автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Повышение эффективности информационного обеспечения технологической подготовки производства посредством виртуальной поисковой машины

Наименование раздела Стр.

Введение

Глава I. СУБД в структуре систем автоматизации технологической подготовки производства, их классификация и тенденции их развития

1.1. Структура CAD-, САМ-, CAE-, CIM- систем и их информационное 12 обеспечение

1.2. Обзор современных СУБД, тенденции их развития и применение в 23 системах автоматизации

1.2.1. Локальные и глобальные СУБД

1.2.2. Распределенные и параллельные СУБД: свойства, отличительные признаки, примеры

1.2.3. Реляционные, объектные и объектно-ориентированные СУБД

1.3. Проблемы функционирования многоуровневой системы средств 3 8 автоматизации

1.4. Выводы по главе I

Глава П. Анализ программных средств повышения эффективности доступа к базам данных машиностроительного производства

2.1. Анализ стандартов языка структурированных запросов SQL как средства 46 унификации доступа к БД машиностроительного производства

2.1.1. Стандарты языка SQL, их структура, основные концепции языка

2.1.2. Выбор оптимального стандарта SQL на основе структурного 51 анализа и реализации для различных СУБД

2.2. Совершенствование доступа к разнородным распределенным СУБД 55 посредством промежуточных механизмов

2.2.1. Обоснование потребности в промежуточных механизмах дост)Ч1а к 55 разнородным распределенньт! СУБД

2.2.2. Сравнительный анализ характеристик механизмов ODBC, OLE DB, 58 ADO и BDE и выбор оптимального промежуточного механизма

2.2.3. Выбор оптимального промежуточного ПО для ВПМ

2.3. Выводы по главе II

Глава III. Разработка алгоритмической и программной структуры 70 виртуальной поисковой машины.

3.1. Виртуальная поисковая машина (ВПМ) и функциональные требования, 70 предъявляемые к ней

3.2. Моделирование структуры ВПМ

3.2.1. Проектирование и построение типовой структуры базы данных для 73 ВПМ

3.2.2. Обитая функциональность ВПМ

3.2.2. Общий алгоритм функционирования ВПМ

3.2.3. Формирование и динамическая рационализация поискового 101 алгоритма

3.2.4. Моделирование процессов взаимодействия производственных 116 участков в рамках функционирования ВПМ

3.3. Выбор оптимального инструментария для реализации программного 119 макета

Наименование раздела

3.3.1. Delphi

3.3.2. Visual Basic

3.3.3. C++Builder, Visual С++

3.4. Иерархия оконных форм интерфейсных модулей ВПМ, их назначение и 125 функциональные особенности

3.4.1. Основные рабочие окна ВПМ

3.4.2. Группа окон администрирования ВПМ

3.4.3. Окна справок ВПМ

3.4.4. Сервисные окна ВПМ

3.5. Выводы по главе III

Глава IV. Практические аспекты применения ВПМ в условиях 139 распределенного машиностроительного производства

4.1. Практическое применение ВПМ на этапе технологической подготовки 139 опытного производства в условиях распределенности информационных источников

4.2. Требования к программно-аппаратной платформе ВПМ, ее структурная и 142 функциональная организация

4.2.1. Аппаратно-программное обеспечение рабочей станции

4.2.2. Аппаратно-программное обеспечение серверов

4.2.3. Сетевое обеспечение функционирования ВПМ

4.3. Перспективы внедрения ВПМ в различных производственных системах 149 автоматизации этапов и участков машиностроительного производства

4.4. Экономическая эффективность внедрения ВПМ на производстве.

4.5. Выводы по главе IV

Актуальность работы. В современных экономических условиях машиностроительное производство, отличающееся высоким уровнем технического и технологического оснащения (применением высокоточного и высоконадежного станочного оборудования, в том числе и станков с ЧПУ) и сложной системой материально-технического обеспечения на всех его этапах, предъявляет повышенные требования к скорости и качеству технологической подготовки производства[64]. Это обусловлено тем, что меняющаяся конъюнктура рынка требует не только постоянного повышения качественных показателей, но и частой переориентации производства на новые виды продукции, что предопределяет возникновение ряда проблем структурно-технологического характера, связанных с реорганизацией производственного процесса. В этих условиях научно-практические вопросы повышения эффективности технологической подготовки производства как основы производственного процесса в целом, становятся все более актуальными.

Технологическая подготовка, как и другие стадии производства - от проектно-изыскательских работ до сбыта готовой продукции - требует наличия всеобъемлющей системы информационного обеспечения соответствующего уровня[16]. От эффективности работы такой системы зависит скорость и качество обработки данных, что, в свою очередь, во многом определяет качественные и скоростные параметры технологической подготовки производства. Поскольку структура современного производства, в особенности такой отрасли как машиностроение, носит сложный и многогранный характер с наличием разнородных информационных потоков, то это, в свою очередь, обуславливает существование целого ряда проблем, связанных с несовпадением стандартов обрабатываемых данных и, как следствие, трудностей с их совместным отбором, анализом и использованием. Такая ситуация складывается из-за того, что разные по своей специфике целям производства, уровню автоматизации, технологическим параметрам и т.д.) процессы требуют наличия различных по объему, номенклатуре, скорости передачи и обработки информационных потоков. Так, например, система управления базами данных (СУБД), созданная для поддержки Computing-aided-Design-cиcтeм (САВ-систем), и СУБД, работающая с информацией заводских складов, будут отличаться своими потребительским свойствам, что в свою очередь может предопределить применение для их создания различных инструментальных средств. Кроме этого, программные продукты, такие как системы автоматизированного проектирования [51] и технологической подготовки производства (САПР и АСТПП, или САО/САМ-системы), при схожих функциональных характеристиках строятся с использованием различных СУБД.

Вместе с тем, в процессе промышленной эксплуатации различных СУБД может возникнуть потребность в организации доступа и обработки некой информации, хранящейся в них, чему препятствуют описанные ранее структурные несоответствия. Так, необходимость высокоскоростного и корректного совместного доступа к разнородным данным может возникнуть на этапе технологической подготовки производства для подбора комплекта режущего инструмента с определенными геометрическими и прочностными характеристиками для запуска изделия в производство. В этом случае выбор режущего инструмента следует производить на основе данных, поступивших со стадии подготовки проектной документации, требований к инструментальному обеспечению производства и информации о наличии его на складах предприятия. Для оптимального составления такого инструментального набора необходимо решить задачу эффективного поиска в базах данных предприятия с учетом приоритетов, устанавливаемых конечным пользователем, в данном случае - технологом, работающим в технологическом бюро цеха. Таким образом, встает проблема совместного эффективного поиска и использования данных различного формата в условиях разнородных баз данных машиностроительного производства.

Цель и задачи работы. Цель работы состоит в структурном и функциональном улучшении информационного обеспечения технологической подготовки машиностроительного производства с применением алгоритмической и программной компонентной поисковой модели (виртуальной поисковой машины (ВПМ)).

Для достижения цели в диссертации рассмотрены и решены следующие основные научные задачи:

1. Проведён анализ систем управления базами данных в сфере систем автоматизации технологической подготовки производства с учетом классификации и современных тенденций развития с целью выявления функциональных и структурных проблем.

2. Проведён анализ программных средств повышения эффективности доступа к базам данных машиностроительного производства для определения оптимальной программной платформы виртуальной поисковой машины.

3. Разработаны концептуальная, алгоритмическая и программная структуры виртуальной поисковой машины с зд1етом выбора адекватного программно-методического обеспечения и построения концептуальных и сетевых моделей функционирования виртуальной поисковой машины на этапе технологической подготовки производства.

4. Выявлены и определены перспективные направления внедрения виртуальной поисковой машины при автоматизации различных технологических производств на основе инженерно-экономических расчетов.

Основными объектами исследования явились существующие промышленные системы автоматизации технологической подготовки производства и системы управления базами данных в их составе.

Информационной, теоретической и методологической базой явились основные положений технологии машиностроения, теории систем автоматизации, математического моделирования, теории систем управления базами данных, а также труды отечественных и зарубежных специалистов в области систем автоматизации и управления, программных инструментальных средств и методологий разработки пакетов прикладных программ.

Предметом исследования является совокупность теоретических, методологических и практических проблем организации эффективного функционирования баз данных производственных систем автоматизации на этапе технологической подготовки производства.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующих положениях:

1. Разработан метод проектирования и реализации поисковых программных средств управления базами данных для САВ/САМ-систем.

2. Разработаны структура и алгоритмический аппарат параметрической рационализации функционирования поисковых систем для баз данных на основе механизма агрегированных поисковых приоритетов.

Практическая ценность заключается в повышении эффективности технологической подготовки машиностроительного производства за счет улучшения функциональной, структурной компонент и методик поиска в подсистемах информационного обеспечения промышленных систем автоматизации.

Реализация и апробация работ. Комплексные исследования по основным положениям и результатам диссертационной работы проводились на базе компьютерного центра Инженерно-экономического института (г. Москва).

Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях, в том числе на конференции "Технология транспортных и строительных систем", на кафедре "Теория технологических машин" МГТУ "СТАНКИН", а также в Инженерно-экономическом институте.

Публикации: По теме диссертационной работы опубликованы 6 научных работ, включая тезисы докладов, статьи и учебные пособия:

СПИСОК ПЕЧАТНЫХ РАБОТ

1. Водянников Д.В. (соавтор Ковшов Е.Е.) Проблемы масштабирования баз данных в условиях функционирования систем CAD/CAM. Проектирование технологических машин. Выпуск 8. МГТУ «СТАНКИН» М.: 1997, с.72-75.

2. Водянников Д.В. (соавтор Ковшов Е.Е.) Универсальные поисковые системы для эффективной работы с гетерогенными данными. Технология транспортных и строительных систем. Сборник тезисов выступлений научно-практической конференции. 1998. Пенза, с.20-21.

3. Водянников Д.В. (соавтор Ковшов Е.Е.) Применение виртуальной поисковой машины для повышения эффективности доступа к распределённым базам данных машиностроительного производства. СТИН.№2 М.: 1999 с. 8-12.

4. Водянников Д.В. (соавтор Вайсберг A.B.) Основы объектно-ориентированных технологий. М.: Изд-во МГАУ им. В.ПГорячкина, 2000 - 79с.:ил. и

5. Водянников Д.В. (соавтор Вайсберг A.B.) Объектный подход и визуальные методы в современных языках программирования. М.: Изд-во МГАУ им. В.П.Горячкина, 2000 - 101.:ил.

6. Водянников Д.В. (соавторы Ковшов Е.Е., Вайсберг A.B.) Программное и алгоритмическое обеспечение моделирования. Учебное пособие для студентов технических ВУЗов М.: Изд-во МГАУ "СТАНКИН", 2000 - 371с.:ил.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из списка сокращений, введения, четырех глав, выводов, списка используемой литературы из 83 источников и приложений. Общий объем работы 177 машинописных страниц, включая 24 таблицы и 62 рисунка.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ

По результатам проведенной работы были сделаны следуюпЛие основные выводы:

1. Решена научная задача разработки методики и реализации нового механизма поиска в разнородной информационной среде промышленных систем автоматизации машиностроительного производства, что позволило качественно улучшить его информационное обеспечение.

2. Комплексное исследование систем автоматизации технологической подготовки производства на основе их классификации и тенденций развития, в первую очередь их информационной составляющей, позволило определить ряд научно-практических проблем, связанных, прежде всего, с функциональным и структурным сопряжением информационных подсистем в многоуровневых C AD/C AM/C AE/CIM - системах.

3. Проведенный структурный и функциональный анализ программных средств повышения эффективности доступа к базам данных машиностроительного производства позволил качественно спроектировать низкоуровневую платформу виртуальной поисковой машины, интегрировав в нее механизм Borland Database Engine.

4. Спроектированная на основе структурных, методологических и функциональных требований и реализованная с учетом выбора оптимального инструментария, модель виртуальной поисковой машины позволила реализовать программный пакет ВПМ как в стандартном, так и в расширенном функциональном варианте. Определенные в последующем логические и сетевые модели функционирования позволили на практике определить

171 рациональный состав программно-технического комплекса для её реализации в цехах машиностроительного производственного 5. Проведенный анализ инженерно-экономических аспектов внедрения виртуальной поисковой машины на производстве позволил выявить в целом положительный суммарный эффект, что предопределило формирование достаточно широкой сферы применения виртуальной поисковой машины.

1. Аверченко В.И. Автоматизация проектирования технологических процессов. Учебное пособие. -М.: Машиностроение. 1988 с A3.

2. Агеев Г.К. Комплекс систем автоматизированного проектирования "ТЕМП" для конструкторско-технологической подготовки производства. СТИН №9 М.: 1998. -32 с.

3. Аллик P.A. Системы автоматизированного проектирования изделий и технологических процессов в машиностроении. -М.: Машиностроение. 1986 56с.

4. Ансеров М.А., Сгфавочное руководство фрезеровщика. -Л.: Лениздат, 1964, 263 с.

5. Базис 3.0 мал золотник, да дорог. Компьютерная неделя. №4. -М.: Инфоарт. 1998 -20с.

6. Барон Г.Г. Параллельные архитектуры серверов баз данных. СУБД №2. -М.: Открытые системы. 1995 32-ЗЗс.

7. Бич Д. К объектным базам данных. СУБД №4. -М.: Открытые системы. 1994 51с.

8. Бобровский С. Что выбирать СУБД или метод доступа ? - М. PCWeek/RE №6,1999 -16 с.

9. Вольтова Г.А. Стандарт SQL: что нового?, Компьютеруик, №28, -М.: 1997 18с.

10. Брюзгин Ю.А. SQLBase 7.0 СУБД №1, М.: (Электронная версия) 1998 с.23.

11. Вейскас Д. Эффективная работа с Access 7.0 для Windows. С-Петербург, ПитерПресс-1997г. - 300 с.

12. Водянников Д.В., Ковшов Е.Е. Компьютерная система маркетинга научной литературы. -М.: Механизация и электрификация. №1 1998 г. 14 с.

13. Водянников Д.В., Ковшов Е.Е. Пакет прикладных программ для создания системы маркетинга научной литературы. Информационный листок МГЦ НТИ, № 66-97 -М.: МГЦ НТИ 1997г.-2 с.

14. Водянников Д.В., Ковшов Е.Е. Применение виртуальной поисковой машины для повышения эффективности достзпа к распределённым базам данных машиностроительного производства. СТИН. №2 -М.:1999 с. 8.

15. Водянников Д.В., Ковшов Е.Е. Применение современных компьютерных технологий в сельском хозяйстве на примере клиент/серверной системы маркетинга научной литературы. Агроэкономическая наука производству. Часть П. -М.:МГАУ.1997-85с.

16. Водянников Д.В., Ковшов Е.Е. Проблемы масштабирования баз данных в условиях функционирования систем C AD/C AM. Проектирование технологических машин. Выпуск 8. -М.: МГТУ «СТАНКИН» 1997, 73 с.

17. Водянников Д.В., Ковшов Е.Е. Универсальные поисковые системы для эффективной работы с гетерогенными данными. Технология транспортных и строительных систем. Сборник тезисов выступлений научно-практической конференции. -Пенза 1998,-20 с.

18. Водянников Д.В. Вайсберг А.В. Основы объектно-ориентированных технологий. Учебное пособие. М.: Изд-во МГЛУ им. В.П.Горячкина, 2000 53с. :ил.

19. Водянников Д.В. Вайсберг А.В. Объектный подход и визуальные методы в современных языках программирования. М.: Изд-во МГАУ им. В.П.Горячкина, 2000 62с.-ил

20. Вольдер Б.С. Планирование на предприятии. Учебное пособие., М: МГТУ «Станкин», 1999-172 с. -30 с.

21. Вон К. Технология объектно-ориентированных баз данных. СУБД №4. -М,: Открытые системы. 1994 32с.

22. Гагарин А.А., Давидов Ю.А. Подготовка управляющих программ для станков с ЧПУ в системе "Кредо". САПР и графика №3. -М.: КомпьютерПресс 1998 25 с.

23. Герман Д.Я. Проектирование реляционных баз данных. -М.: Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана.,1994 -14с.

24. Горфинкель В.Я., Купряков Е.М. Экономика предприятия. Учебник для ВУЗов, М:Банки и биржи, ЮНИТИ, 1996 367 с. 132-134с.

25. Гринберг И., Гарбер Л. Разработка новых технологий информационного поиска. "Открытые системы", 1999 №9-10 - 34 с.

26. Девитт Д. Грэй Д. Параллельные системы баз данных: будущее высоко эффективных систем баз данных. СУБД №2. -М.: Открытые системы. 1995 8с.

27. Джорджиа Б.Л. В поисках совершенных механизмов поиска. Computerworld Россия -1996-№41-14с.

28. Злыгарев В.Н. Сермягин П.Д. Система «Кредо» управление технологией документооборота. Автоматизация проектирования, №1 - М.: Открытые системы. 1999- 18с.

29. Знакомьтесь: Pro/Engineer изнутри (часть 1.). САПР и графика. №3 -М.: КомпьютерПресс 1998. 36с.

30. Информационное обеспечение процесса проектирование в среде ADM-WinMachine. САПР и графика. №12 М.: КомпьютерПресс 1998. - 14с.

31. Казанов А.А., Красильников А.Н., Мальцев А.Н. ADEM TDM инструмент автоматизации планирования производственных процессов. САПР и графика. Х25 -М.: КомпьютерПресс 1998 - с. 13.

32. Калиниченко Л.А. Стандарт систем управления объектными базами данных ODMG33