автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Объектно-ориентированный подход при создании программного обеспечения тренажеров для ядерной и тепловой энергетики

Российский научный центр «Курчатовский институт»

На правах рукописи УДК 621.039

Масанов Алексей Олегович

ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД ПРИ СОЗДАНИИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРЕНАЖЕРОВ ДЛЯ ЯДЕРНОЙ И ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

05.13.11 - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 2004

Работа выполнена в Российском научном центре «Курчатовский институт». Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор С.Д. Малкин

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор

В.Ф.Формалев

кандидат физико-математических наук В.Ф. Токаренко

Ведущая организация: ВНИИАЭС

Защита диссертации состоится_2004 г.

в_ч._мин. на заседании диссертационного совета

Д 520.009.04 в Российском научном центре «Курчатовский Институт» по адресу: 123182, г. Москва, пл. И.В. Курчатова, д. 1.

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

Автореферат разослан_2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета:

кандидат технических наук Г.В. Яковлев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность разработки

Объекты современной ядерной и тепловой энергетики, будучи сложными высоко-технологически неоднородными системами, являются одними из самых опасных объектов при авариях, особенно связанных с выходом продуктов их жизнедеятельности в окружающую среду. Подобные аварии могут быть следствием как отказа или поломки оборудования, так и следствием ошибок при проектировании или эксплуатации.

Стоимость ремонтных работ, замены испорченного оборудования, простоя оборудования и реабилитации окружающей среды может быть весьма значительной. Неизбежно ставится вопрос о предотвращении таких аварий и минимизации их последствий. В обоих случаях возникает необходимость в адекватном математическом моделировании и описании всего комплекса процессов, происходящих на сложном и технологически неоднородном объекте. Подобное описание невозможно без создания интегрированных математических моделей или моделирующих комплексов.

Актуальность проблемы создания концепций интегрированных платформ, автоматизирующих разработку моделирующих систем различного класса и назначения, определяется необходимостью:

♦ сокращения сроков и стоимости разработок при одновременном повышении их качества—рыночные принципы вполне применимы к областям использования этих разработок. Более того, опыт показывает, что создание полномасштабной

♦ модели энергоблока требует настолько значительных временно-материальных затрат, что практически исключает выполнение таких работ «с нуля» и вручную, без надлежащих средств автоматизации разработки программного обеспечения;

♦ обоснования безопасности существующих и вновь проектируемых энергоблоков. В этом случае система поддержки моделирования выступает в качестве интеграционной платформы (основы моделирующего комплекса) при проведении разнообразных расчетов в обоснование безопасности. По глубокому убеждению автора, только комплексные интегральные модели способны

корректно учитывать влияние всех смежных систем и внешних факторов, что неизбежно отражается на точности моделирования, а это может сказаться на качестве проектирования и научного обоснования проекта, включая обоснование безопасности;

♦ обеспечения безопасной эксплуатации сложных энергетических объектов. В этом случае система поддержки моделирования служит базисом для построения разнообразных тренажеров и моделирующих комплексов, которые могут быть использованы для обучения и повышения навыков эксплуатационного и обслуживающего персонала, уточнения различных процедур и инструкций. Моделирующие комплексы могут быть применены для поиска причин и последствий как реальных, так и гипотетических аварий;

♦ обеспечения разработки энергоблоков, удовлетворяющих современным требованиям безопасности (для проверки конструкционных и инженерных решений как в схемно-топологической, так и в части выбора параметров и характеристик основного оборудования, а также для разработки структуры и характеристик системы управления и выбора параметров и характеристик ее оборудования).

Необходимо также учитывать желание иметь собственную отечественную систему поддержки моделирования, поскольку только собственная разработка позволила реализовать накопленный в отделе идейный и научный потенциал. Кроме того, на момент создания системы практически не было информации о подобных разработках от других изготовителей, соответственно вопрос о возможности их использования не стоял на повестке дня.

Дели и основные задачи разработки новой концепции

Новая концепция объектного подхода к технологии поддержки моделирования помимо соответствия требованиям актуальности, описанным в предыдущем параграфе, обеспечивает следующие цели и задачи:

1. Снижение стоимости разработок проектов, которое достигается минимизацией трудозатрат и временных затрат за счет:

♦ осуществления всего процесса создания и эксплуатации моделирующей системы (начиная от разработки командой инженеров-физиков и кончая модификациями, которые могут самостоятельно выполняться конечными пользователями) в рамках единой оболочки;

♦ обеспечения максимальной легкости, скорости и гибкости при внесении изменений в расчетные схемы как в топологии, так и в части значений параметров; повышения эффективности работы разработчиков путем автоматизации и стандартизации процесса создания моделей, использования прикладных программных инструментов и библиотечных заготовок;

♦ максимального распараллеливания работ при осуществлении разработки моделей и обеспечения естественной и легкой интеграции компонентов разрабатываемой моделирующей системы на всех уровнях;

2. Минимизация требований к степени подготовленности разработчиков, освобождение их от излишней информации и действий. Предоставление возможности разработки моделей инженерам-технологам без необходимости написания программного кода.

3. Система должна быть полностью графической, с цельным и интуитивно понятным пользовательским интерфейсом.

4. Унификация системы, возможность использования данной оболочки для разработки проектов различного класса и назначения (от обучающих систем персонального использования до полномасштабных тренажеров тепловых и атомных электростанций). Возможность применения системы для моделирования в любых предметных областях.

5. Максимальная открытость оболочки для использования-сторонних кодов и разработок.

Предмет защиты

На защиту выносится разработанная автором концепция реализации объектно-ориентированного подхода при создании программного обеспечения тренажеров для ядерной и тепловой энергетики.

Научная новизна

Разработанная автором концепция реализации объектно-ориентированного подхода к созданию моделей лежит в основе разработки системы поддержки моделирования SimPort. Новизна этой концепции связана, прежде всего, с обращением с данными моделирования. Согласно этой концепции применяется структурированный (объектный) подход к данным моделирования. Это означает, что все данные моделирования (как топология расчетных схем, так и результаты самих расчетов) предоставляются в виде упорядоченных структур или объектов. Разработанная, концепция объектного подхода пронизывает всю идеологию системы SimPort, а именно:

• данные моделирования представляются в виде объектов (структура переменных и графическое изображение) не только в режиме графического интерфейса пользователя (при задании топологии расчетных схем), но и на уровне сохранения в базе данных, а также на уровне размещения данных в оперативной памяти при активизации загрузки;

• • реализовано четкое разделение данных моделирования,

задаваемых графически (топология расчетных схем), и расчетных кодов, обрабатывающих эти данные;

• в системе реализованы специальные языковые конструкции, облегчающие доступ и обработку данных моделирования при программировании на алгоритмическом языке Си.

Применение такой концепции объектного подхода позволило получить ряд совершенно специфических особенностей:

• гибкую топологию получаемых в системе расчетных кодов, причем подобным свойством гибкой топологии обладают все разработанные в системе SimPort расчетные коды независимо от предметной области моделирования;

• режим NON-STOP создания и модификации расчетных схем (как в области топологии, так и в области расчетных параметров), не прерывая самого процесса расчета. Этот режим достигается за счет объектного размещения данных моделирования в памяти и применения при написании расчетных кодов специальных языковых конструкций;

• использование в программном коде при обращении к переменным моделирования объектного синтаксиса, что

способствует единообразию обращения с данными.

Апробация работы

Современная концепция реализации объектно-ориенти-рованнго подхода при создании программного обеспечения и, использующая этот подход система поддержки моделирования SimPort, представлялись на ряде выставок, научных семинаров конкурсов, и конференций:

♦ Выставка «Тренажерные технологии 99», ВВЦ Москва 1999, где получен диплом 2-й степени.

♦ Отраслевая конференция «Теплофизика-2001» «Теплогидрав-лические коды для энергетических реакторов», Обнинск, 2001.

♦ Вторая международная научно-техническая конференция «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики». Москва, ВНИИАЭС, 2001.

♦ Конкурс, проводимый в РНЦ «Курчатовский Институт», на соискание Премии имени И.В. Курчатова за лучшую работу 2001 года в области инженерных и технологических разработок, где стала победителем конкурса.

♦ International Symposium on the Future I&C for NPP (OSOFIC), Seul, Korea, 2002.

♦ Enlarged Halden Programme Group Meeting, Proceedings of the Man-Machine Systems Research Sessions, Norway, 2002.

Практическая значимость

Система SimPort служит наглядным результатом внедрения разработанной концепции объектно-ориентированного подхода к моделированию. SimPort - это инструмент, автоматизирующий процесс разработки тренажеров и моделирующих комплексов. Реальным результатом использования этой системы является сокращение сроков и финансовых затрат разработок при одновременном повышении их качества.

Успешное внедрение системы SimPort на мировом рынке тренажерных и обучающих систем для ядерной и тепловой энергетики служит лучшим доказательством правильности используемой концепции объектного подхода к созданию программного обеспечения. Начиная с 1997 года, на базе системы

выполнено более 15 проектов, включающих в себя как разработку новых полномасштабных тренажеров и моделирующих комплексов, так и модернизацию уже существующих тренажеров тепловых и атомных станций. За счет использования в системе SimPort объектного подхода на мировом рынке тренажерных систем для тепловой энергетики удалось предложить разработки, соответствующие по качеству моделирования ядерной области, по цене тепловой области. Это позволило выиграть ряд тендеров за рубежом. В настоящий момент успешно завершены и сданы заказчику 4 аналитических, полномасштабных (включая эмуляторы распределенных систем контроля) по объему моделирования, дисплейных тренажера для тепловых станций: Sherco 2 (США, Миннесота, система контроля - МАХ 1000), Armstrong 2 (США, Пенсильвания, система контроля - WDPF), Arnot (ЮАР, система контроля - ABB Procontrol P). Кроме того, произведена модернизация существующего тренажера Sherco 2. (США, Миннесота). Тренажер дополнен новой системой влажной очистки топочных газов, включающей в себя значительное расширение модели эмулятора распределенной системы контроля МАХ-1000. Для Ефремовской ТЭЦ в России выполнен аналитический тренажер питательно-деаэрационной установки (для турбины ПТ-60-130).

Также завершен и принят заказчиком целый ряд модернизированных полномасштабных тренажеров атомных станций:

• Hatch (Джорджия, США);

• Vermont Yankee (Вермонт, США);

• ВradweU, Dungeness A, Hinkley Point A, Oldbury, Sizewell A, Wylfa, ChapelCross — все 7 тренажеров находятся в Великобритании, под управлением компании BNFL.

Для УТЦ ЛАЭС выполнен локальный аналитический дисплейный тренажер Центрального Щита Управления электрической частью первой очереди ЛАЭС.

По заказу АО «ГВЦ энергетики» и РАО «ЕЭС России» выполнен проект CLASS_ROOM для самостоятельного предтренажерного обучения и тестирования оперативного персонала энергоблоков.

Кроме того, разработана программа ПРОГНОЗ расчета и оптимизации облика внешнего ядерного топливного цикла для российской атомной энергетики и атомной промышленности.

На текущий момент в рамках оболочки SimPort в УТЦ ЛАЭС ведется разработка проекта «Система классного обучения для эксплуатационного, ремонтного и оперативного персонала».

Личный вклад

Начиная с 1994 года, диссертант входил в группу разработчиков, работавших над созданием как самой концепции объектного подхода, так и ее программной реализации в виде оболочки поддержки моделирования SimPort. Автор был сосредоточен на тестировании, нахождении ошибок и несоответствий в работе исполнительных модулей системы. Его замечания и предложения, часто использовались инженерами-программистами при модернизации системы.

С 1996 года автор активно участвовал в разработке функционального наполнения системы, реализуя на практике принцип объектного подхода при создании программного обеспечения тренажеров и моделирующих комплексов. На этом этапе диссертантом выполнены следующие работы:

♦ разработка SimPort Инструмента Logic. Этот инструмент был полностью разработан диссертантом. Диссертанту принадлежит авторство как самого вычислительного алгоритма, так и его программной реализации (включая разработку базовых типов данных (SimPort типов) для этого SimPort Инструмента;

♦ разработка SimPort Инструмента Electro. Диссертанту принадлежит авторство части текстов инструмента, включая алгоритм формализации, электрического графа, а также разработка SimPortmunoe;

С конца 1997 года диссертант был вовлечен в проекты по промышленному использованию системы SimPort на мировом рынке тренажерных систем. Как член команды инженеров-разработчиков диссертант участвовал в следующих работах по тренажерам тепловой энергетики:

♦ Sherco 2 (1997 г.) - аналитический тренажер тепловой станции, где диссертант был ответствен за моделирование тепломеханических параметров турбины, системы контроля турбины, системы турбинных защит и ряда вспомогательных систем;

♦ Armstrong 2 (1998 г) — аналитический тренажер тепловой

станции, где диссертант был ответственен за моделирование систем основного и вторичного воздуха котла, системы защит котла;

♦ Sherco 2 (2000 г) - модернизация существующего тренажера. Диссертант был основным исполнителем и менеджером этого проекта, выполнившим весь объем моделирования проекта;

♦ аналитический тренажер питательно-деаэрационной установки (для турбины ПТ-60-130) (2002 г., Ефремовская ТЭЦ). Диссертант был ответствен за моделирование вспомогательных систем ПЭН-ов и разработку графического интерфейса тренажера.

Кроме того, диссертант принимал участие в разработке и доводке практически всех существующих предметно-ориентированных моделирующих приложений технологии SimPort:

♦ один из разработчиков объектно-ориентированной версии кода KOBRA. Автором написана значительная часть программного кода и произведена разработка базовых SimPort типов;

♦ один из разработчиков SimPort Инструмента GAS_NET. Диссертантом полностью разработана часть кода, касающаяся моделирования газовой турбины, компрессора и камеры сгорания;

♦ единоличный разработчик SimPort Инструмента LADDER по моделированию лестничной логики, используемого при эмуляции станционных АСУ ТП;

♦ один из разработчиков SimPort Инструмента TURBINE по моделированию тепломеханических процессов в турбинах;

♦ один из разработчиков SimPort Инструмента COMPONENT; Важно отметить, что вышеперечисленные приложения

используют объектный подход к моделированию как основу вычислительного кода.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, список которых приведен в конце реферата.

Объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемых источников, списка патентов и авторских

прав и трех приложений. Работа изложена на 140 страницах и содержит 29 рисунков. Список используемых источников включает в себя 37 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, сформулированы цели и основные задачи работы, кратко описана апробация работы, а также раскрыто личное участие автора в предмете диссертации. Кроме того, во введении произведена классификация тренажеров и моделирующих комплексов.

Первая глава посвящена объектному подходу к моделированию. Надо заметить, что автор рассматривает объектность не в свете языковых конструкций, а применительно к предмету моделирования. Таким образом, объектно-ориентированный подход к моделированию может быть охарактеризован следующими особенностями:

1. Представление глобального объекта моделирования в виде формальной структуры (например, графа, состоящего из вершин и ребер) или множества формальных структур, каждая» из которых соответствует физически или технологически однородной системе глобального объекта моделирования и состоит из связанных между собой элементарных объектов различных типов.

2. Формализация самих базовых элементарных типов объектов, используемых при представлении глобального объекта моделирования. (В самом общем случае все типы объектов делятся на узлы и связи.)

3. Разработка универсальных в пределах данной физической или технологической природы расчетных кодов, моделирующих: каждый тип из множества элементарных объектов; произвольное, образующее физически или технологически однородную систему глобального объекта, соединение их (элементарных объектов) между собой.

4. Разработка универсального инструмента интеграции моделей и расчетных кодов физически или технологически однородных систем в единый интегральный расчетный код моделирования глобаль-ного объекта.

Сегодня такой подход к моделированию сложных технологических объектов в той или иной степени принят почти во всех научных и инженерных подразделениях и организациях, занимающихся разработкой расчетных кодов и моделирующих комплексов. Однако существуют и значительные отличия между различными реализациями объектного подхода, которые можно разделить на два направления:

• отличия, связанные со степенью автоматизации этапов разработки и настройки на конкретный объект моделирования расчетного кода и сопровождения эксплуатации кода или комплекса кодов, включая задание исходных данных, представление результатов моделирования, задание различных режимов расчетного моделирования и т.д.;

• отличия, связанные со структурой базы данных модели и тем, насколько «глубоко» объектная идеология проникла в архитектуру самого расчетного кода. Что является основным элементом базы данных модели? Это может быть просто переменная, а может быть структура данных.

Далее в главе дана классификация различных расчетных кодов и моделирующих систем согласно обозначенным выше двум направлениям.

После этого автор переходит к изложению концепций при реализации объектного подхода к моделированию. На сегодняшний день достаточно четко можно выделить две основных, которые существенно разнятся в вопросе обращения и хранения данных моделирования. Это «традиционная» концепция, для которой характерны:

• использование объектной идеологи только на этапах формализации и нодализации модели, а также на этапе графического задания данных моделирования. Полная потеря объектности при переходе к хранению данных или синтаксису программного кода;

• структурированный (модульный) подход к разработке моделей, характеризующийся тем, что различные физические модели содержатся в различных текстовых модулях;

• применение общей (сквозной) базы данных, хранящей описания всех переменных и констант, используемых в общей памяти всех моделей, с уникальностью имен переменных на

всем протяжении базы. Все глобальные переменные первоначально описываются в базе данных, а после этого могут использоваться во всех моделях повсеместно;

♦ применение специальных кодогенерирующих приложений, обеспечивающих автоматизированное создание исполнительного кода модели для различных физических областей. При этом вся информация о топологии модели содержится исключительно внутри ее программного кода, и отсутствует четкое разделение данных моделирования и исполняемого кода;

♦ применение специальных программных стандартов для использования уже существующих модулей и подпрограмм при создании новых моделей;

и современная концепция реализации объектного подхода. Эта концепция разрабатывалась в РНЦ «КИ» с начала 90-х годов и является базисом, на котором создана система SimPort. Для этой концепции характерно:

♦ данные моделирования представляются в виде объектов (структура переменных и графическое изображение) не только в режиме графического интерфейса пользователя (при задании топологии расчетных схем), но и на уровне сохранения в базе данных, а также на уровне размещения данных в оперативной памяти при активизации загрузки;

♦ реализовано четкое разделение данных моделирования, задаваемых графически (топология расчетных схем), и расчетных кодов, обрабатывающих эти данные;

♦ обеспечивается гибкая топология всех получаемых в системе расчетных кодов независимо от области применения;

♦ поддерживается режим NON-STOP создания и модификации расчетных схем (в области как топологии, так и расчетных параметров), не прерывая самого процесса расчета. Этот режим достигается за счет объектного размещения данных моделирования в памяти и применения при написании расчетных кодов специальных языковых конструкций, которые поддерживают объектный синтаксис.

Вторая глава носит обзорный характер. Рассмотрен целый ряд наиболее известных в России систем поддержки моделирования, реализующих как традиционную, так и современную концепцию объектного подхода к моделированию. В

конце главы дан развернутый сравнительный анализ двух упомянутых выше концепций объектного подхода.

Третья глава полностью посвящена объектно-ориентированной системе поддержки моделирования SimPort. SimPort - полностью графическая объектно-ориентированная оболочка поддержки моделирования, организованная по клиент-серверному принципу. Оболочка обеспечивает поддержку пользователя на протяжении всего жизненного цикла тренажера или моделирующего комплекса, начиная от сбора данных для разработки и кончая промышленным использованием. Система реализована на Windows-NT, Windows XP вычислительной платформе.

Система SimPort строится на основе современной концепции объектного подхода к созданию моделей и помимо свойств, характерных для этой реализации, а также для всего объектного подхода в целом, обладает следующими отличительными особенностями:

♦ обеспечение среды разработки моделирующих комплексов, тренажеров для команды (группы) разработчиков, опирающихся на единый стандарт ведения проекта;

♦ структурированный подход к данным, при котором данные, формализующие при описании тот или иной физический объект, организуются в виде структур - SimPort типов;

♦ математические алгоритмы, работоспособные в рамках однородных (то есть состоящих из типов одной физической природы) физических подсистем, а следовательно, производящие обсчет однородных SimPort типов, реализованы в виде функций моделирования или SimPort задач;

♦ разработка схемы моделируемой системы, ее отладка и модификация ведутся в графическом режиме. Расчетная схема просто «рисуется» на экране компьютера (прорисовывается топологическая схема) в среде специального встроенного в систему графического редактора. Схемы набираются из предварительно созданных библиотек SimPort типов. Данные о «нарисованной» модели объединяются в SimPort книгу. Необходимые для функционирования вновь созданной сложной модели вычислительные задачи назначаются (натравливаются) на книгу. Кроме того, обеспечивается

максимальная близость графического представления системы к проектной документации для этой системы (функциональные логические диаграммы, релейные схемы, технологические схемы и т.п.);

система позволяет объединять отдельные книги в еще более сложные книги. Таким образом, производится интеграция сложных иерархических систем. Отдельные системы (например, логика и гидравлика), реализованные в виде книг, могут разрабатываться на разных компьютерах и разными людьми, что обеспечивает параллельность выполнения работ; возможность наблюдения и изменения параметров модели непосредственно со схемы графического представления модели;

легкость встраивания сторонних кодов, программ, библиотек моделей, разработанных с использованием языков FORTRAN, C/C++;

поддержка исполнения моделей в многопроцессорном варианте в режиме реального времени;

встроенная Станция Инструктора, обеспечивающая полный и гибкий контроль за процессом обучения; поддержка преемственности разработок. В среде SimPort создана богатейшая библиотека Инструментов. Каждый инструмент представляет собой совокупность SimPort типов и обрабатывающих эти типы SimPort задач. Эти инструменты могут быть использованы для построения новых расчетных схем. Все Инструменты хорошо отлажены, что позволяет разработчику избежать излишних трудозатрат при моделировании;

использование единого, интуитивно понятного графического интерфейса пользователя с развитой системой отображения информации в различном формате (числовом, табличном, текстовом, в виде двумерных и трехмерных графиков), широкое применение различных форм анимации, включая возможности виртуальной реальности;

возможность использования огромного числа существующих программных компонент, готовых коммерческих приложений (базы данных, текстовые процессоры, электронные таблицы и т.д.) и открытый интерфейс, обеспечивающий возможность

применения промышленных стандартов ввода-вывода для создания компьютеризированных технических комплексов (тренажеров, систем мониторинга, централизованных систем управления и т.п.).

Далее в главе рассматривается архитектура системы, которая в обобщенном виде представлена на Рис. 1. SimPoгt базируется на современной клиент-сервер архитектуре. Программы клиентов и серверов могут функционировать как в пределах одного компьютера, так и раздельно на различных компьютерах, объединенных локальной сетью. Программы-клиенты общаются с программой-сервером с помощью развитого механизма сообщений.

Рис. 1. Внутренняя архитектура SimPoгt

Объектный подход, реализованный в системе, ясно просматривается и в архитектуре. Легко можно выделить части для разработки объектов {Конструктор типов), разработки

расчетных кодов {Конструктор задач), и для задания исходных данных и моделирования (Рабочий столразработчика).

Подсистема разграничения доступа

Подсистема разграничения доступа отвечает за организацию базы данных проектов, обеспечивая создание новых проектов и разграничение прав доступа пользователей к этим проектам. Разграничение доступа производится на основании профайла пользователя. Эта подсистема ответственна за создание профайлов для новых пользователей и корректировку профайлов для уже существующих пользователей.

Сервер базы данных

Сервер базы данных обеспечивает доступ к информации содержащейся в базах данных проекта SimPoгt. Эта программа не имеет своего графического интерфейса и выступает в качестве сервисной для других подсистем. Поддерживается доступ к данным в режиме реального времени.

База данных проекта содержит информацию, используемую всеми клиентскими программами SimPoгt, а именно: информацию о пользователях и сервисах доступных для каждого клиента в данном проекте, информацию о БгтРоН типах, БгтРоНзадачах и информацию о 81шРог1 книгах (топология расчетных схем и типы, входящие в их состав, набор обрабатывающих книгу задач, начальные условия моделирования).

Конструктор SimPoгt типов

Конструктор типов служит клиентской программой и поддерживает дружественный графический интерфейс пользователя для работы при создании и редактировании БшРоН типов. В оболочке SimPoгt различают модельные и графические типы. Модельные типы используются при построении расчетных схем, а графические при разработке графического интерфейса пользователя. Конструктор работает с обоими видами типов и обеспечивает следующие возможности: создание нового типа (структуры данных) - задание именованного набора параметров, атрибутов параметров (например, описание параметра, его единицы измерения или видимость параметра при высвечивании объекта на экране дисплея), привязка этой типа к визуальному образу (иконе) и задание логики изменения изображений,

формализация связей этого типа с другими типами и т.п.; уничтожение типа - исключение типа из базы данных; обновление типа - обновление параметров, входящих в тип, в базе данных; объединение типов в группы по общим признакам.

Конструктор задач SimPort

Конструктор задач служит клиентской программой и отвечает за построение исполняемых задач из модулей или из других задач (задача должна включать, по крайней мере, один модуль). Конструктор обладает информацией о типах, благодаря чему можно создавать задачи, обеспечивающие обработку и взаимодействие типов. Он также обеспечивает работу (рис. 1) с информацией о задачах и модулях во внутренней базе данных. Работая с базой данных, конструктор задач генерирует файл формата "срр", после чего вызывает компилятор и линковщик Microsoft Visual C++ для построения исполняемой задачи.

В состав конструктора входит многооконный текстовый редактор, что позволяет вести разработку текстов исполняемых модулей непосредственно под оболочкой SimPort. Встроенный редактор позволяет: создать исполняемую задачу, т.е. обеспечить предкомпиляцию текста и запуск компилятора (следует отметить, что на этапе предкомпиляции текстов задач осуществляется комплексная проверка соответствия переменных моделирования, используемых в тексте задачи, с переменными, находящимися в базе данных); обрабатывать ошибки и отлаживать задачи. Для построчной отладки обеспечена связь со стандартным отладчиком из пакета MS Visual C++.

Рабочий стол разработчика

Рабочий стол разработчика обеспечивает гибкий и мощный сервис, который может быть использован как в процессе разработки моделирующих систем, так и при их эксплуатации в качествеИнструкторской станции или Станции оператора.

При использовании Рабочего стола как основы для построения и интеграции моделей обеспечиваются следующие возможности: использование стола как единого графоаналитического редактора, независимого от физической сущности создаваемой модели; построение на экране дисплея расчетных схем путем выбора из меню пиктограмм соответствующих типов с дальнейшим соединением связями экземпляров установленных

типов (объектов); создание схем графического интерфейса ведется в том же ключе что и расчетные схем, только на основе графических типов; вызов графического интерфейса Подсистемы исполнения реального времени для управления процессом моделирования.

К Столу разработчика подключается подсистема Представления данных, которая позволяет производить ввод-вывод данных моделирования через таблицы, цифровые окна и графики, загружать и сохранять начальные условия моделирования.

Станция Инструктора, построенная на базе Рабочего Стола, предоставляет все необходимые сервисы для ведения процесса обучения: управление процессом моделирования и начальными условиями; введение триггеров событий; введение как типовых, так и неординарных неисправностей оборудования; введение удаленных команд оператора; управление «откатом назад»; протоколирование действий оператора; составление отчета.

Подсистема исполнения задач реального времени.

Подсистема исполнения задач реального времени

обеспечивает синхронизированный по времени запуск на исполнение программных модулей системы. При этом обеспечиваются следующие возможности: назначение на книгу выбираемых из списка расчетных задач; работа системы в "реальном" времени; поддержка запуска задач на исполнение в соответствии с заданным расписанием; использование для построения тренажеров многопроцессорных компьютеры, распределяя задачи между процессорами; обеспечение изменения шага моделирования задач; исполнение задач как пошагово по времени, так и позадачно; поддержка изменения приоритетов задач; отслеживание загрузки компьютера от каждой из исполняемых задач. Графический интерфейс Подсистемы исполнения задач вызывается из окна Рабочего Стола Разработчика.

Сервер доступа к данным SimPoгt

Сервер доступа к данным работает с общей памятью, необходимой для 81тРог1;1 приложений. На этапе активизации загрузки он обеспечивает следующий набор сервисов: манипулирование общей памятью системы — выделение общих

областей памяти, конфигурирование и структурирование памяти для объектов моделирования; составление таблицы связей указателей и адресов памяти; настройку указателей для различного вида трансферов (механизма межобъектной передачи данных).

После того как загрузка активизирована, сервер доступа к данным обеспечивает синхронное считывание данных, а также асинхронный доступ к параметрам объектов представления данных по запросу от клиентов. (Клиентами могут быть как штатные программы SimPoгt, так и специальные приложения. Кроме того, клиенты могут находиться как на одном компьютере с Сервером доступа, так и на удаленной машине, доступной через сеть.)

Подсистема сервиса базы данных

Эта подсистема обеспечивает экспорт-импорт SmPort типов и задач между проектами. В основе процедуры экспорта-импорта лежит сохранение информации об имеющихся в текущем проекте типах, группах и задачах в виде текстовых файлов.

Язык моделирования SimPoгt

Система SimPoгt при разработке модулей исполнительных задач предоставляет пользователю специальный язык. Этот язык, по сути, является стандартным языком Си, дополненным специальными языковыми конструкциями. Конструкции этого языка облегчают пользователю доступ и манипулирование с модельными переменными (переменными типов) из базы данных.

Как уже было отмечено, в SimPoгt принят структурированный подход к данным. Поэтому основная единица данных - SmPort тип также является структурой. Обращение к переменным SmPort типа весьма схоже с обращением к элементам структуры в языке Си с той лишь разницей, что в языке Си используется значок «->», а в SimPoгt- «'» (верхняя запятая).

Следующей важной языковой конструкцией является цикл, осуществляющий перебор всех объектов (экземпляров типа) определенного SimPort типа:

ЮгТуре (указатель на тип) {тело цикла}.

Этот цикл осуществляет перебор в активной загрузке всех экземпляров (объектов) указанного типа. Внутри тела цикла становится возможным обращение к переменным типа, по которому осуществляется перебор.

Еще одна мощная и очень часто используемая конструкция 81шРот1 языка - это цикл, осуществляющий перебор всех связей вокруг объекта:

ForAround (указатель на тип, вокруг которого перебирают,

указатель на тип вида «связь», который перебирают, указатель

на специальную структуру типаROG,указатель на тип,который

должен быть на другом конце перебираемой связи) {тело цикла }.

Внутри этого цикла становятся доступными переменные как объекта вида связь, так и объектов, находящихся на концах этой связи. Анализируя структуру типа ROG, можно определить, входит или выходит связь из объекта.

Следует особо отметить, что оба представленных цикла осуществляют перебор всех соответствующих условиям цикла объектов, что позволяет реализовать в кодах свойство гибкой топологии. Таким образом, в SimPoгt поддерживается объектный (структурированный) подход и на уровне синтаксиса языка.

Заканчивая рассмотрение системы SimPoгt, автор уделяет особое внимание путям дальнейшей модернизации оболочки в свете мировых тенденций развития систем поддержки моделирования.

Глава четыре полностью посвящена прикладным моделирующим Инструментам технологии SimPoгt. Каждый Инструмент направлен на решение задач в определенной области (гидравлика, логика, электрика и т.д.). БшРоН Инструмент представляет собой совокупность 81шРог1 типов и обрабатывающих эти типы БшРоН задач. Разработка модели с помощью БшРоН Инструментов полностью базируется на объектном подходе к моделированию и обладают следующим набором свойств:

♦ целевая предметная область формализуется в виде совокупности узлов и связей, соединяющих эти узлы;

♦ разработка модели ведется в графическом режиме в среде Рабочего Стола Разработчика SimPort, при этом: отсутствует необходимость в написании программного кода; обеспечиваются наглядность и близость получаемых

расчетных схем к конструкторской документации; имеется возможность производить редактирование расчетных схем, как в части топологии, так и в части численных значений, не прерывая самого процесса моделирования;

• корректность моделирования гарантируется за счет отлажен-ности самих Инструментов, обеспечивая хорошую согласованность Инструментов между собой; что упрощает процесс интеграции моделей;

• обеспечивается единый графический интерфейс, что, в свою очередь, упрощает работу инженера - пользователя этих Инструментов;

Объектно-ориентированная версия кода KOBRA. предназначена для моделирования нестационарных процессов в произвольных теплогидравлических сетях с двухфазным пароводяным теплоносителем в термически равновесном и механически негомогенном приближении.

Базис физико-математической модели кода KOBRA составляют:

• система трех дифференциальных уравнений, в частных производных, описывающих законы сохранения для одномерных теплогидравлических каналов в составе моделируемой сети, а именно, уравнений сохранения полной массы, полного импульса и полной энергии пароводяной смеси:

dt S дх

8G д G2 0дР _ CG|G| .

-+--= -S-+Spgx -£—— >

dt дх рS дх &х ъ р

dt дх

где Я {h-h')h\-h'{h-h") V*.

р - плотность теплоносителя, кг/м3; G - расход теплоносителя, кг/с; S- площадь проходного сечения канала, м2;Р — давление теплоносителя, Па; h - энтальпия теплоносителя, Дж/кг; g,—

проекция ускорения свободного падения, м/с2; 0, - поток тепла в теплоноситель, Вт/м2; Ц, - обогреваемый периметр, м; 4 - приведенное гидравлическое сопротивление, м"3, И, - член, отражающий проскальзывание фаз; V* - скорость теплоносителя (соответственно его паровой (") и водяной (') фаз), система обыкновенных дифференциальных уравнений сохранения массы, импульса и энергии, пароводяной смеси для моделируемой теплогцдравлической сети в целом; одномерное нестационарное уравнение теплопроводности для расчетного сечения теплообменного оборудования с внутренним тепловыделением в общем случае:

где 7 — температура, теплообменного элемента, К; с -теплоемкость, Дж/(кг*град); р - плотность, кг/м3; X -теплопроводность, Вт/(м*град); ду - объемная мощность тепловыделения, Вт/м3.

В качестве граничных условий для более общего случая теплообменного элемента кольцевого сечения используются следующие:

а-сцСЯ-Гсц); б2ва2(Г2-ЗД

Где, Гер! и Тер2 - температуры сред теплоносителя, омывающего соответственно внутреннюю и внешнюю поверхности теплообмена, К; Т\ и Тг - температуры соответственно внутренней и внешней поверхностей теплообмена, К; - коэффициенты теплоотдачи

соответственно на внутренней и внешней поверхностях теплообмена, Вт/(м2град); 41 и до - тепловые потоки в теплоноситель соответственно на внутренней и внешней поверхностях теплообмена, Вт/м2;

система замыкающих соотношений, включающая в себя уравнение состояния теплоносителя, соотношения для свойств материалов теплообменного оборудования, эмпирические корреляции для проскальзывания, замыкающие соотношения по теплообмену для всех типов режимов теплообмена (конвекции, кипения; конденсации и закризисного

теплообмена) и соотношения для расчета различных типов краевых условий.

Инструмент GAS NET предназначен для моделирования нестационарных процессов в произвольных теплогидравлических сетях с газовым теплоносителем. Основу модели инструмента, как и для инструмента KOBRA, составляет система обыкновенных нестационарных дифференциальных уравнений сохранения массы, импульса и энергии для газовой сети с той разницей; что уравнение энергии записывается относительно температуры:

где i- индекс текущего расчетного узла схемы; Ср - теплоемкость газа в расчетном узле кДж/кг/град; Т — температура газа в расчетном узле, К;

Роль замыкающего отношения выполняет закон состояния идеального газа

Л Vi = nti Ti Rm l\i¡

где V- объем /-го узла , м3; т — масса газа в /-м узле, кмоль; ц -молярная масса газа в в /-м узле, кг/кмоль; R„ - универсальная

газовая постоянная, 8,314 кДж/(кмоль*К).

Основным допущением используемой физико-математической модели являются применимость закона идеального газа к смеси газов в узле (цаеальное перемешивание, следование закону Дальтона) и слабая зависимость Ср в узле от температуры, что позволяет использовать для расчетов температуру с прошлого шага моделирования.

Инструмент ELECTRO предназначен для моделирования процессов генерации, распределения и потребления электроэнергии в электрической сети. Основу модели составляет закон Кирхгофа для электрической сети, который представляется в виде системы уравнений вида

[Y]x[v]=m

здесь [Y] - комплексная матрица электропроводностей; [V] -комплексный вектор напряжений;!!] - комплексный вектор токов.

Инструмент LOGIC предназначен для моделирования систем управления оборудованием и технологическими процессами, представленных в достаточно традиционной форме логико-аналоговой функциональной схемы. Базис модели данного SimPort-инструмента составляет совокупность моделей устройств преобразования логических и/или аналоговых входных сигналов в выходные логические и/или аналоговые сигналы. Суть решения задачи для всей системы состоит в определении правильной последовательности расчета устройств преобразования.

Инструмент RELAY предназначен для моделирования систем управления оборудованием и технологическими процессами, представленных в виде релейных схем, соответствующей форме проектной документации.

Инструмент COMPONENT представляет собой библиотеку моделей схем управления исполнительными механизмами типового оборудования энергоблоков, такими как различные насосы, фены, задвижки и регуляторы. Инструмент является самостоятельным органическим дополнением приложений LOGIC и RELAY.

Пятая глава представляет результаты промышленного внедрения системы SimPort. Эти результаты уже были описаны в разделе «Практическая значимость» данного автореферата.

В' заключении автор обобщает результаты проделанной работы. Подводя итог изложенному в работе материалу, базируясь на сравнительном анализе с другими концепциями реализации объектного подхода и системами на их основе, а также учитывая богатый и успешный опыт промышленного использования (как в России, так и за рубежом) системы SimPort, автор берет на себя смелость утверждать:

• представленная современная концепция объектного подхода при создании моделей является эффективной и проверенной;

• «Курчатовский Институт» обладает своей собственной, оригинальной и лицензионно чистой объектно-ориентированной технологией поддержки моделирования -SimPort. Эта технология, базируясь на разработанной автором современной концепции объектно-ориентированного подхода

к моделированию, имеет ряд уникальных свойств и в своей области, ни в чем не уступает лучшим мировым образцам, а зачастую даже превосходит их.

Достоинства технологии SimPoгt были отмечены двумя

наградами:

♦ диплом 2-й степени на выставке «Тренажерные технологии 99», проходившей в ВВЦ, Москва;

♦ премия имени И.В, Курчатова за лучшую работу 2001 года в области инженерных и технологических разработок.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана новая концепция реализации объектного подхода при создании программного обеспечения тренажеров для ядерной и тепловой энергетики. Эта концепция включает в себя следующие положения:

♦ данные моделирования представляются в виде объектов (структура переменных и графическое изображение) не только в режиме графического интерфейса пользователя (при задании топологии расчетных схем), но и на уровне сохранения в базе данных, а также на уровне размещения данных в оперативной памяти при активизации загрузки;

♦ реализовано четкое разделение данных моделирования, задаваемых графически (топология расчетных схем), и расчетных кодов, обрабатывающих эти данные;

♦ реализованы специальные языковые конструкции, облегчающие доступ и обработку данных моделирования при программировании на алгоритмическом языке Си.

2. Разработанная концепция объектного подхода легла в основу при создании технологии поддержки моделирования SimPoгt.

3. В среде технологии SimPoгt созданы многочисленные моделирующие предметно-ориентированные физические приложения (БтРоН Инструменты), использующие объектно-ориентированный подход в своей основе.

4. На многочисленных успешно выполненных тренажерных проектах произведена тщательная и всеобъемлющая верификация как самой системы SimPoгt, так и моделирующих SimPortИнструментов.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Яковлев К.Г., Малкин С.Д. и др. Автоматизированная интерактивная система создания математических моделей для тренажеров и анализаторов. - ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов, 1999, вып. 2, с. 127-130.

2. Фокин А.В., Гаврилов Д.В., Масанов А.0 и др. Программный комплекс CLASS создания систем предтренажерной подготовки оперативного персонала энергоблоков. - ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов, 1999, вып. 2, с. 146-148.

3. Гаврилов Д.В., Кишиневский Д.В., Масанов А.О. и др. Автоматизированная система моделирования SimPort. - ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов, 2000, вып. 3, с. 32-44.

4. Кишиневский Д.В., Масанов А.О., Зенков А.Д. и др. Автоматизированная инструментальная система АИС: опыт внедрения. - В кн.: Вторая международная научно-техническая конференция «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики». Москва, ВНИИАЭС, 22-23 марта, 2001. Часть 2. Стендовые доклады. - М.: ЭНИЦ ВНИИАЭС, 2001, с. 240-243.

5. Моисеев И.А., Масанов А.О., Янушевич Д.И. и др. Комплекс теплогидравлических кодов технологии SimPort как инструмент создания тренажеров и анализаторов безопасности энергоблоков. - «Теплогидравлические коды для энергетических реакторов (разработка и верификация)», Сборник тезисов докладов на отраслевой конференции "Теплофизика-2001". Обнинск, 2001, с.146-148.

6. Янушевич Д.И., Данилов В.А., Зенков А.Д. Масанов А.О. и др. Компьютерная технология SimPort и эмуляторы АСУ ТП. Опыт разработки. - ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов, 2001, вып. 4, с. 59-64.

7. Янушевич Д.И., Данилов В.А., Зенков А.Д. и др. Компьютерная технология SimPort и комплекс прикладных кодов как инструмент создания тренажеров и моделирующих комплексов энергоблоков. - ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов, 2001, вып. 4, с. 65-76.

8. Данилов В.А., Зенков А.Д., Малкин С.Д. и др. Компьютерная технология SimPort. опыт внедрения. - ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов, 2002, вып. 3, с. 64-71.

9. Данилов В.А., Зенков А.Д., Малкин С.Д., Масанов А.О. и др. Виртуальный энергоблок и технологии компьютерного моделирования. - ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов, 2002, вып. 3, с. 72-79.

10. Victor A. Danilov, Andrey D. Zenkov, Semen D. Malkin, Alexey O. Masanov et al. «SimPort Computer Technology as a Tool to Provide the R&D of Human-Machine Interface» - Enlarged Halden Programme Group Meeting. Storefjell Resort Hotel, Gol, Norway, 8th-13th September, 2002. Proceedings of the Man-Machine Systems Research Sessions. Volume 1, Session: C3, Paper: 11.

11. Victor A. Danilov, Andrey D. Zenkov, Semen D. Malkin, Alexey O. Masanov et al. «SimPort Computer Technology and Distributed Control System Emulators. The Experience of the Development» -International Symposium On the Future I&C for NPP (OSOFIC), Seul, Korea, 2002, Theses ofthe reports.

12. Данилов В.А., Зенков А.Д., Малкин С.Д., Масанов А.О, Янушевич Д.И и др. Технологии поддержки моделирования и объектно-ориентированный подход. - Саров, ВНИИЭФ, 19-22 мая, 2003. Доклад на семинаре «Современное состояние развития программных средств для анализа динамики и. безопасности АЭС».

Подписано в печать 1.07.2004 Формат 60x90/16. Печать офсетная Усл. печ. л. 1,75. Тираж 58 экз. Заказ 40

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

Р 13 О 2 6 *

1 Оглавление.

2 Основные термины и понятия.

3 Введение.

3.1 Актуальность разработки.

3.2 Цели и основные задачи разработки.

3.3 На защиту выносится.

3.4 Апробация работы.

3.5 Личное участие.

4 Объектно-ориентированный подход к моделированию.

4.1 Классификация кодов по степени автоматизации.

4.2 Классификация кодов по архитектуре базы данных модели.

4.3 Концепции в реализации объектного подхода к моделированию.

4.3.1 Традиционная концепция объектного подхода.

4.3.2 Современная концепция.

5 Обзор российских и мировых систем поддержки моделирования.

5.1 Технология фирмы S3/GSE (США).

5.1.1 Структура Базы Данных.

5.1.2 Иерархия системы.

5.1.3 Структура тренажерного программного обеспечения.

5.2 Технология фирмы GPI/GSE (США).

5.2.1 Оболочка моделирования READS™.

5.2.2 Структура оболочки READS™.

5.2.3 Иерархия системы.

5.3 Финская технология APROS.

5.3.1 Моделирующая оболочка APROS.

5.3.2 Структура оболочки APROS.

5.4 Технология фирмы STN Atlas Elektronik GmgH (Германия).

5.4.1 Описание Технологии.

5.4.2 Структура моделирующей оболочки.

5.5 Технология Центра Тренажеров и Моделирования (ВНИИАЭС).

5.5.1 Описание технологии.

5.6 Технология ЭНИКО ТСО (МИФИ) - ЭНИКАД.

5.6.1 Оболочка моделирования ЭНИКАД.

5.6.2 Структура ЭНИКАД.

5.6.3 Разработка в ЭНИКАД.

5.7 Технология Разработки Моделей и Тренажеров ТЕРМИТ (НИТИ).

5.7.1 Описание программного комплекса ТЕРМИТ.

5.7.2 Структура комплекса ТЕРМИТ.

5.8 Сравнительный анализ систем.

Система SimPort как реализация современной концепции объектно-ориентированного подхода.

6.1 Краткое описание системы.

6.2 История создания SimPort.

6.3 Основные черты технологии SimPort.

6.4 Обобщенная архитектура системы SimPort.

6.5 Основные компоненты системы SimPort.

6.5.1 Подсистема разграничения доступа {Login System).

6.5.2 Сервер базы данных (Database Server).

6.5.3 Конструктор типов SimPort (Type Builder).

6.5.4 Конструктор задач SimPort {TaskBuilder).

6.5.5 Рабочий стол разработчика SimPort {Engineering Station — Instructor Station).

6.5.6 Подсистема представления данных моделирования {Data Presentation System).

6.5.7 Система исполнения SimPort задач реального времени {Real Time Executive).

6.5.8 Сервер доступа к данным SimPort {Data Manager).

6.5.9 Подсистема экспорта/импорта {Data Base Service).

6.6 Язык моделирования SimPort.

6.7 Файловая структура SimPort.

6.7.1 Файловая структура исполнительной части.

6.7.2 Файловая структура базы данных.

6.8 Разработка проекта в системе SimPort.

6.9 Перспективы развития системы SimPort.

6.9.1 Мировые тенденции развития.

6.9.2 Пути дальнейшего развития системы SimPort.

7 Прикладное наполнение SimPort.

7.1 Объектно-ориентированная версия тепло-гидравлического кода KOBRA.

7.1.1 Базис физико-математической модели.

7.2 Инструмент GASNET.

7.2.1 Базис физико-математической модели.

7.3 Инструмент ELECTRO.

7.3.1 Базис физико-математической модели.

7.4 Инструмент LOGIC.

7.5 Инструмент RELAY.

7.6 Инструмент COMPONENT.

7.7 Инструмент TURBINE.

7.8 Инструмент TRANSMITTER.

8 Внедрение системы SimPort.

9 Заключение

Диссертационная работа посвящена вопросам автоматизации процесса моделирования, и создания тренажеров и моделирующих комплексов для тепловой и ядерной энергетики. В диссертации была представлена разработанная автором в Курчатовском Институте современная концепция объектно-ориентированного подхода при создании моделей, а также система поддержки моделирования в^Рог!, реализующая данную концепцию.

Базовый объектно-ориентированный подход к моделированию [25] включает в себя следующие постулаты:

1. Представление глобального объекта моделирования в виде формальной структуры, которая состоит из связанных между собой элементарных объектов различных типов.

2. Формализация самих базовых элементарных типов объектов используемых при представлении глобального объекта моделирования.

3. Разработка расчетных кодов, моделирующих как каждый тип из множества элементарных объектов, так и произвольное соединение элементарных объектов между собой.

4. Разработка универсального инструмента интеграции моделей и расчетных кодов отдельных подсистем в единый интегральный расчетный код.

В рамках данной диссертационной работы, во время разработки современной концепция реализации объектного подхода, были получены следующие результаты:

1. Разработан новый подход по обращению с данными моделирования. Данные представляются в виде объектов (структура переменных и графическое изображение) не только в режиме графического интерфейса пользователя (при задании топологии расчетных схем), но и на уровне сохранения в базе данных, а также на уровне размещения данных в оперативной памяти компьютера при активизации загрузки;

2. Реализовано четкое разделение данных моделирования, задаваемых графически (топология расчетных схем), и расчетных кодов обрабатывающих эти данные;

3. Разработаны специальные языковые конструкции, облегчающие доступ и обработку данных моделирования при программировании на алгоритмическом языке С.

Результатом промышленного внедрения научных идей, представленных в диссертации, является система поддержки моделирования SimPort, использующая современную концепцию объектного подхода в своей основе. Применение подобной концепции позволило получить ряд совершено специфических особенностей:

• гибкую топологию получаемых в системе расчетных кодов. Причем подобным свойством гибкой топологии обладают все разработанные в системе SimPort расчетные коды независимо от предметной области моделирования;

• режим NON-STOP создания и модификации расчетных схем (как в области топологии, так и в области расчетных параметров), не прерывая самого процесса расчета. Этот режим достигается за счет объектного размещения данных моделирования в памяти и за счет применения при написании расчетных кодов специальных языковых конструкций;

• использование в программном коде при обращении к переменным моделирования объектного синтаксиса, что способствует единообразию обращения с данными.

Необходимо отметить, что работа прошла солидную апробацию и не раз докладывалась на различных семинарах, выставках и конференциях как в российских, так и международных (см. Введение, параграф «Апробация работы»).

Подводя итог изложенному в работе материалу, базируясь на сравнительном анализе с другими концепциями реализации объектного подхода и системами на их основе, а также учитывая богатый и успешный опыт

123 промышленного использования (как в России, так и за рубежом, см. главу 6) системы 81тРог1, можно утверждать что:

• представленная современная концепция объектного подхода при создании моделей является достоверной, эффективной и проверенной;

• технология внпРог^ базируясь на разработанной в автором в «КИ» современной концепции объектно-ориентированного подхода к моделированию, является оригинальной и лицензионно чистой. Она обладает рядом уникальных свойств, и в своей области, ни в чем не уступает лучшим мировым образцам, а зачастую даже превосходит их. Достоинства современной концепции объектного подхода при разработке программного обеспечения и системы 81шРог1 разработанной на ее основе были отмечены двумя наградами:

• Диплом 2-ой степени на выставке «Тренажерные технологии 99», проходившей в ВВЦ Москва (см. Приложение 1).

• Премия имени И.В Курчатова за лучшую работу 2001 года в области инженерных и технологических разработок (вместе с премией были отмечены медалями 6 разработчиков системы, в том числе и А.О. Масанов. см. Приложение 1).

1. O.Tiihonen, M.Hanninen, E.Puska et al, APROS-based Loviisa NPP analyser, In Proc.: VTT SYMPOSIUM 141, CSNI specialist meeting on simulators and plant analysers. NEA/CSNI/R(93)11. p. 510-525. Technical Research Centre of Finland, Espoo, 1994.

2. O.Tiihonen, E-K.Puska, The APROS-based BWR Simulator for HAMMLAB 2000, Paper presented at the EHPG meeting, Lillehammer, Norway, 15-20 March 1998.

3. STN ATLAS Elektronik, Simulation system division, Newsletters, Booklets and Internet information, Germany, 1999-2001.

4. R. L Sayet, G. Rouault, D. Pieroux, ALICES: an Advanced Object-Oriented Software Workshop for Simulators, Proceeding of the 2nd CSNI Specialist Meeting on Simulators and Plant Analysers, p. 77-86, Technical Research Centre of Finland, 1999.

5. K. Juslin, M. Paljakka, APROS a Multifunctional Modeling Environment, Proceeding of the 2nd CSNI Specialist Meeting on Simulators and Plant Analysers, p. 92-96, Technical Research Centre of Finland, 1999.

6. J. Ryan, S. Chain, The trend Towards Windows NT for Use In Simulation, Proceeding of the 2nd CSNI Specialist Meeting on Simulators and Plant Analysers, p. 97-102, Technical Research Centre of Finland, 1999.

7. C. Rohrmann, Enhanced Productivity of Simulation Engineers, Proceeding of the 2nd CSNI Specialist Meeting on Simulators and Plant Analysers, p. 118-120, Technical Research Centre of Finland, 1999.

8. Яковлев К.Г., Малкин С.Д. и др. Автоматизированная интерактивная система создания математических моделей для тренажеров и анализаторов. -ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов, 1999, вып. 2, с. 127-130.

9. Крошилин А.Е, Крошилин В.Е и др. Математические модели расчета всех параметров АЭС. ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов, 1999, вып. 2, с. 40-45.

10. Фокин А.В., Гаврилов Д.В. и др. Программный комплекс CLASS создания систем предтренажерной подготовки оперативного персонала энергоблоков. -ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов, 1999, вып. 2, с. 146-148.

11. Емельяненко В.Ю., Чувильчиков М.С, Технология моделирования атомных электростанций. ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов, 1999, вып. 2, с. 70-74.

12. Лялюев Д.В., Шаленинов А.А., Система автоматизации разработки и сопровождения функционального и специального программного обеспечения тренажеров и анализаторов ЯЭУ ТЕРМИТ-Д. - ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов, 1999, вып. 2, с. 130-146.

13. Гаврилов Д.В., Кишиневский Д.В., Масанов А.О. и др. Автоматизированная система моделирования SimPort. — ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов, 2000, вып. 3, с. 32-44.

14. Р. Lundstrom, О. Kymalainen, APROS SA for Operator Training of Loviisa SAM Strategy, OECD Workshop on Operator Training for Severe Accident Management and Instrumantation Capabilities During Severe Accidents, Lyon, France, 2001.

15. Данилов В.А., Зенков А.Д., Малкин С.Д., Масанов А.О и др. Компьютерная технология SimPort: опыт внедрения. ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов, 2002, вып. 3, с. 64-71.

16. Янушевич Д.И., Данилов В.А., Зенков А.Д. Масанов А.О и др. Компьютерная технология SimPort и эмуляторы АСУ ТП. Опыт разработки. ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов, 2001, вып. 4, с. 5964.

17. Янушевич Д.И., Данилов В.А., Зенков А.Д. и др. Компьютерная технология SimPort и комплекс прикладных кодов как инструмент создания тренажеров и моделирующих комплексов энергоблоков. ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов, 2001, вып. 4, с. 65-76.

18. Чернаков В.А, Кориковский К.П. Программный комплекс ЭНИКАД. -Приборы + Автоматизация, 2002, №7, с. 16 -23127

19. Данилов В.А., Зенков А.Д., Малкин С,Д, Масанов А.О и др. Виртуальный энергоблок и технологии компьютерного моделирования. ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов, 2002, вып. 3, с. 72-79.

20. GPI-RDS-TUM-1.0, 1992, Technical User's Manual for READS™

21. GPI-GFW-TUM-0.4, 1993, Technical User's Manual for GFLOW™

22. Интернет сайт корпорации Microsoft® http://www.microsoft.com/

23. Интернет сайт VTT Finland http://www.vtt.fi/aut/tau/ala/apros.htm

24. Интернет сайт GSE System http://www.gses.com/

25. Интернет сайт STN ATLAS Elektronik http://www.stn-atlas.de/

26. Интернет сайт CORYS Т.Е.S.S http://www.corys.com/

27. Интернет сайт CAE http://www.cae.com/

28. Интернет сайт НИТИ http://www.niti.ru/

29. Интернет сайт ЭНИКО ТСО http://www.eniko.ru/

30. Интернет сайт Центра тренажеростроения и математического моделирования ВНИИАЭС http://www.vniiaes.ru/800.htm

31. Рекламный буклет General Energy Technologies (GET), JSC, Moscow 2003.11 Список авторских прав

32. SimPort (United States Copyright Office, TX 5-625-007, Jul 10 2002).

33. SimPort Engineering Station Simulation Diagrams Editor (United States Copyright Office, TX 5-630-725)

34. SimPort Engineering Station Soft Panels Editor (United States Copyright Office, TX 5-630-724)

35. SimPort Thermal Hydraulic Steam-Water Properties Calculation Tool (United States Copy-right Office, TX 5-630-727, Jun 17 2003)

36. SimPort Thermal Hydraulic Network Application Tool Version 1.0 PITON (United States Copy-right Office, TX 5-630-726, Jun 17 2003)