначенная для концептуального проектирования автоматизированных производственных систем, на основе интеграции знаний о проблемной области и методов комбинаторной и многокритериальной оптимизации в ромках много-агентно-ориентировагагай системы поддержки принятия решений с динамической областью общей памяти типа "классная доска".

2. Разработана методология использования реализуемых в классе систем поддержки принятия решений автоматизированных рабочих мест руководителя проекта, эксперта и аналитика для решения локальных, делегируемых и разделяемых задач: формирования целей исследования, функционального развертывав™ и взвешивания показателей решений, задания многоаспектных ограничений, синтеза и выбора рациональных структурно-компоновочных схем построения автоматизированных производственна! систем и исследования их динамических свойств.

3. Разработана модель проблемной области "Концептуальное проектирование автоматизированных производственных систем" в классе аспектно-ориенифованних. динамических сетей ограничений, специфицируемых в виде динамических графов зависимостей и учитывающих многовариантность, иерархичность и взаимосвязь проектных решений, огшсиваешх. с помощьв фреймов.

-1. Разработан метод синтеза структурно-компоновочных схем построения автоматизированных производственных систем на уровне типов проектных решений и прототипов взаимозаменяемого оборудования, основанный на интеграции моделей комбинаторной оптимизации и дедуктивного вывода с вычисляемыми и выводимыми переменными сети ограничений и позволяющий повысить качество процесса проектирования за счет сокращения пространства допустимых решений и повышения эффективности поиска рациональных решений.

•5. Разработан метол выбора согласованных решений, относящийся к классу методов коллективного выбора с обратной связью, изменяющей индивидуальные предпочтения экспертов в зависимости от степени соответствия частник решений требованиям к иерархическому объекту в целом, и позволяющий использовать количественные и качественные показатели при выборе согласованных решений.

Положения, выносимые на' защити

Разработанные в диссертационной работе модели и средства позволяют решить научно-техническую проблему, имеющую важное народно-хозяйственное значение. На основе полученных результатов могут быть сформулирован« следующие основные положения:

1. Системы концептуального проектирования автоматизированных производственных систем целесообразно строить как многоагентные системы групповой поддержки принятия решений для локальных, делегируемых и разделяемых задач: формирования целей исследования, функционального развертывания и взвешивания показателей решений, задания многоаспектных ограничения, синтеза и выбора рациональных структурно-компоновочных схем построения автоматизированных производственных систем и исследования юс динамических свойств.

3. Модель проблемной области "Концептуальное проектирование автоматизированных производственных систем" целесобразно описывать как аспектно-ориентированную динамическую сеть' ограничений с использованием фреймового представления типовых решений.

3. Синтез схем структурно-компоновочного построения автоматизированных производственных систем на уровне типовых решений целесообразно осуществлять на основе интеграции моделей комбинаторной оптимизации и дедуктивного вывода с начисляемыми и отводимыми переменными сети ограничений.

4. Выбор согласованиях решений целесообразно организовывать как коллективный выбор наилучших на момент ¡завершения согласования

решений с использованием механизма обратной связи, изменницей индивидуальные предпочтения экспертов в зависимости от степени соответствия частных решений количественным и качественным требованиям к иерархическому объекту в целом.

5. Методику и средства концептуального проектирования автоматизированных производственных систем следует строить на основе компьютерной технологии поддержки принятия решений с учетом структуризации и приоритетности ограничений.

Практическая ценность. В основу диссертационной работы положены результаты, полученные автором в ходе исследований, проводимых по планам научно-исследовательских работ Санкт-Петербургского института информатики и автоматизации РАН в период с 1985-1993гг. : по заданиям Отделения шф>рматики, вычислительной техники и автоматизации РАН в рамках научно-исследовательских работ "Исследование и разработка теоретических основ, принципов построения аппаратного, программного и информационного обеспечения автоматизированных систем и интегрированных комплексов" (гос.per. N 0)850014464), "Разработка научных основ построения, методов анализа, синтеза, проектирования и испытаний интегрированных производственных комплексов и гибких производственных систем" (гос.per. N 01060093148); в рамках 1ГГП 0.(6.10 по задании "Разработать принципы моделирования, метода, средства и программно-математическое обеспечение для анализа и синтеза гибких производственных систем и их подсистем, включая роботизированные комплексы" (гос.рог. H 01860116662); по заданиям Секции прикладных проблем при Президиуме РАЯ "Разработка принципов построения и структуры автоматизированной системы оценки качества научно-технической продукции, изделий и технологий двойного назначения" и "Разработка принципов и методов интеллектуальной обработки, хранения и передачи гидрометеорологической информации"; в рамках программы "Информатизация России" по проекту H 80.33 "Разработка информационной среда параллельного проектирования" и программы ШОКР Марии С.-Петербурга по проекту N 68 "Разработка информационной среда для параллельного проектирования машиностроительной продукции в С.-Петербурге".

Полученные научнш результаты были положены в основу практических работ, в частности:

1. Разработанные в диссертации методы и средства концептуального проектирования автоматизированных производствегшых систем, ориентированные на использование технология обработки знаний и поддержки принятия решений, была использованы для решения задач &№ктивннх стратегий развития предприятий и организа:шй в условиях 1« перепрофилирования и конверсии.

2. На основе предложенных в работе методов и моделей решения задач концептуального проектирования автоматизированных производственных систем была разработана методика проведения пред-проектного обследования и аван-проектирования машиностроительных предприятий, прошвдазя апробацию.

3. На основе разработанных методов и моделей концептуального проектирования автоматизировагших производственных систем под руководством и при участии автора создана система поддеркки принятия решений при перепрофилировании предприятий, отвечающая современным требованиям к стратегии развития предприятий и допускающая использование ее для решения задач технологической подготовки, планирования и прогнозирования развития предприятия на основе задаваемых пользователями систем ограничений и типовых решений.

4. На основе разработанной методологии оценки научно-технического уровня автоматизированных производственных систем как многоцелевых систем, не имеющих достоверных описаний аналогов, под руководством и участии автора разработаны информационные модели технологий и изделий двойного назначения и создана система для групповой экспертной оценки их качества.

Внедрение результатов. Результаты проведенных исследований нашли практическое применение в следующих разработках, в которых автор принимал участие в качества научного руководителя или ответственного исполнителя:

- Методических материалах "Интегрированные производственные комплексы. Концепция", "Эскизное проектирование ' интегрированных производственных комплексов", "Гибкие производственные система. Типовые Форш документов", рекомендованных в качестве обшеотрзеле-тда. материалов на предприятиях С.-Петербургского региона Научным советом по информатике и вычислительной технике Межведомственного координационного совета РАН в 0.-Петербурге.

- Разработанная в диссертации концепция ' автоматизированной системы научных исследований развития машиностроительного произ-

водсгва вошла как составная часть в научно-техническую концепцию "Развитие автоматизации в машиностроении" Бюро по машиностроению Совета Министров СССР.

- Разработанные в диссертации модели, алгоритмы и программные средства концептуального проектирования производственных систем внедрены при определении архитектуры, состава и количества единиц оборудования системы автоматизации производственного комплекса ПО "Эскалатор", что позволило сократить сроки выполнения предпроектного обследования и аван-проекта в 2-3 раза по сравнению с нормативными и определить рациональный вариант компьютеризации производства, характеризующийся высокими технтсо-эконоыическнми показателями. Годовой экономический эффект в ценах 1989 года составил 229 тыс. руб.

- Ракработашшя на основе предложенных методов и моделей система поддержки принятия решений при перепрофилировании промышленных предприятий (СШ1Р "Перепрофилирование") внедрена в С.-Петербургском филиале Центрального научно-исследовательского института экономики и конверсии военной промышленности.

- Разработанная на основе предложенных методов и информационных моделей система групповой экспертной оценки качества изделий и технологий двойного назначения была использована во Всероссийском научно-исследовательском институте сертифжации Госстандарта России при разработке рекомендаций по оценке точности и стабильности технологических процессов и оборудовашя.

- Разработанная в диссертации методология решения задач концептуального проектирования автоматизированных производственных, систем и СППР "Перепрофилирование" использовались при обучении студентов в С.-Петербургском государственном техническом университете, С.-Петербургском государственном электротехническом университете. Волгоградском государственном техническом университете и Севастопольском приборостроительном институте.

Материалы диссертации использованы при написании монографий:

Проблемы внедрения гибких производственных систем / В.М.Пономарев, Б.Л.Козловский, А.А.Лескин, А.В.Смирнов и др. / Под общ. ред. В.М.Пономарева - Л.: ЛДОАН., 1988. - 208 с.

Технологическое оборудование ГПС / О.И.Аверьянов, А.И.Дащен-ко, А.А.Лескин, А.В.Смирнов и др. / Под общ. ред.. А.Н.Федотова и О.И.Ыиляева - Л.: Политехника, 1991. - 320 с.

Апробация работа. Результаты диссертационной работы доклада-вались более чем на 20 ьсесопзных и 12 международных конференциях и семинарах, в частности, на 10-ом научном семинаре "Reciuier-gestuetate Fertigungstechnik" (Гауссиг, ГЛР. 1985); Всесоюзном со-веичнии "Анализ и оптимизация технико-экономического уровня производства" (Ереван, 1986); Меадународаюй научно-технической конференции "Der Beitmg der Wissenschaften zur automatisierter bedlenarmen Produktion" (Карл-Маркс-Штадт, ГДР, 1986); X Всесоюзном совещании по проблемам управления (Алма-Ата, 1986); Ш Всесоюзной конференции по актуальным проблемам информатики и вычислительной техники "Информэтика-87" (Ереван, 1987); IV Межод народной конференции по гибким производственным системам 'Ленинград, 1987); II-ом Всесоюзном семинаре "Роботы и гибкие производственные системы" (Челябинск, 1988); IV Всесоюзном координационном совещании по автоматизации проектно-конструктор-ских работ в машиностроении (Минск, 1933); XI Всесоюзном совещании по проблемам управления (Ташкент, 1989); VI Меадународной конференции по гибким производственным системам (Пула, СФГЮ, 19S9); Первом Всесоюзном съезде технологов-миииностроителей (Москва, 1589); Международном семинаре "Informatics In Industrial automation" (Берлин, ГД1\ 1989), Международной конференции "Интеграция систем целевой подготовки специалистов и автоматизироватгах технических систем различного назначения" (Алушта, 1990); V Всесоюзном совещании по робототехническим системам (Геленджик, 1990); Международной конференции "Artificial intelligence -Industrial application" (Ленинград, 1990); Всесоюзной научно-практической конференции "Гибридные интеллектуальные системы" (Терскол, 1991); Всесоюзной школе "Дискретная математика и ее применение при моделировании слоимых, систем" (Иркутск, 1991); Всесоюзной научно-технической конференции "Интеллектуальные системы в машиностроении* (Самара, 1991); I - 11-ой С.-Петербургских международных конференциях "Региональная информатика" (С.-Петербург. 1992 - 1900 гг.); Международной конференции "Информационная технология к человек" (Москва, 1993); Международной конференции "HolKitics and Factories of the Future" (С.- Пвтер1ург, 1993).

П^ЖО.!® no работе,- По теме диссертации опубликовано 67 печатных работ, в том числе d монографии.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,' пяти глав, заключения, списка литературы и пяти приложений. Основная часть работы излагается на 206 страницах, включает 79 рисунков и 10 таблиц. Список литературы содержит 350 наименований.

С0ДЕЖНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована научная проблематика, цель и мето--да исследования. Приводится краткое изложэние содержания и основных результатов диссертационной работы, а также основные положения, вынос!имце на защиту.

Глава К. Первая глава посвящена рассмотрению проблем концептуального . проектирования автоматизированных производственных систем и содержит краткий обзор работ, проводимых в данной проблемной области..

Современный этап развития, экономики России характеризуется ориентацией предприятий на достижение конкурентоспособности изделий и производства, чго обусловливает значимость разработки стратегий развития предприятий (реконструкция, техническое перевооружение, технологическая конверсия и т.п.), учитывающих специфику организации конкретного производства, опирающихся на максимальное использование имеющихся на предприятии систем автоматизации и обеспечивающих достижение ощутимых экономических результатов и быстрый отклик на изменение конъюнктуры ринка. Основной комплекс возникающих при реализации этого процесса задач включает выбор продукции, технологий и оборудования, удовлетворяющих инерционной части производства - кадрам и организационной структуре, и учитывает имеющиеся ограничения разнородного характера.

Организацию работ по развитию предприятия предлокено описывать в виде концепции "постоянно развиваемого предприятия", в рамках которой предприятие представляется как автоматизированная производственная система (АПО), предназначенная для реализации комплекса проектов (изделий, услуг и т.н.). Основными составляющими концепции являются спецификация целей проектно-ориентированного предприятия, концептуальное ' проектирование предприятия, многопроектное стратегическое планирование развития предприятия, .ситуационное многопроектное планирование и управление, предприятием. В качестве бвзовой компоненты АПС, обеспечивающей

реализацию данной концепции, предложено создавать автоматизированные системы паучник исследований развития предприятия, для которых 01гределены их системное окружение, функции, методологические основы построения.

Проанализирована новая технология сквозного инжиниринга -совмещенное проектирование производственных систем (С-технология), получившая распространение в развитых странах и основывающаяся на современных компьютерных технологиях. С-технология позволяет ее пользователям сократить сроки разработки и изготовления продукции и повысить ее качество при минимальных затратах. В ее основе лежит идея одновременного проектирования объекта и процессов его изготовления и сопровождения,' координируемого специально создаваемой для этой цели группой висококвалифииированинх разнопрофильных специалистов.

По оценкам специалистов, величина затрат на концептуальное проектирование составляет до 3£ от обдай величины затрат в течение жизненного цикла объекта, а правильность принятых на этой стлдвд решений во многом определяет эффективность проекта в целом, так как на ней закладывается до 75% стоимости объекта. Для нее характерно требование информационной интеграции пользователей и координация их совместной работн, что обусловливает необходимость построения систем концептуального проектирования- в виде систем групповой поддержки принятия решений (СППГ), субъектами которых являются руководитель проекта; эксперт и аналитик (исследователь). Использование С-техиологии на начальной стадии, жизненного цикла -стадии концептуальиого проектирования предприятия - 'позволяет сформировать концепцию системы "изделие - технология - оборудование", наиболее полно удовлетворяющую существующим в рамках предприятия ограничениям и потребностям рынка.

К типовым задачам концептуального проектирования АПС относятся задачи выбора состава элементов системы и связей меаду ними, выбора для каждого элемента системы концепции или типового решения его реализации и проверки допустимости комплексирования выбранных решений в единый проект.

• Фундаментальной проблемой' проектирования является удовлетворение ограничений. Традиционно процедура анализа выполнимости ограничений используется в задачах с постоянным набором ограничений. При многоаспектном проектировании АПС (проектирование с

точки зрения производительности, конфигурирования и размещения, обеспечения сф^ективной загрузки оборудования и т.н.) часто необходимо решать динамическую задачу удовлетворения ограничений, когда "прикладываемый" набор ограничений (сеть ограничений) зависит от аспекта проектирования. В качестве таких ограничений выступают качественные ограничения, описываемые в виде продукционных правил, и количественные ограничений.

Показана возможность реализации типизированщх комплексов задач концептуального проектирования АПС - генерирующее проектирование (задачи выбора оборудования и конфигурации новой системы), "частичное" проектирование (задачи выбора оборудования и комплек-сирования его в заданную систему) и пространственный вывод (задача размещения оборудования) в терминах задачи удовлетворения ограничений .

Данная задача в терминах теории сетей формулируется следующим образом. Дана сеть, вершинами которой являются переменные, дугами - отношения или ограничения над переменными, с каждой вершиной ассоциировано множество областей значений. Требуется определить вектора значений переменных, которые удовлетворяют ограничениям. Известно, что задачи данного класса являются NP-полными и могут быть эфХектиьно решены только с учетом особенностей проблемной области, позволяющих снизить сложность процесса проектирования.

Глава 2j_ Во второй главе рассмотрена методология концептуального проектирования АПС, основанная на использовании единой модели информационной базы.

Анализ возможных вариантов организации СППР, основанных на знаниях, показал, что наиболее приемлемым является построение их в классе систем, создающих модель объекта и использующих модели ограничений для описания знаний проблемной области.

Сформулированы основные составляющие методологии концептуального проектирования АПС, а именно: (1) спецификация требований, осуществляемая с помощью технологии функционального развертывания показателей качества проекта; (2) методы выбора концепций -эффективные подходы для выбора лучшей концепции построения АПС; (3) аксиомы проектирования - глобальные принципы, которые приводят к "правильным" решениям; (4) правила проектирования - систематизированные правила положительного практического опыта.

Сформулированы основные принципы оценки научно-технического уровня АПС, а именно - обозримость, сравнимость и многокрите-риальность. Предложено структурировать показатели на классификационные и оценочные, для взвешивания значимости последних выбран метод анализа иерархий (метод Т.Саати) как метод, интегрирующий в себе знания экспертов и математически обоснованный подход к решению сложных проблем.

Выбор согласованных решений (концепций) реализуется в классе методов с обратной связь». В качестве механизма реализации обратной связи принят механизм, основанный на изменении индивидуальных предпочтений в результате предъявления эксперту групповой оценки. В рамках метода количественные атрибуты оцениваются с использованием предельного значения функций, а качественные - с использованием функции пессимистического агрегирования нечетких оценок экспертов.

В основе формирования вектора решений лежит аддитивная функция предпочтения (полезности) эксперта <рк, использование тоторой позволяет представить предпочтение группы экспертов <р в форме аддитивного взвешивания индивидуальных полезностей. Для учета влияния группового решения на индивидуальное предпочтение в Функцию предпочтений эксперта (<р^) введен атрибут "групповая оценка" (»» <рв), где » - важность мнения группы для эксперта;

3 случае совпадения ранжирования альтернатив и для всех экспертов группы имеем полностью согласованное решение. В связи с тем, что в процессе проектирования ищется не одно решение, а некоторое упорядоченное подмножество (подлостью согласованное решение и 2-3 ранжированных решения, наиболее близких к нему, или 2-3 наилучших частично согласованных решения), введено понятие Е-согла-сования. Оно означает совпадение ранжирования первых Е-альтернатив в групповом и индивидуальных ранжированиях. Остальные-альтернативы могут иметь несовпадающее ранжирование, но все они следуют за альтернативами из Е-согласования.

Проанализированы основные методы повышения эффективности процесса удовлетворения ограничений, как процесса проектирования. Оки сгруппированы в три блока: структуризация ограничений, оценивание ограничений и разрешение конфликтов кевду ограничениями. К первой груше отнесены механизмы упразднения избыточности ограничений, построение интегральных ограничений, построение иерархии

ограничений, структуризация ограничений в проблемно-ориентированные блоки (позадачно, поаспектно) и приписывание им условий начала и завершения действия, формирование эвристик для управления ограничениями. Ко второй группе отнесены способы оценивания ограничений - на основе экспертных оценок, на основе оценки антрогши переменных сети до и после введения ограничения, на основе оценки влияния переменной ограничения на другие переменные сети ограничений. В рамках третьей группы использована теория полезности, позволяющая взвешивать значимость удовлетворения ограничения для достижения глобальной цели, в том числе с учетом контекста.

На основе принятых утверждений об организации процесса концептуального проектирования АПС, а именно: об иерархичности процесса, о комбинированной стратегии развития решений ("сверху-вниз" и "снизу-вверх"), о много критериальное™, многоальтерна-тивности и многоаспектное™, в качестве базовых компьютерных технологий проектирования ьибраны объектно-ориентированная технология построения СППР и основанные на знаниях технологии построения моделей. На основе данных технологий предложено строить систему многоаспектного концептуального проектирования AUG как многоагеитиу» систему с общей инфэрмационной базой (ОКБ).

Пусть Us - множество предполагаемых пользователей ОКБ,

которые могут быть объединены в п групп Us1 с Us, 1 - 1..... п.

Агент Us± использует множество знаний и данных, связанных общим функциональным контекстом - аспектом (набором требований, целей и типовых решений). Us1 использует базу данных и базу правил, образующих аснектную информационную базу (AVffi) А . В Ах имеется два типа фактов: локальные, которые хранятся только в At, и внешне определенные предикаты (ВОН), которые могут быть получены из АИБ других аспектов, но используются аспектом USj.

Рассмотрение возможных механизмов интеграции А'ЛБ при решении задач концептуального проектирования АЯС начнем с процесса решения локальных задач. В простейшем случае локальная задача может быть решена с использованием только АШ5 и части ОИБ, связанной с локальными фактами рассматриваемой АИБ. Другими словами, блок логического вывода работает только с локальными правилами и даттми, которые являются элементами АИБ, не включенными в ВОП.

Задачи интеграции возникают в том случае, когда требуется использование, как минимум, еще одной АИБ. Решение локальной зада-

чи продолжается до тех пор пока не найден ВОП, для вычисления которого требуется "помощь" другой А11Б. При этом в зависимости от способа использования ВОП будем различать делегируемые и разделяемы.; задачи. В нервом случае задача решается другой АИБ без последующего участия Л1? а решение возвращается в нее как элемент данных. Такие задачи возникают в многопользовательских системах с ОИБ, разделяемой на АИБ по функциональному принципу (автоматизированное рабочее место - технолога, плановика, проектировщика трянспоргно-складской системы и т.п.). Во втором случае задача Формулируется в терминах-ВОН в А1, но не может быть делегирована, так как требует для своего решения и собственных знаний. ВОП, по данному выше определен!!», является структурой, к которой правила непосредственно не применимы, поэтому разделяемая задача может возникнуть, если некоторые, но не все данные или знания не доступны в

В качестве базовой организации процесса проектирования АПС принята схема, в которой окончательное решение задачи синтезируется из локальных решений с использованием координации (управления) через данные» передаваемые в динамические области "классной доски". Схема имеет вид: (1) знания предметной области и знания об ограничениях (требования пользователя и т.п.) передаются каждому агенту; (2) какдай агент решает закрепленную за ним задачу; (3) локально эффективные решения передаются заинтересованным агентам в динамическую область сбора конфликтных (несовместимых) результатов; (i) после завершения цикла формирования динамической области критический результат готовится к рассылке по .заинтересованным агентам для анализа; (5) весь процесс повторяется до достижения глобально эффективного решения (Е-согласования ревюний).

Глава 3^ В третьей главе рассмотрены модели знаний проблемной области и показана возможность интеграции их на основе единой модели - сети ограничений, описываемой в виде графов зависимостей.

Одной из основных методологических задач концептуального проектирования АПС является формализация знаний о рассматриваемой проблемной области. Знания подобного рода часто представляются в виде семантических моделей проблешой области (МПО) и содержат в себе информацию о предметной области ШрО) - структуре объекта

проектирования - и о задачах, решаемых в проблемной области, -структуре процесса проектирования.

Элементарные понятия Про с точки зрения процесса проектирования являются влементарнши объектами проектирования ООП), при этом любой ЭОП характеризуется следующей структуризацией атрибутов:

ЭОП = / <имя Э0П>, скласс Э0П>, <тип ЗОП> /;

класс ЭОП = <список ссылок связанных с ним классов Э0П>;

тип ЭОП = <список атрибутов>.

¡Слассу ООП соответствует имя элементарного понятия ПрО, в нашем случае это "Основное технологическое оборудование (ОТО)", "Транспортная система (ТС)" и т.п. Типу ЭОП соответствует классификационный признак ЭОП, например, в рамках класса "ОТО" это тип станка - токарный, сверлильный, сверлильно-фрезерный и т.п., в рамках класса "ТС" - робокар, телъфершй робот, конвейер и т.п. Каждому типу ООП соответствует свой набор атрибутов.

Построены структурная и семантическая модели ПрО, при зтом показано, что модель предметной области "Автоматизированная производственная система" имеет иерархическую структуру. На данной структуре заданы также ассоциативные отношения "быть согласованным" и "предшествовать". Сформулированы основные виды взаимосвязей между переменными проектных решений.

Построены структурная и семантическая №0, в первой предложено использовать три уровня описания - предметный, алгоритмический и программный. Во второй модели определены наборы используемых понятий, типизированные на три класса - "Объект", "Процесс" и "Условие", и заданы иерархические ("часть - целое", "быть экземпляром") и ассоциативные ("быть согласованным", "предшествовать", "быть связанны«'') отношения.

В соответствии с вышеизложенным для каждого уровня описания МПО имеем свою сеть Ба (а = Т73) с тремя видами вершин ("Объект", "Условие" и "Процесс"), обладаниях всеми свойствами относящихся к ним классов понятий. В работе определены основные свойства этих сетей, позволяющие осуществить решение ряда задач СППР, а именно: проблемно-ориентированную настройку, автоматизацию постановки проектных задач, организацию диалога, планирование и управление процессом проектирования.

В связи со структурированностью АПО как объекта исследования и типизацией решений предложено для описания проектных решений использовать фреймовые модели. Введена структуризация переменных типовых решений на четыре группы, соответствующие структурному, технологическому, эксплуатационному и экономическому аспектам. На основе дчнного подхода разработаны фреймы основных проектных решений, соответствующих трем фазам концептуального проектирования "спецификация - формирование технологии - формирование технологического комплекса". В целях снижения требований к объему памяти и повышения оперативности принятия решений в процессе проектирования для описания типовых проектных решений использованы фреймы "минимального описания".

Понятие "аспект" предложено описывать как пару, задающую универсум используемых понятий и возмокные экстенсионалы понятий. В качестве средства представления аспекта ив1 принята нотация аспектной информационной Сазы как сети ограничений:

А1 = «V »1. V'

где У1 = у , ..., уш ) - множество переменных, Б1 = «

1

« 1>1г « ... - ... • = - - множество значений

переменных, С^ = <сц» ^г- •••• с1к5 ~ множество ограничений, связывающих значения переменных из У1.

В качестве модели многоаспектного описания АПС предложена модель, интегрирующая в себе концепцию аспекта, основанную на модели сети ограничений (для придания гибкости и открытости модели при выводе и распространении ограничений), и 'механизмы объектно-ориентированного программирования (для повышения универсальности описания модели). В результате имеем модель вида:

Мс = *„.....*,П> ■•• <Ап' .....*т>]-

А1 - аспект, ?1к - функция преобразования из аспекта А1 в Ак. Р1± - тождество.

Преобразование: Р.. : » V. . = Е-. —«• > V., = К,, , 1к 13 и 1 = 1 к1

где у±, 3 = 1,... , с у^ = Ец есть тожество

= 6и • •'•• " еш 5 ' еи ( К0Т0Р°е является

помеченным декартовым произведением, построенным на структуре DjJ. Терм Ер обозначает набор точных значений D^.

1J N,

Ограничения; Оч : » v., = —► Boolean = (true, Ialse).

1 J=t uij

Экземпляр: <dt.....dn>, где dt = <A±, (v1( = ......^

e1}J)> является описанием в аспекте А^

Предложенная модель основывается на следующих положениях: механизм наследования объекта характеризуется наследованием аспектов объекта (наследование атрибутов и ограничений на их значения); механизм наследования ограничений при межуровневом преобразовании характеризуется наследованием ограничений на модели объекта (ужесточение ограничений сверху-вниз).

В качестве базовой модели представления знаний предложено использовать многоуровневую логику С.Ошуги, позволяющую интегрировать механизмы наследования и дедуктивного вывода на многоуровневых семантических сетях. Показана достаточность этой логики для описания №10 в виде аспектно-ориентированных сетей ограничений. Для спецификации модели проблемной области предложено использовать гра$ы зависимостей, позволяющие описывать локальные, делегируемые и разделяемые задачи проектирования.

Глава В четвертой главе разработаны компьютерная технология концептуального проектирования АПС, ориентированная на технологию удовлетворения ограничений, и соответствующие ей логические и вычислительные модели.

Разработан метод, синтеза структурированного объекта из типовых решений, основывающийся на описании объекта синтеза в виде сети ограгапешй), а типовых решений в виде артефактов, накладываемых на ату сеть, и заключающийся в использовании комбинированной схемы распространения ограничений, построенной на базе схемы "сеть ограничений - области переменных - артефакты" и схемы "артефакты - области переменных - сеть ограничений".

Описанный метод предложено реализовызать с помощью компьютерной технологии, общая схема которой приведена на рис., используя структурную модель вывода вида:

<Н,Н,Рг1,Рг2,РгЗ,1>, где М - структурная модель объекта проектирования (ОП); И конечное множество внешних требований; Рг1 - множество правил

Спецификация требований

.'[переметая у.

Переменная

База знаний

Модель совместимости решений

Переменная V,

Переменная V

Требование

Решение

Ошибка

Механизм

вывода

Распространение ограничений

компаратор

Выбор и упорядочивание

Модель проектного решения

Элемент Ал: зте] Ш8' 'ИВЫ

База данных типовых решений

илемент У

Элемент X

Переменная ".

[Переменная у3|

Рис. Общая схема компьютерной технологии концептуального проектирования АПС

определения типов проектных решений для отдельных элементов ОП в зависимости от внешних требований; Рг2 - множество правил согласования (конструктивной, технологической и пространственной) типов решений для отдельных элементов; РгЗ - множество правил предпочтения значений атрибутов решений; I - правила вывода модели объекта проектирования.

В структурной модели ОП каждый литерал (вершина) сети ограничений в соответствии с введенной структуризацией характеристик типовых решений отнесен к одному из следуюцих типов литералов, сформированных по признаку уровня иерархии описания типового решения и структуризации атрибутов: литерал типа К - класс объет^ литерал типа I, - тип объекта, литерал тина О - имя типового решения, литерал типа Бг - структурный признак решения, литерал типа 0 - качественный признак решения (для признаков технологической группы - 01, эксплуатационной - 02, экономической - 03), литерал типа N - количественный признак (аналогично типизации 0 - N1, N2, Ю), литерал типа Н - иерархическая связь между двумя объектами (Н1 - "честь-целое", Н2 -"быть экземпляром"), литерал тиля Аз - ассоциативная связь между двумя и более объектами, литерал типа X - &лемент БД.

Требования описываются в виде ограничений, которые должны быть удовлетворены в окончательной модели ОП, и представляются в виде предикатов. В левой части ограничения содержатся условия, мри которых оно вступает в силу. Правая часть представляет собой суть налагаемых ограничений, описываемых структурой вида:

Имя (используется как ссылка на требование): Мас1г1пе_1оо18_соа1 Атрибут (свойство проекта): 1Дт1Л_со81;

Объект: МасМпе_1оо1в

Оператор (специфический тип сравнения): = (18 equal го) Цель (требуемое значение атрибута): ■ 20.000.000 (руб)

Точность цели (допустимое отклонение): 5 (Ж)

Дедуктивная модель концептуального проектирования АПС основывается на использовании ряда введенных нами правил, аксиом и эвристик, в том числе правил: (П1) каадый элемент АПС реализует заданное множество операций (функций); (Щ) связь мекду двумя элементами определена вместе с системой правил согласования признаков элементов денных типов; екском: <АК) проекпше решения

совместимы, если соотьетствущие им ООП связаны, а значения атрибутов их соединения совместимы: эвристик: <0п) наиболее близкими (в смысле взаимозаменяемости) решениями являются решения, относящиеся к одному типу ООП и имеющие наиболее близкие значения одноименных атрибутов.

общая стратегия дедуктивного быводо проектного решения основывается на стратегии удовлетворения ограничений "сверху-вниз". которая предполагает определение последовательности удовлетворения ограничений, соответствующих: проектной задаче, аспектам задачи, а также структурных, качественшх и количественных ограничений. Структурные и качественные ограничения разрешаются на основе дедуктивного вывода; количественные - на основе численного поиска, базирующегося на методах оптимизации, что потребовало создания соответствующих вычислительных моделей. В случав, если задача не может быть решена, используется следующая иерархия ослабления ее постановки: расширение областей переменных, расширение областей ограничений, удаление переменных, удаление огратмений.

Частичное упорядочивание ограничений и переменных основы-ваотся на ранжировании литералов в соответствии с их местом в иерархии описания ® « н значимостью для обоснованности принимаемых решений.

Каждому литералу (ограничение, переменная) в модели присвоена глубина, которая характеризует уровень детализации информации, описываемой данным литералом. Глубина используется при осуществлении стратегии "сверху-вниз", ггри этом приняты следующие 'правила определения глубины: (1) К, Ь, 0, зг, 0 и Н-литералы связаны с их объектами глубиной 0; (й) Н1-литерал связан с исходным объектом глубиной 1, 112 - глубиной 2; (3) Ав-литерал связан с самым глубоким из общих предшественников объектов данного литерала, глубина его равна максимальной длине путей, соединяющих предшественника с объектами; (4) глубина литерала- X есть длина пути, соединяющего наивысший в иерархии объект с объектом X.

Набор литералов, имеющих глубину п в модели, определяется как набор литералов, связанных с глубиной 3 с объектом, имеющим глубину п-.) в модели (3 =0, 1, ..., п).

В соответствии со стратегией вывода "сверху-вниз" последовательные уровни детализации определяются глубиной, а последовательность удовлетворения ограничений на уровне детализации -

упорядоченностью аспектов и условиями применения ограничений. В соответствии со значимостью аспектов литералам типа St, Q и N приписаны коэффициенты их значимости. Они упорядочены следующим образом (по мере убывания значимости): <St>, <Q1, N1>, <02, N2>, <Q3, ГСЬ.

Для спешфикации процесса вывода предложено использовать динамические rpatfw зависимостей, описывающие аспектко-сриентиро-вданую структуризацию динамических сетей ограничений и позволяющие с различной степенью детализации описать взаимодействие локальных (агентных) сетей ограничений в процессе поиска рациональных проектных решений. Граф содержит один тип вершин (вершины согласования) и два типа дуг - дугу управления и дугу согласования. Вершинам соответствуют ВПО локальных сетей ограничений, являющиеся разделителями. Дуга управления показывает, что первым решается блок ограничений в вершине-источнике, а затем в вершине-приемнике. Дуга согласования представляет набор переменных, направляемых на согласование в ОИБ. Показаьо, что концептуальное проектирование АПС может быть однозначно специфицировано в виде динамического графа зависимостей.

Одной из основных составляющих предложенной технологии (см. рис.) является модель совместимости решений, позволят,ая оценить, насколько принимаемое решение удовлетворяет требованиям, предъявляемым к системе в целом. Б основу модели положены свойства соединения ЭОП (симметричность и цепустота пересечения значений переменных соединения) и понятие порога совместимости ЭОП, а также механизм учета иерархичности ОГК

Логические модели концептуального проектирования АПС специфицированы средствами языков логического программирования Пролог и логического программирования ограничений CIT(R). В отличие от Пролога, позголягацего реализовать лить схему "генерация вариантов - проверка ограничений", язык CLP(R) является более эффективным для решения комбинаторных задач в силу возможности организации вычислений по схеме "определение области ограничений - генерация вариантов".

Разработаны логические модели синтеза - модель синтеза конфигурации объекта проектирования на основе типовых решений, основывающаяся на предложенной дедуктивной модели, и модель

синтеза схемы размещения оборудования, основывающаяся на комбинировании структурных и пространстьешшх ограничений.

Первая модель специфицирована средствами стандартного Пролога и позволяет осуществить выбор типов оборудования АПС и структурно-компоновочной схемы, имеющей трехуровневую структурную модель "система - рабочее место - оборудование". Описание группы правил комплексирования включает: идентификатор блока; тип правил, определяемый вариантом задания совместимости концептуальных решений (перечисление совместимых решений или исключений); список элементов объекта, входящих в данный блок правил, и список имен атрибутов объекта, влияющих на совместимость концептуальных решений рассматриваемых элементов (порядок атрибутов в списке определяется правилами предпочтения).

Вторая модель специфицирована средствами ШЧй) и позволяет определить размещение единиц технологического оборудования в выделенных зонах с учетом количественных и качественных (структурных) ограничений. Генерируемые егеш размещения должны удовлетворять следующим ограничениям: (1) каждая единица оборудования долгаа бить размещена в одну элементарную зону; (2) каадая группа оборудования должна быть размещена либо в элементарную зону, либо распределена в смежные зоны; (3) суммарные требования по площади для единиц оборудования, размещенных в элементарную зону, не дол&ны превышать площади данной елементарной зоны; (4) суммарные требования по площади для групп оборудования, размещенных в смежные зоны, не должны превышать общей площади элементарных зон, являющихся смежными.

Для задания соответствия между едшшцвми оборудования и группами, 'с одной стороны, и элементарными и обобщенными зонами, с другой, используется предикат ЬЩх.^, Ук1). 1 « 1к. 3 ( который означает, что единица оборудования 1 размещается в элементарную зону 3 и при этом содержащая данную единицу группа к размещается в зону 1, включающую в себя элементарную зону Д. Суть подхода к решению задачи состоит в том, что сначала генерируются всевозможна варианты пар (х^, Ук1_). удовлетворяющие структурным ограничениям (1) и (2), для которых затем проверяется выполнимость пространственных ограничения (3) и (4).

Разработаны модели решения оптимизационных задач проектирования на базе интеграции технологических знаний и формальных

методов - модель выбора оборудования обрабатывающего комплекса (010, сформулированная как задача дискретного ¡программирования и учитывающая качественные ограничения и эвристики предметной области, и модель определения загрузки оборудования.

При постановке этих задач принят ряд технологически обоснованных- допущений: продолжительность процесса обработки для некоторого типа операции не зависит от типов элементов ОК; суммарное время простоя взаимозаменяемых единиц ОК вследствие ожидания деталей и переналадки, а также фонды их рабочего времени •¡тличаются незначительно; технологический маршрут обработки деталей но оказывает существенного влияния на суммарную трудоемкость и стоимость обработки и т.п.

При решении первой задачи используется ряд эвристических правил: состав ОК должен обеспечивать максимальную концентрацию операций; ОК должен обеспечивать максимальное использование возможностей его единиц; ОК должен обеспечивать реализацию альтернативных маршрутов изготовления; при выборе состава ОК следует стремиться к его максимальной однородности.

При решении второй задачи для списания функционирования АПС используется подход, основанный на представлении объекта исследования в виде композиции автоматной (структура АПС) и ацикличной (технологические процессы) сетей Петри. В этом случае сетевая модель АПС имеет вид:

FN = (Т, Р. V, V; Г, Р+, W+, Г, Z, В, SQ), где Т и Р - коночные непересекающиеся множества переходов и позиций сети, соответствующе (обрабатывающим и транспортным) элементам и буферам АПС; V и и - конечные непересекающиеся множества атрибутов переходов и позиций сети, соответствующие типам операция и состояниям деталей; f" s р . i и р"1 е I . р -отношение инцидентности Т и Р; = U > V и W* е v ■ U - входная и выходная функции преобразования атрибутов; Z s т » V - отношение совместимости, определяющее возможность выполнения определенных операций конкретными элементами АПС; В: Z —► (N определяет "стоимость" выполнения операций (время выполнения операции, стоимость, затрата на транспортировку и т.п.), - начальное состояние сети FN.

В контексте сетей Петри задача определения загрузки оборудования заключается в нахождении количества срабатываний переходов

сети FN, необходимого для перевода сети из- начального состояния п целевое. Рассмотрены три наиболее распространенные формулировки задачи загрузки: минимизация общей стоимости изготовления, минимизация транспортировок, максимизация баланса загрузки оборудования. Задача решена с помощью метода комбинаторной оптимизации, основанного на анализе t-итариантов сети.

Для оценки динамических показателей используется анимационное моделирование АПС, интерпретирушее объект исследования в терминах временных сетей Петри, а задачу исследования - как определение последовательности состояний сети Петри (расписания Функционирования АПС с учетом эвристик поиска на дереве решений), обеспечивающей заданные ограничения и учет неформализуемых ограничений пользователя за счет механизма управления бэктрекингом на дереве решений.

Глава 5. В пятой главе рассматривается СППР для перепрофилироват!Я ггредегриятий, разработанная под руководством и при участии автора, а также 1гримеры ее практического использования .

На основе концепции постоянно развиваемого предприятия и разработанных методов и моделей формирования рациональных вариантов структурно-компоновочного построения. АПС разработана методика Формирования стратегии развития предприятий и дерево поддержки принятия pemeimft для различных ситуаций развития (реконструкция, перепрофилирование, техническое перевооружение). Данная методика была реализована в рамках СППР "Перепрофилирование" для поиска альтернативных вариантов перепрофилирования машиностроительного предприятия как частного случая решения задачи концептуального проектирования АПС (при наличии дополнительных ограничений на проектные решения со стороны действующего производства).

СППР "Перепрофилирование" включает в себя: базу моделей (проектных процедур, реализованных в виде независимых программных модулей); систему управления вызовом и исполнением проектных процедур (диалоговый монитор, реализованный на основе технологии меню); БД, обеспечивающую информационную интеграцию процесса проектирования и хранение нормативно-справочной информации■

В. системе выделяется три категории пользователей: руководитель (координатор работ) и специалисты - эксперты и

аналитики, привлекаемые руководителем к решению конкретной проблемы (задания). Для каждой категории пользователей реализованы соответствующие автоматизированные рабочие моста, обеспечивающие решение локальных и делегируемых задач.

Основными моделями, используемыми в СГП1Г, являются: (1) модель подготовки технического задания, предназначенная для формирования исходных данных на исследование АЛС; (Р.) модели технологического назначения, предназначенные для работы с обобщенными технологическими маршрутами изготовления деталей/ изделий, выбора оборудования, назначения операций на оборудование, выработки рекомендаций по структурно-компоновочному построению АПС: (3) модель определения эффективных (Парето-онтимальных) вариантов решений, используемая для еыбора проектных решений; (4) программа имитационного моделирования, предназначенная для анализа динамики вариантов АПС и определения их динамических показателей (коэффициентов загрузки оборудования, длительности изготовления программа и т.п.).

Ич<2ормашюнная база СППР включает в себя четыре основных комплекса БД - исходные, служебные, локальные, коммуникационные. Интеллектуальная поддержка осуществляется на основе более 300 технологических правил, а также визуализации решений. Интерфейс пользователя организован с помощью меню-анкет и иерархических экранных форм. Система реализована на многомашинном комплексе, включавшем машины класса IBM PC AT с использованием в операционной системе DOS сред программировании Turbo (С, Pascal, Prolog) и FoxPro, в операционной системе UNIX System V языка логического программирования ограничений CU4R).

Фрагмента разработанной СППР были использованы при решении ряда практических задач и показали свою эффективность, в частности, при разработке автоматизированной системы оценки качества научно-технической продукции, изделий и технологий двойного назначения; при разработке проектов технического перевооружения ПО "Эскалатор" и Главного центра автоматизированной системы гидрометеорологического обеспечения ВМФ России; при разработке концепции информационной среда параллельного проектирования машиностроительной продукции в С.-Петербурге.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Совокупность сформулированных и обоснованных в диссертационной работе положений, а также ее практические результаты представляют собой решение крупной научно-технической проблемы, имеющей важное народно-хозяйственное значение. При этом в работа получены след,умше результаты.

1. На основе предложенной концепции "постоянно развиваемого предприятия" разработана компьютерная технология концептуального проектирования автоматизированных производственных систем, ориентированная на технологии совмещенной разработки систем "изделие-технология-оборулование" и основанная на модели технологических знаний, представляемых в виде аспектно-ориентированных сетей ограничений. Сформулирована цркнцикц оценки научно-технического уровня производствеиных систем как многоцелевых и не имеющих достоверных описаний систем-аналогов, проведена структуризация их характеристик и введены показатели эффективности их Функционирования.

2. Разработан метод организации процесса концептуального проектирования автоматизированных производственных систем, осно-« ванный на построении многоагентных систем поддержки принятия решения с динамической информационной базой общего доступа, организованной по технологии "классной доски", и позволяющий решать локальные, делегируемые и разделяемые задачи. Для описания проблемной области разработаны аспектно-ориентированные сети ограничений, представляемые с помощью динамических графов зависимостей на трех уровнях описания модели проблемной области (предметном, алгоритмическом и программном). Данный подход к организации процесса проектирования позволяет повысить его эффективность на стадиях проблемно-ориентированной настройки системы проектирования, постановки проектных задач и организации диалога с пользователем, а тепа» при планировании и управлении процессом проектирования за счет интеграции аспектных знаний.

3. На основе предложенных аспектно-ориентированных сетей ограничений разработана модель многоаспектного описания проблемной области "Концептуальное проектирование автоматизированных производственных систем", обеспечивающая за счет интеграции механизмов объектно-ориентированного программирования и логического программирования ограничений более высокий уровень универсальности.

гибкости и открытости мололи по' сравнению с известными -моделями представления знаний.

4. Разработаны теоретические основы (основные правила, аксиомы и гипотезы) концептуального проектирования автоматизированных производственных систем, позволившие описать этот процесс как дедуктивную систему.- Предложен язык задания требований и модель согласования проектных решений, описываемая как многоаспектная модель удовлетворения ограничений. Средствами языков логического программирования Пролог и логического программирования ограничений СЩЮ получены исполняемые спецификации логических задач концептуального проектирования [производственных систем, допускающие реализацию на большинстве типов современных ЭВМ.

5. Разработаны вычислительные модели структурного синтеза автоматизированных производственных систем (задачи выбора типов и загрузки оборудования;, основанные на интеграции технологических знаний и методов комбинаторной оптимизации, что позволило сократить трудоемкость решения задач во счет сокращения пространства поиска и задания порядка исследования допустимых решений. Для оцэнки динамических показателей решений разработана технология анимационного моделирования, основанная на использовании стратегий поиска пути с возвратом на дереве решений и эвристических правил ьыбора наиболее предпочтительного шага, при этом реализован механизм управляемого пользователем бэктрекинга, позволяющий более адекватно использовать практический опыт пользователей в процессе исследования.

6. На основе разработанных методов и моделей концептуального проектирования автоматизированных производственных систем иод руководством и при участии автора создана система поддержки принятия решений при перепрофилировании предприятий, состоящая из автоматизированных рабочих мест руководителя проекта, эксперта и аналитика и позволяющая решать локальные и делегируемые задачи. Данная система была использована при выработке рекомендаций по перепрофилированию промышленных предприятий Сеьеро-Запалного региона страны в С.-Петербургском финале Центрального научно-исследовательского института экономики и конверсии военного производства, при решении задач по разработке концепции построения автоматизированных производственных систем машиностроительного предприятия (ГО "Эскалатор")' и разработке концепции технического

перевооружения Главного центра автоматизированной систем« гидрометеорологического обеспечения Военно-Морского Флота России, при формировании требований к оборудований и. технологиям во Всероссийском научно-исследовательском институте, сертификации Госстандарта России. Эффективность использовании при атом методов и моделей определяется повышением производительности труда пользователей и качеством принимаемых решений.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Лескин A.A., Смирнов A.B. Методика системотехнического синтеза технологических комплексов ГНС // Конструктивно-техиологичес-кие аспекты повышения а^фективности механосборочного производства в приборостроении: Тоэ. докл. - Севастополь, 1985. -С. 11-12.

2. Смирнов A.B. Разработка и исследование алгоритмической модели технологического синтеза ГПС // Совершенствование технологии проектирования в строительстве, энергетике, машиностроении на основе САПГ: Тез.докл. Гесп. науч.-техн. конф. - Фрунзе, 1985. - С. 56-57.

3. Лескин A.A.. Смирнов A.B. Метод технологического синтеза гибких производственных систем: ИЛ. - Л.: ЛенШТИ, 1985. -N 966-85.- - 3 с.

4. Лескин A.A., Смирнов \.В. Системотехнический синтез интегрированных производстве»« «х комплексов: ИЛ. -Л.: ЛенЩГГИ, (985. -N 1053-05. - 4 с.

5. Смирнов A.B. Об одном подходе к определению укрупненной компоновки технологических елементов гибких производственных систем // Проблемы автоматизации в научных и производственных процессах. - М.: Наука, 1935. - С. 174-177.

6. Пономарев B.W., Лескин A.A., Смирнов A.B. Принципы автоматизированного технологического проектирования ГПС // Rechnerge-atuetzte Fertigungstechnik: Тез. докл. 10 научн. сем. - Гаус-сиг, ГДГ, 1985. - Т. 1.-С. 1-13.

7. Лескин A.A., Смирнов A.B. Принципы оценки научно-технического уровня интегрированных производственных комплексов // Анализ и оптимизация технико-экономического уровня производства: Тез.

докл. Всесоюзн. совещ. - Ереван; М.: ГКНТ-ВНИИПОУ, 1986. -С. 39-44.

8. Смирнов A.B. Задача оптимизации последовательности выбора технологического оборудования гибких производственных комплексов // Методы и системы автоматизации в задачах науки и производства. - М.: Наука, 1986. - С. 212-213.

9. Пономарев В.М., Лескин A.A., Смирнов A.B. Модели антоматизиро-ванного синтеза оптимальных технологических комплексов гибких производственных систем // Методы и системы автоматизации в задачах науки и производства. - М.: Паука, 1986. - С. 206-212.

10. Смирнов A.B. Организация базы знаний • САПР технологических комплексов ГПС // Логическое управление . в промышленности: Тез.докл. IX Всесоюзн. симп. - Ташкент, 1986. - С. 100.

11. Интегрированные производственные комплекси. Концепция /

B.С.Герст, А.Н.Домярацкий, В.М.Пономарев, А.В.Смирнов и др.: Метод, материалы. - Л.! ЛЩ АН СССР, 1986. - 32 с.

12. Эскизное проектирование интегрированных производственное комплексов / В.М.Пономарев, А.А.Лескин, А.В.Смирнов и др.: Метод, материалы. - Л.: ЛЩ АН СССР, 1986. - 48 с.

13. Лескин A.A., Гоманов Г.В., Смирнов А.В; Автоматизация решения задачи выбора технологического оборудования ГПС // Per Beitrag der Wissenschaften zur automatisierter bedienarmen Produktion: Тез. докл. Мекдунар. научн.-техн. конф. - Карл-Маркс-Штадт, ГДР, 1986. - С. 105-103.

г4. Пономарев Б.М., Лескин A.A., Смирнов A.B. Проблемы автоматизации технологического синтеза ГПС: Тез.докл. X Всесоюзн. соЕещ. по проблемам управления. - Алма-Ата; Москва, 1986. - Кн. 2. -

C. 170-171.'

15. Лескин A.A.,- Пономарев В.М., Смирнов A.B. Системное технологическое проектирование IM // Системное проектирование интегрированных производственных комплексов / Под.общ. ред. В.Ы.Пономарева. - Л-.: Машиностроение, 1986. -С. 57-98.

16. Автоматизированное вскизное проектирование ГПС / В.М.Пономарев, К.И.Богданов, .А.В.Смирнов и др. // "ИНФ01ШТИКА-87": Тез. докл. Ш Всесоюзн. конф. по актуальным проблемам информатики и вычислительной техники. - Ереван, 1987. - С. 245-24G.

17. Гибкие производственные системы. Типовые формы документов / Ю.В.Тарбеев. В.М.Пономарев, А.В.Смирнов и др.: Метод.материалы. - Л.: ЛИЦ АН СССР, 1987. - 57 с.

18. Автоматизированное проектирование ГПС. Диалоговая система ПИРС 1.1 / К.И.Богданов, В.М.Пономарев, А.В.Смирнов и др. - Л.: ЛИИАН. 1937. - 58 с. '

19. Computer-aided FM5 conceptual design system IDS 1.1 t К.И.Богданов, В.М.Пономарев, А.В.Смирнов и др. - Л.: ЛИИАН, 1987. -41 с.

20. Смирнов А.В. Анализ и синтез семантической модели АС1Ш технологических комплексов ГПС /V Автоматизация научных исследований: Тез. докл. XXI Всесопзн, школы. - Фрунзе, 1997. - С. 1ЭЭ.

21. Инструментальные средства для автоматизированного исследования и проектирования ГПС / К.И.Гюгданов, В.М.Пономарев, Г.В.Романов, A.R.Смирнов и др.: Тез.докл. IV Мевдунар.конф. по гибким производственным системам. - Москва, 1987. - С. 24-26.

22. Программные средства автоматизированного синтеза технологических комплексов ГПС / К.И.Богданов, А.А.Лескин, Г.В.Романов, А. В.Смирнов // Проблемы создания ГПС в машиностроении: Тез.докл. Респ. научн.-тех. конф, - Вильнюс, 1987. - С. 71.

23. ¡Сулинич А.С., Смирнов А.В. Информационно-логическая модель базы данных САПР технологических комплексов ГПС // Проблемы создашь программного"обеспечения комплексной автоматизации: Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. сем. - Калинин, 1987. - 4.1. - С. 77-78.

24. Смирнов А.В. Системотехнический синтез автоматизированных сборочных производств // Интегрированные производственные комплексы. - Л.Машиностроение, 1987. - 0. 10-14.

25. Смирнов А.В. Принципы организации информационного обеспечения автоматизированного технологического премирования ГПС // Интегрированные производственные комплексы. - Л,:Машиностроение, 1987. - С. 73-80.

26. Задачи автоматизированного проектирования гибких производственных систем / В.Н.Пономарев. В.И.Костельцев, Г.В.Романов, А.В.Смирнов и др. // Проблемы интегральной автоматизации производства. - Л.: Наука, 1988. - С. 5-12.

27. Смирнов А.В. Исследование алгоритмической модели технологического синтеза гибких производственных систем // Проблемы

интегральной автоматизации производства. - Л.: Паука, 1988. -С. 22-27.

28. Проблема внедрения гибких производственных систем / В.М.Пономарев, В.Л. Козловский, A.A. Лоскин, A.B. Смирнов и др. - Л.: МАП, 1983. - 208 с.

29. Диалоговая система автоматизированного эскизного проектирования ГПС / В,М.Пономарев, К.И.Богданов, А.В.Смирнов и др. // Автоматизация проектирования и программирования роботов и ГПС.

- М.: Наука, 1983. - С. 38-59.

'Ю. Инструментальные средства автоматизированного проектирования гибких производственных систем на ЕС ЭВМ / К.И.Богданов. Г.В.Романов, А.В.Смирнов, А.А.Лескин // Разработка и эксплуатация программных и технических средств в автоматизированных системах. - Л.: ЛДПТП, 1983. - С. 71-73.

31. Смирнов A.B. Методика автоматизированного исследования проектах решений при создании ГПС // Повышение производительности и качества продукции в условиях гибкой автоматизации машине- и приборостроения: Тез. докл. Озсн. науч.- техн. сем. - Севастополь, 1988. - С. 35-36.

32. Смирнов A.B. Информационные модели объектов автоматизированного технологического синтеза ГПС // Роботы и гибкие производственные системы: Тез. докл. П Всесоюзн. сем. - Москва, 1938. -С. 105.

33. Колгшшев ЮЛ1., Лескин A.A., Смирнов A.B. Методические основы оцешеи научно-технического уровня интегрированных систем автоматизации //' Автоматизация региональных технологий. - Л.:Нау-ка, 1989. - С. 87-93.

34. Концепция АС1Ш развития машиностроительного предприятия / В.М. Пономарев, А.А.Лескин, А.В.Смирнов, С.Н.Халкиопов: Тез. докл. XI Всесоклн. совет, по проблемам управления. - Ташкент, 1989.

- С. 507-508.

35. Rechnergestuetäte Projektierung flexibler automatisierte Fertigungsstsetten / V.M.Ponomarev, G.V.Romarov, A.V.Smirnov U.a. - L.: TJIAN, 1989. - 39 S.

36. Лескин A.A., Смирнов A.B. АСШ развития машиностроительного предприятия. Концепция. - Jl.: ЛИИАН, 1989. - 38 с.

37. Гусихин 0.»., Смирнов A.B. Концептуальное проектирование технологических комплексов ITC на основе, логических отношений //

Тез. докл. VI Междунар. коиф. по гибким производственным системам. - (Тула, СФШ: М.: М1МЮУ, 1989. - С. 111-112.

38. Кулинич А.О., Смирнов А.В. Концептуальное описание базы данных САПР технологических комплексов ГПС // Проблемы информационной технологии и интегральной автоматизации производства. - Л.: Наука, 1989. - С. 62-71.

39. Инструментальные средства для автоматизированного исследования и проектирования ГПС / К.И.Богданов, В.М.Пономарев, Г.В.Гома-нов, А.В.Смирнов и др. // Состояние и развитие гибких производственных систем: Тр. IV Мекдунар. конф. по гибким производственным системам. - Л.; М.: МШИПУ, 1989. - С. 08-101,

40. Лескин А.А., Смирнов А.В. Представление технологических знаний при проектировании автоматизированных производств // Тез. докл. Первого Всесоюзн. съезда технологов-машиностроителей. - Москва, 1989. - С. 50.

41. Decision support system for FMS design / K.I.BogdanoY, A.S.KulJnich, A.A.LesKln, A.V.SmtrnoY .'! Workshop on Informatics in Industrial automation. - Berlin, GDR, 1989. - P. 324-337.

42. Смирнов А.В. Разработка и использование семантической модели проблемной области "Технологическое проектирование ГПС" // Методы и средства повышения эффективности машиностроительного производства: Тез. дйи. регион, науч.-техн. конф. республик Средней Азии и Казахстана. - Фрунзе, 1989. - С. 69.

43. Leskln A.A., SmJmov A.V. Technological knowledge model for CAD FM3 // Artificial Intelligence - Industrial application: Abstracts of papers Int. Conf. - Leningrad, 1990. - P. 145-146.

44. Система автоматизированного эскизного проектирования гибких производственных систем 1МГС-1.2 / К.И.Богданов, А,А.Лескин, Г.В.Романов, А.В.Смирнов // Проблемы моделирования и автоматизированного проектирования: Тез. докл. науч.-тех. конф. "Перспективы информатики и автоматизации в Северо-Западном регионе". апрель, 1989. - Л.: ЛИИАН, 1990. - 0. 16-17.

45. Guslkhin O.U., Smlrnov A.V. Express-synthesis of the Manufacturing Systems // The Integration of Purpose Specialist's Training Systems and Automation Technical Systems of Various Purpose: Abstr. of the Int. Conf. - Moscow, 1990. -Г. 92.

46. Смирнов A.B. Выбор типов технологического оборудования автоматизированных производств // Тез. докл. V Всесоюзн. совет по робототехническим системам. - Геленджик, 1990. - М.: ИМ АН СССР, 1990. - 4.1. - С. 135.

47. Гусихин О.Ю., Смирнов A.B. Поддержка выбора типов нроект-по~технологических решений при создании ГПС // Моделирование в задачах проектирования автоматизированных производств. - Л.: ЛШАН, 1990. - С. 36-41.

48. Смирнов A.B. Выбор типов основного технологического оборудования // Моделирование в задачах проектирования автоматизированных производств. - Л.: ЛИИАН, 1990. - С. 42-52.

49. Кулинич A.C., Лескин A.A., Смирнов A.B. Представление технологических знаний при автоматизированном проектировании производственных систем // Информатика. - М.: ВИШ, 1990. - Сер. "Автоматизация проектирования". - Вып. 3. - С. 3-10.

50. Гусихин О.Ю., Смирнов A.B. Дедуктивная система концептуального проектирования производствбнннх систем /f Гибридные интеллектуальные системы: 'Гез. докл. Всесоюзн. науч.-практической конф. - Гостов-на-Дону, ВЛИПЛО, 1991. - Ч.П. - С. 42-43.

51. Смирнов A.B. Модель выбора типов основного технологического оборудования ГПС // Дискротная математика и ее нр мнение при моделировании сложных систем: Тез. докл. - Иркутск: Иркутский госуштверситет, ¡991. - С. 32.

52. Гусихин О.Ю., Смирнов A.B. Интеллектуальная система концептуального проектирования технологических комплексов // Интеллектуальные системы в машиностроении: Материалы Всесоюзн. науч. -тех. конф. - Самара: СФ 11МАШ, 1991. - 4.1. - С. 72-73.

53. Смирнов A.B. Модели групповой поддержи решений при перепрофилировании предтриятий // Автоматизация процессов механообработки и сборки в машиш- и приборостроении: Тез. докл. науч.-тех. семинара. - Киев: ЩГГП, 1991. - С. 5-6.

54. Технологическое оборудование ГПС / О.И.Аверьянов, А.й.Пащенко, А.А.Лескин, А.В.Смирнов и др. - Л.: Политехника, 1991 - 320 с.

55. Leckin A.A., Smlrnov A.V. A technological knowlegäe Model In an FMS cU-PlKn system // Inlustrlal Applications of Artificial Intelligente / J.L.Alty and L.r.Mlkullch (Editors). -Amsterdam, North-Holland. 1991, - p. 378-381.

56. Юсупов P.M., Смирной A.B. Совмещенное проектирование - новая информационная технология // Региональная информатика: Тез. документов I С.-Петербургской Международной конференции. - С.Петербург. 1992. - С. 197-198.

57. Смирнов A.B. Автоматизация оценочного инжиниринга нових изделий // Региональная информатика: Тез. документов I С.-Петербургской Междуняр. конф. - С.- Петербург, 1992. - С. 198-199.

.58. Смирнов A.B. Принципы организации интеллектуальной обучающей системы параллельному проектированию автоматизированных производств // Проблемы многоуровневого высшего образования в Российской Федерации; Тез. докл. - С.-Петербург, 1992. - С. 219220.

59. Смирнов A.B., Юсупов P.M. Совмещенное проектирование: необходимость, проблемы внедрения, перспективы. - С.-Петербург: СПИИРАП. 1992. - 36 с.

60. Богданов К.П., Лескин A.A., Смирнов A.B. Автоматизация поиска стратегий развития машиностроительного предприятия // Комплексная автоматизация. Вопросы убавления, 1992.- NN 1&2.

- С. 33-41.

61. Smlrnov А.V., Yusupov R.M. Concurrent, Design - A New Information Tec toology of Manufacturing Development // ITAP'93: Proc. of the Int.. Conf. on Information Technology and People. - Moscow, 1993. - Part II. - I1. 164-170.

62. Смирнов A.B. Интеллектуальное моделирование в исследовании стратегий развития машиностроительных предприятий // Региональная информатика: Тез. докл. П 0.-Петербургской Мевдунар. конф. - СПб.: Интел-Пресс, 1993. - 4.1. - С. 173.,

63. Смирнов A.B., Юсупов P.M. Автоматизация поддержки принятия решений при технологической конверсии предприятий // Региональная информатики: Тез. докл. П С.-Петербургской Мевдунар. конф.

- СПб.: Интел-Просе, 1993. - 4.1. - С. 203.

64. Ovsyannlkov Е.К., Ponorriaryov V.M., Smlrnov A.V., Yusupov R.M. Intelligent Manufacturing in Russia: State-of-the-Art and Future // Robotics and Factories of the Future: Proc. of Int, Conf. on CAD/CAM. - St.Petersburg, Russia, 1993. - V. 1.

- P. 22-28.

65. Saaonov V.M., Smlrnov A.V., Yusupov R.M. High Technologies Center in St.Petersburg: Main Objectives and Development

Experience // Robotics and Factories of the Future: Proc. of. Int. Conf. on CAD/CAM. - St.Petersburg, Russia, 1993. - 7. 1. - P. 74-76.

66. Smlmoy A.V. Knowledge-baBed Conceptual Design of Manufacturing Systems: Technology and Main Models // Robotics and Factories of the Future: Proc. of Int. Conf. on CAR/CAN. -3t.Petersburg, Russia, 1993. - V. 3. - r. 220-234.

67. Guslkhln O.Yu., KullnltcU A.S., Smlrnov A.V. Integration of Traditional Scheduling Techniques and AI. Case Study // Robotics and Factories of the Future: Proc. of Int. Conf. on CAD/CAM. - St,.Petersburg, Russia, 1993. - V. 3. - P. 249-256.