автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Разработка моделей и алгоритмов проектирования технологических операций для специального программно-управляемого оборудования

9\8

АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ ? ИНСТИТУТ ТЕХНИЧЕСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ

УДК 658.512.011.56:621.9.06-529

Храновский Вацлав Владимирович

РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОГО ПРОГРАММНО-УПРАВЛЯЕМОГО ОБОРУДОВАНИЯ

05.13.12 - системы автоматизации проектирования

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Минск 1996

Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знамени Институте технической кибернетики Академии наук Беларуси

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор А.Г. РАКОВИЧ

Официальные оппоненты:

член-корреспондент АНБ,

доктор технических наук, профессор С.Б. МИХАЛЕВ кандидат технических наук Н.В. МОРГУН

•Оппонирующая организация:

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

Защита состоится "рп " итнсг 1996г. в _Ц часов на заседании совета по защите'диссертаций Д 01.04.01 при Институте технической кибернетики по адресу: 220012, г. Минск, ул. Сурга-нова, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института технической кибернетики АНБ. •

Автореферат разослан "2П " __мая_ 1996г.

Учёный секретарь совета по защите диссертаций,

доктор технических наук

П.Н. БИБИЛО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тет. Автоматизация технологической подготовки производства изделий электронной техники (ИЭТ), в частности производства интегральных схем, связана с применением специального технологического оборудования (СТО), которое участвует в выполнении многочисленных дискретных и дискретно-непрерывных технологических операций: физико-химических, электрохимических, измерительных, сборочных, транспортных и других.

Специальное (нестандартное) оборудование характеризуется узкой областью применения. Поэтому его производство мелкосерийное. Затраты на создание такого оборудования определяются в основном расходами на проектирование и подготовку производства, а не на операции изготовления. Характерной особенностью нестандартного оборудования является большое количество исполнительных механизмов, отличающихся друг от друга не только конструктивной реализацией, но и функциональными характеристиками. СТО является программно-управляемым и самой сложной частью его является встроенная система управления.

Как правило, программное обеспечение (ПО) любой встроенной системы разрабатывается на последнем этапе ее создания. В ПО реализуются результаты труда специалистов многих областей. Такое положение требует ответственности разработчиков ПО. С другой стороны, полупроводниковое производство характеризуется не только сложностью технологии, но и быстрой сменой оборудования. Однако моральное старение системы управления протекает значительно быстрее технологического оборудования. ПО является одним из наиболее дорогих компонентов СТО. Разработчики программ считают СТО алгоритмически насыщенным.

Второй особенностью СТО считается специфика аппаратных средств в системе управления. Уникальная конфигурация аппаратных модулей практически на каждой единице оборудования не позволяет с помощью только стандартных методов программирования систем реального времени сохранить уровень унификации программных компонент, который имеет место в традиционных встроенных системах.

Следовательно, требование повышения производительности и обеспечения гибкости является одним из главных факторов актуальности автоматизации проектирования ПО для СТО, которое участвует в технологических операциях производства ИЭТ. При проектировании

современных систем и средств автоматизации программирования технологических операций необходимо использовать методы, учитывающие аппаратные ресурсы систем управления СТО, специфические особенности технологических процессов, условия их функционирования и др.

Связь работ с крупными научными программами, темами. Направление работы определено планами научных работ ИТК АНБ в рамках выполнения Республиканской программы фундаментальных исследований "Теоретические основы создания автоматизированных систем проектирования, моделирования и диагностики в машиностроении и обеспечения надежности и ресурса машин", утвержденной постановлением президиума АН ВССР от 5.12.1990г, N 116.

Целью работ является совершенствование процессов технологической подготовки производства ИЭТ на этапе программирования технологических операций СТО путем автоматизации проектирования программ на базе создания моделей, алгоритмов и инструментальных средств поддержки этих процессов. В соответствии с поставленной целью определяются следующие задачи:

- анализ средств взаимодействия операторов с системой управления СТО, определение структуры и разработка инвариантной компоненты программного интерфейса оператора;

- построение и исследование модели ядра управляющей программы, создание методики проектирования диспетчерских функций управляющей программы;

- разработка и обоснование формального аппарата и специализированной языковой среды для программирования алгоритмов выполнения технологических операций специальным оборудованием.

Методы исследования. Формализация разрабатываемых моделей, алгоритмов и их анализ основаны на положениях теории графов, теории сетей Петри и их расширений, теории формальных грамматик и множеств. При создании комплекса программных средств использовались методы системного программирования.

Научная новизна заключается: в концептуальной постановке и обосновании задачи автоматизации проектирования программных компонент технологических операций для специального оборудования производства ИЭТ; формализации информационных и вычислительных процессов для различных режимов функционирования системы управления СТО; обосновании структуры и семантики проблемно-ориентированного языка описания спецификаций алгоритмов управления;

создании аппарата модифицированных макро-Е-сетей; разработке на базе созданного аппарата технологии сетевого моделирования и синтеза прикладных программ применительно к конкретным условиям функционирования.

Практическая янлушссть г.с:гу"-:с:;:";:; рвзулъпошив. На основе предложенной модели трехуровневого представления ПО для управления СТО созданы дополнительные программные средства диалогового обмена технолога-оператора с программно-управляемым оборудованием и разработаны дополнительные программные процедуры для диспетчеризации вычислительных процессов.

Разработан язык описания спецификаций на основе аппарата модифицированных макро-Е-сетей. Реализована подсистема генерации прикладных модулей для системы сетевого моделирования и синтеза управляющих программ.

Результат работ используются на предприятии с полупроводниковым производством. Разработанные программные средства целесообразно применять при проектировании ПО для систем управления оборудованием, где применяются соответствующие аппаратные средства.

Экономическая значимость полученных результатов. Основной практический эффект проделанной работы выражается в уменьшении длительности и трудоемкости проектирования программных компонент технологических операций, которые выполняет СТО, приблизительно на 50-70%. Важным элементом этой работы является также возможность привлечения разработчиков технологического оборудования и технологических операций к проектированию управляющих программ.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Способы формирования сценария директивного диалога оператора с системой управления СТО и выделения инвариантной части диалоговой компоненты управляющей программы.

2. Методика проектирования операционных средств управляющей программы для СТО.на основе элементов ядра системы программирования Модула-2.

3. Формальный аппарат модифицированных макро-Е-сетей.

4. Технология сетевого моделирования и синтеза прикладных программ.

5. Инструментальная подсистема для программирования технологических операций, выполняемых СТО.

Апробация результатов. Основные результаты по теме дис-

сертации докладывались и обсуждались на республиканских научно-технических конференциях "Теория и методы создания интеллектуальных САПР в машиностроении и приборостроении" (г. Минск, ИТК, 1992г.), "Теория и методы создания интеллектуальных САПР" (г. Минск, ИТК, 1994г.), на международной конференции "Автоматизация проектирования дискретных систем" (г. Минск, ИТК, 1995г.), теоретическом семинаре "Теория и методы построения САПР в машиностроении", а также на научном совете по проблеме "Проблемы автоматизации проектирования" ИТК АН Беларуси.

Опубликование результатов. Основные результаты диссертации отражены в 7 опубликованных работах, 3 из которых имеют форму тезисов докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, общей характеристики, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Полный объем диссертации занимает 133 страницы, который включает 25 рисунков, 4 страницы приложения и список литературы из 107 наименований на 9 страницах.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Основное содержание работы сосредоточено во второй, третьей и четвертой главах, :соторые по форме изложения темы равноправны и раскрывают решет, ^ответственно первой, второй и третьей поставленных задач.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель и направления исследования, даны краткие характеристики работы и полученных результатов.

Б первой главе описываются специфика и условия программного управления СТО, аппаратные особенности системы управления им, проводится обзорный анализ известных методов и средств проектирования ПО, формулируются постановка задачи автоматизации проектирования ПО для СТО микроэлектроники, предлагается подход к решению поставленной задачи и его обоснование.

На практике встречаются различные подходы к автоматизированной разработке ПО. К их числу относятся: создание инструментальных, имитационных и языковых средств, построение моделей и схем программных алгоритмов (особенно на ранних этапах проектирования) и другие.

пСХОДКЫМ ЗЛёМбКХОМ Прй 5КЗЛйЗс ВОЗМОЖНЫХ ВЗрйаНТОВ ЗЗТО-матизации проектирования программ управления следует считать общую схему взаимодействия программно-аппаратных комплексов с внешней средой, какой является объект управления. Воздействие осуществляется пп двум основным папраглснпяы: 1) взаимодействие управляющего персонала с управляющим вычислительным комплексом; 2) взаимодействие технологического оборудования с управляющим комплексом.

Аналогично указанной схеме следует рассматривать структуру управляющей программы, в которой можно выделить три блока: 1 - прикладные модули, 2 - ядро, 3 - модуль обмена с оператором-технологом. Согласно схеме первый блок ставится в соответствие узлам технологического оборудования, второй по своему назначению имеет сходство с системой управления СТО, а третий блок - с внешним управлением. Подобную аналогию некоторые авторы (Дави-денко К.Я., Забродин Л.Д., Мытус Л.Л.) называют принципом симметрии, который основывается на том, что между структурными параметрами окружающей среды и ПО встроенной системы должна обеспечиваться максимально возможная симметрия.

Принцип симметрии хорошо соблюдается в традиционных встроенных системах, например, в автоматизированных системах управления технологическими процессами. Структура ПО для них имеет, как правило, вид шестиуровневой виртуальной машины, основная часть которой инвариантна и фактически представляет собой специализированную или универсальную операционную систему (ОС). Однако для систем управления СТО объём инвариантных или частично инвариантных компонент может быть очень незначительным. Доля временных затрат на программирование неоднородных и параллельно выполняемых СТО технологических операций производства ИЗТ несравнимо выше, чем на проектирование инвариантных частей ГО. Управляющую программу следует рассматривать как компоненту технологической операции, а управление СТО - как выполнение технологических операций.

Программный алгоритм имеет высокую чувствительность к изменениям в алгоритме выполнения технологической операции (или в алгоритме поведения СТО). Поэтому средства и методы проектирования управляющих программ для СТО должны обладать высокой степенью адаптации. Данное требование вместе с аппаратными особенностями системы управления СТО, незначительной долей стандартных

модулей в управляющей программе и др. не позволяет эффективно использовать возможности известных систем автоматизации проектирования ПО.

Наибольшую сложность представляет проектирование прикладных программных модулей (блок 1), которые содержат в основном трудноформализуемые алгоритмы управления оборудованием, выполняющим технологические операции электронного производства.

Глава 2 раскрывает принципы проектирования диалогового интерфейса технолога-оператора с управляемым технологическим оборудованием. Здесь же анализируются способы обработки управляющей информации. Предложены к рассмотрению два способа - диалоговый и функциональный (с использованием функциональной клавиатуры) ■- в зависимости от аппаратных средств в управляющем вычислительном 'комплексе.

При разработке программной подсистемы, обеспечивающей поддержку функции диалога, нужно учитывать ряд факторов. Во-первых, программа рассчитана на неподготовленного (в области программирования) пользователя. Во-вторых, технические возможности аппаратных средств системы управления ограничены. Третьим фактором является требование максимальной унифицированности программной подсистемы и ее быстрой адаптации к конкретным условиям применения. В общем, программные средства должны обеспечивать выполнение управляющих и контролирующих действий (директив) в простой и доступной форме.

Известно, что в системах общения с ЭВМ всегда можно выделить три базовых элемента ведения диалога: структуру диалога, диалоговые функции и языковые средства взаимодействия. Анализ двух последних элементов позволил выделить в программном интерфейсе "технолог - система управления" две части - общую и специальную. Функции общей части по сути имеют аналогию с некоторыми функциями ОС, поддерживающими связь человека с ЭВМ. Специальную часть, связанную с решением технологических задач, в том числе и выполнением технологических операций управляемым оборудованием, должна составлять совокупность функциональных модулей, которые можно объединить в отдельный блок прикладных программ (Ф).

Представленная структуризация программной подсистемы еще не гарантирует выполнения указанных требований. Более подробный анализ специальной части показывает, что в каждом 1-ом так назы-

ваемом шдулб-директиве (М^) можно выделить информационную часть (10 и функциональную (Зч). В таком случае на основе упорядоченной совокупности Ь={11>, где 1=1,2,...,N. N - количество модулей-директив, можно составить сценарий диалога "технолог - система управления СТО". Сценарий - ято порядок, в соответствии с которым задаются и обрабатываются директивы.

Информационную совокупность Ь следует рассматривать как самостоятельный блок с точки зрения его формирования, считая, что язык составления сценария, а также интерпретатор для него, -прерогатива общей части. В результате получим программную схему диалогового способа обмена в виде трехуровневой структуры, которая не означает иерархического подчинения или ветвления по типу дерева, а лишь подчеркивает значимость и функциональное различие трех основных частей программной системы.

Верхний уровень схемы - это совокупность Ф={Ф1> прикладных модулей проектировщика, из которых исключено информационное описание управляющих директив и сосредоточено на первом (нижнем) уровне. Информационный блок (нижний уровень) базируется на едином формате, однако имеет иерархическую структуру и внутренние связи.

Второй (промежуточный) уровень программной структуры составляет универсальный программный модуль организации и отображения диалога (общая часть диалоговой компоненты ПО системы управления СТО). Если программу сценария необходимо создавать для каждой единицы оборудования, то данный модуль применим для ПО всего класса СТО, где используются соответствующие аппаратные средства системы управления.

Особенность программной структуры заключается в том, что ни одна процедура функционального блока не имеет непосредственной свази со своей информационной часть». Взаимодействие между ними осуществляется через инвариантный модуль отображения и организации диалога. Для выполнения всех операций обмена между блоками Ь и Ф достаточно нескольких обычных программных переменных целого типа.

Таким образом, организация основных функций взаимодействия технолога с системой управления СТО диалоговым способом возлагается на общую часть (системный модуль 3) программной подсистемы. Раскрыть сущность общей части, а также выработать некоторые рекомендации по ее применению в проектировании ПО позволил

анализ первого указанного элемента диалога - структуры диалога.

Рассматривая возможность использования линейных диалоговых операторов, операторов ветвления и операторов цикла в таких способах ведения диалога, как выбор из "меню", "вопрос-ответ", заполнение формата и параметрическая настройка, можно убедиться, что не все средства традиционного диалога могут найти применение в ПО систем управления СТО. Например, явное присутствие формы "меню" в диалоговых преобразованиях может противоречить принципам директивного диалога. Главная цель при проектировании диалогового интерфейса "технолог - система управления СТО" - это стремление к простоте и эффективности. Во второй главе показано, что наиболее приемлемой для задач управления СТО является система, созданная на основе операторов цикла с продолжением. Ока поддерживает директивную форму ведения диалога и является оптимальной-, поскольку содержит элементы не только традиционного диалога, но и средства циклового режима работы.. Кроме этого, директивная форма диалогового взаимодействия облегчает осуществление простой и надежной связи.между нижним и верхним уровнями программной структуры диалогового интерфейса.

Несложно заметить,.что методика автоматизации проектирования диалоговой компоненты управляющей программы во многом определяется выделением инвариантной части в этой компоненте.

Глава 3 настоящего исследования посвящена решению второй задачи, где используется аналогичный принцип и рассматриваются вопросы проектирования диспетчерских функций управляющей программы.

Для системы реального времени, каковой является система управления, встроенная в СТО, нет какой-то одной фиксированной схемы внешних, устройств, и очень часто приходится разрабатывать ПО для конкретной уникальной конфигурации. Ситуация особенно усложняется тогда, когда ПО работает в условиях ограниченного пространства оперативкой памяти и без поддержки со стороны ОС, а дискретные операции, в которых участвует СТО, выполняютсякак правило, параллельно. В данной главе предлагается подход к проектированию базового варианта ядра управляющей программы, способного выполнять основные диспетчерские функции, и некоторые рекомендации по наращиванию дополнительных элементов этого ядра.

Отождествление физических процессов, осуществляемых управляемым оборудованием, с вычислительными невозможно по извест-

ным причинам. Поэтому исходным элементом в решении данной задачи выбрана абстрактная схема взаимодействия вычислительных процессов, которая реализует механизм монитора Хоара. Ее суть состоит в том, что выполнение некоторого процесса (задачи) протекает параллельно и независимо от других пропегсов, которые по могут непосредственно активизировать друг друга. Связь между ними осуществляется через общие структуры данных.

Выбор схемы на основе параллельных и независимых задач объясняется тем, что она дает возможность упростить разработку ПО. Облегчается также модификация и отладка. Но наряду с преимуществами имеется существенный недостаток, возможность несанкционированного доступа отдельных процессов к общим данным, и, следовательно, может быть искажена логика работы системы управления. Однако преодолению этого недостатка способствует то, что именно такая схема позволяет удачно применить классические средства синхронизации и взаимоисключающего доступа к общим ресурсам, а также формальный аппарат сетей Петри для ее моделирования.

Механизм монитора подразумевает использование в качестве транзактов синхронизации примитивов низкого уровня, например, сигналов. Чтобы исключить либо минимизировать необходимость применения примитивов низкого уровня в базовом варианте диспетчерской организации, можно упростить (по сравнению с некоторыми ОС реального времени) дисциплину обслуживания и представить ее кольцевой структурой. В результате программа-диспетчер не отвечает за синхронизацию обмена, а также отпадает необходимость использования явного механизма взаимоисключающего доступа. Тем не менее, прикладные задачи остаются независимыми.

Подобная схема взаимодействия вычислительных процессов реализована в ядре известной системы программирования Модула-2. Поэтому в предлагаемой диспетчерской организации управляющей программы используются три базовых элемента ядра системы Модула- 2: программа расписаний, программа обслуживания устройств и операторы контекстных переключений. При этом операторы переключения системы Модула-2, основанные на концепции сигналов и сопрограмм, модифицированы в связи с упрощением дисциплины обслуживания задач.

Базовый модуль диспетчера на основе средств системы Модула-2 располагает минимальным набором компонентов, необходимых

для такой административной системы, какой является диспетчерская организация управляющей программы. Он также является инвариантной частью ПО, открытой для расширения и модификации.

Однако при расширении элементов базового варианта диспетчера, а также в случаях использования более сложных дисциплин обслуживания задач может возникнуть необходимость в дополнительном анализе проектируемой схемы, например, в проверке параллельных вычислений на;корректность. Предлагаемый метод проверки применяется для модели, построенной в виде сети Петри, и заключается в анализе двух свойств поведения сетевой модели: ограниченности и стационарной повторяемости. Эти свойства являются основными структурными характеристиками сети. Обоснование метода проводится на примере анализа сетевой модели базового варианта диспетчера.

Глава 4. Разработка прикладных модулей, которые составляют блок 1 управляющей программы, требует несколько другого подхода, отличного от того, что присущ первым двум основным компонентам, где важное место отводится выявлению типовых алгоритмов и выделению соответственно инвариантных частей ПО. Кроме того, прикладные модули вместе со своими данными составляют основную часть объема (примерно 60-80%) управляющей программы. В них отражается сущность программирования технологических операций, в которых участвует СТО.

Решение задачи автоматизации программирования технологических операций СТО в диссертации предлагается на основе принципа структурированных спецификаций, т. е. таких спецификаций, которые можно выполнить на ЭВМ. Указанный принцип связан с повышением роли методов и средств спецификации, проектирования и последующим переходом к автоматизированному синтезу ПО. Подобная тенденция характерна для известных систем типа EPOS, REVS, ESRRES0 и др. Некоторые из них используют CASE-технологию проектирования ПО реального времени, но большинство базируется на методах и конструкциях традиционного программирования.

В предложенной автором работе показана необходимость выбора известного (или разработки нового) формализма описания спецификаций управляющих программ и выделены требования к методам описания. Они должны обеспечивать:

- непротиворечивую и краткую спецификацию любой компоненты программной системы;

- основу для верификации проекта;

- возможность привлечения специалистов-непрофессионалов в области программирования;

- основу для автоматизированного синтеза программных модулей.

Зти требования предполагают построение модели проекта, которая должна быть получена на основе заданного формализма. В качестве последнего выбран аппарат Е-сетей, одного из расширений сетей Петри. Основной особенностью Е-сетей является то, что они обладают бесконфликтной схемой функционирования. Такое свойство вместе с другими свойствами Е-сетей допускает использование аппарата не только в моделировании, но и в программировании систем реального времени. Тем не менее классический вариант Е-сетей (а также макро-Е-сетей) вызывает затруднения в представлении систем с большим количеством неоднородных переменных, атрибутов и их сложной взаимосвязью. Поэтому возникла необходимость в модификации формального аппарата Е-сетей. Изменение касается как количественного элемента описания Е-сетей, так и структурного. Модификация количественного элемента заключается в разграничении описаний периферийных и управляющих позиций. Модификация структурного элемента осуществляется за счет изменения схемы переходов.

Модифицированная макро-Е-сеть задается набором ММЕ№=(Р,1?,Т,У,Мо), где Р={р1>^0 - множество периферийных позиций; !?=-!гт} - множество решающих позиций; Т=-С1П>^ Ф - множество переходов; ^={Зп,Ч(гтп),2(1,0,Ьп,Нп> - переход; 5П - тип элементарной сети; процедуры 1п:

2(1П) - времени задержки, Ч(Гтп) ~ проверки условия ПОЗИЦИИ Гт, Ип - присвоения (стандартная процедура), Нп - нестандартная процедура; У={уд/1 £ (Р и ЮУ/ 0 - множество переменных; Мо=М(Р)Iш _ начальная разметка сети.

Разработанный аппарат модифицированных макро-Е-сетей позволил определить грамматику такого формального языка, терминальные символы которого равносильны конструкциям языка программиро-

вания высокого уровня. На основе специальных правил грамматики разработана технология преобразования наборов элементарных сетей в операторы алгоритмического языка Модула-2. Данная технология содержит строгий анализ сети (ее топологии) и базируется на так называемом "постулате модульности".

На базе разработанной технологии спроектирована прикладная система моделирования и генерации прикладных, программ, а также реализован пакет программ для подсистемы генерации. Данная подсистема и вторая часть системы - подсистема моделирования -по полученному результату независимы. Однако обе используют одно и то же исходное описание спецификаций управляющих алгоритмов на входном проблемно-ориентированном языке. Этот язык фактически является- основой системы, и его.семантика близка к семантике Е-сетей.

Основной объем работы и главный результат процесса проектирования с помощью прикладной системы сосредоточен в подсистеме генерации, которая имеет модульную структуру. Модули подсистемы осуществляют:

- интерпретацию входного описания сетевой модели;

- анализ логической структуры (топологии) ШЕИ-сети;

- генерацию управляющих алгоритмов в выходной форме.

Модули подсистемы моделирования должны выполнять:

- генерацию графического представления исходной ММЕИ-сети или её фрагментов;

- трассировку перемещения маркеров в интерактивном режиме;

- анализ временных задержек в описаниях переходов.

Таким образом, в прикладной системе заложена специализированная технология разработки программ на основе спецификаций алгоритмов выполнения технологических операций нестандартным оборудованием.

В приложении приведено описание входного проблемно-ориентированного языка спецификаций и представлена справка о практическом использовании результатов диссертационной работы.

ВЫВОДЫ

Совершенствование процессов технологической подготовки производства ИЭТ на отрезке программирования технологических операций СТО требует автоматизации проектирования программ на

оазе создания моделей., алгоритмов и инструментальных средств поддержки этих процессов. С учетом специфики и условий программного управления СТО, которое участвует в технологических операциях производства ИЭТ, в диссертации выработана методика создания подсистемы автоматизированного проектирования прсгрсмиккх средств управления ооорудованием микроэлектроники. Методика, основанная на аналогии функциональных структур взаимодействия системы управления СТО и управляющей программы, обеспечила разработку

- средств проектирования диалоговой компоненты ПО для СТО,

- метода проектирования ядра управляющей программы,

- специализированной языковой среды высокого уровня для автоматизации программирования алгоритмов выполнения СТО технологических операций в производстве ИЭТ.

Получены следующие основные результаты:

1. Разработана модель программного интерфейса оператора СТО, которая позволяет рационально распределить функции инвариантной и неинвариантной компонент этого интерфейса. На базе предложенной модели определен способ формирования сценария директивного диалога оператора с системой управления СТО, исследована инвариантная компонента на уровне диалоговых операторов и создана практическая основа для проектирования программного интерфейса в виде инструментальных средств.

2. Предложена методика проектирования ядра управляющей программы СТО, которая заключается в правилах построения базового варианта диспетчерской организации на основе операционных средств системы Модула-2 и в методе проверки на корректность сетевой модели диспетчерской организации.

3. Разработана специализированная языковая среда для автоматизации программирования технологических операций СТО. Она базируется на новом формализме модифицированных макро-Е-сетей, на специальной технологии преобразования модифицированных макро-Е-сетей в конструкции языка программирования Модула-2, а также на входном языке описания спецификаций алгоритмов, управляющих технологическими операциями СТО.

4. Основной практический эффект проделанной работы выражается в уменьшении длительности и трудоемкости проектирования программных компонент технологических операций, которые выполняет СТО, приблизительно на 50-70%. Важным элементом этой работы

является также возможность привлечения разработчиков технологического оборудования и технологических операций к проектированию управляющих программ.

Проведенная теоретическая и прикладная работа создала условия для того, чтобы автоматизация проектирования программных алгоритмов выполнения технологических операций специальным оборудованием достигалась за счет смещения проектных процедур.на ранние этапы, а именно на этапы спецификации требований и алгоритмизации.

Таким образом, диссертация представляет собой совокупность новых научно обоснованных разработок в области САПР, использование которых обеспечивает решение прикладных задач автоматизации проектирования программных компонент технологических операций для СТО микроэлектроники.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ракович А.Г., Храновский В.В. Концепция разработки системы автоматизированного проектирования программных средств, управления оборудованием микроэлектроники //Автоматизация процессов технологической подготовки производства. Сб. науч. тр. /АН Беларуси, Ин-т техн. кибернетики; Науч. ред. В.И. Махнач,-Минск: Ин-т техн. кибернетики АНБ, 1993.- С. 86-93.

2. Ракович. А.Г., Храновский В.В. Разработка способов и средств диалога пользователя с управляемым технологическим оборудованием при создании САПР программ управления //Автоматизация процессов технологической подготовки производства. Сб. науч. тр. /АН Беларуси, Ин-т техн. кибернетики; Науч. ред. В.И. Махнач.-Минск: Ин-т техн. кибернетики АНБ, 1993.- С. 50-58.

3. Ракович А.Г., Храновский В.В. Проектирование диспетчерских функций в программах управления специальным оборудованием //Модели и алгоритмы автоматизации проектирования конструкций и технологий. Сб. науч. тр. /АН Беларуси, Ин-т техн. кибернетики; Науч. ред. А.Г. Ракович,- Минск: Ин-т техн. кибернетики АНБ, 1994.- С. 154-163.

4. Ракович А.Г., Храновский В.В. Генерационный синтез в САПР программ управления специальным технологическим оборудованием //Теория и методы создания интеллектуальных САПР в машиностроении и приборостроении. Тез. докл. конф.- Минск, 1992.

5. Храновский B.B. Развитие принципа спецификаций в инструментальной системе проектирования программ управления //Теория и методы создания интеллектуальных САПР. Тез. докл. конф.-Минск, 1994.- С. 98.

6. Ракович А.Г.. Храновский В.В. Принцип структурированных спецификаций в автоматизированном синтезе управляющих программ.- Препринт /Ин-т техн. кибернетики AHB.- Минск, 1994.

- 24с.

7. Ракович А.Г., Храновский В.В. Реализация инструментальной подсистемы моделирования и синтеза управляющих программ // Автоматизация проектирования дискретных систем. Материалы международной конференции. Том 1. Тезисы докладов.- Минск, 1995.

- С. 98.

П О Г» ТЛ I I ТТ

г* а о л/ м с,

да дысертацыйнай працы Храноускага В. У. "Распрацоука мадэляу 1 алгарытмау праектавання тзхнаяаг1чных аперацый для спецыяльнага праграмна-кХруемага абсталявання"

Ключавыя словы: а^таматызашя праектавання, тэхналаг1чная аперацыя, спецыяльнае абсталяванне. к1руючая праграма, праграмны штэрфейс, ядро, структураваная спецыф!кацыя, сеткавая мадель, с1нтэз праграм

Дысертадыйная прада нак3.равана на йчасканаленне працэсау тзхналагхчнай падрыхтоук! вытворчасц! вырабау электроннай тэхш-к1 на этапе праграмавання тэхналагхчных аперацый, як1я выконва-юцца спецыяльным абсгаляваннем. У працы прапанаваны способы ау-таматызацы1 праектавання хнварыянтных кампанентау к!руючых праграм для спецыяльнага абсталявання, а таксама тзхналог1я прагра-мавання алгарытмау выканання тэхналаггчных аперацый гэтым абста-ляваннем. У якасщ анварыянтных (або часткова шварыянтных) час-так разглядаюцца праграмны хнтзрфейс аператара спецыяльнага тэх-налагхчнага абсталявання 1 ядро к!руючай праграмы.

Тзхналогая праграмавання к1руючых алгарытмау заснавана на прынцьше структураваных спещафхкацый 1 новым фармальным апараце мадыф1каваных макра-Е-сеткау. Для ап1сання спецыф1кацый алгарытмау выканання тзхналаг!чных аперадай спецыяльным абсталяваннем распрацавана праблемна-арыентаваная мова высокага узроуню у тэр-м1нах мадыфз.каваных макра-Е-сеткау, якая прынята у якасщ ува-ходнай мовы прыкладной с1стэмы мадэлявання. Прикладная с1стзма складаецца з дзвюх падс1стэм: сеткавага мадэлявання 1 с1нтэза прикладных праграм. Вын1кам прымянення сз-стэмы можа быць або сеткавая мадель алгарытма гаравання у дынам1цы, або праграмны модуль у канструкцыях мовы праграмавання Модула-2. Реал!заваны комплекс 1нструментальных праграм для падс1стэмы сантэза.

РЕЗЮМЕ

к диссертационной работе Храковского В.В. "Разработка моделей и алгоритмов проектирования технологических операций для специального программно-управляемого оборудования"

Кшичевые слова: автоматизация проектирования, технологическая операция, специальное оборудование, управляющая программа, программный интерфейс, ядро, структурированная спецификация, сетевая модель, синтез программ

Диссертационная работа направлена на совершенствование процессов технологической подготовки производства изделий электронной техники на этапе программирования технологических операций, выполняемых специальным оборудованием. В работе предложены способы автоматизации проектирования инвариантных компонент управляющее программ для специального оборудования, а также технология программирования алгоритмов выполнения технологических операций этим оборудованием. В качестве инвариантных (или частично инвариантных) частей рассматриваются программный интерфейс оператора специального технологического оборудования и ядро управляющей программы.

Технология программирования управляющих алгоритмов основана на приншше структурированных спецификаций и новом формальном аппарате модифицированных макро-Е-сетей. Для описания спецификаций алгоритмов выполнения технологических операций специальным оборудованием разработан проблемно-ориентированный язык высокого уровня в терминах модифицированных макро-Е-сетей, который принят в качестве входного языка прикладной системы моделирования. Прикладная система состоит из двух подсистем: сетевого моделирования и синтеза прикладных программ. Результатом применения системы может быть либо сетевая модель алгоритма управления в динамике. либо программный модуль в конструкциях языка программирования Модула-2. Реализован комплекс инструментальных программ для подсистемы синтеза.

C* I ! W li A r> V

o 0 ra « A it 1

to the dissertation work of Mr. Khranowsky V. "Design of models and algorltms of technological operations protecting for special programme-controlled equipment"

Keywords: designing automatization, technological operation, special equipment, controlled programme, programme-simulated interface, nucleus, structure specification, net model, programs synthesis

This research is for process improving- of technological preparing of elektronic equipment products manufacturing on the stade of technological operations programming, performed by specical equipment. In the research Mr. Khranovsky proposes designing automatization methods of controlled programme invariant component for specical equipment, and also algorithm programmig technology of technological operations performing by this equipment. Vie consider operator programming interface of specical technological equipment and controlled programme nucleus as invariant parts (or partially invariant parts).

Controlled algoritm programming technology is based on structure specifications and on new formal apparatus of modified macro-E-nets. For algoritm specifications description of technological operations performing by specical equipment there is a problem-oriented language of high level in terms of modified macro-E-nets, which was designed accepted as imput language of the applied simulation system. This simulation system consists of two sub-systems: net simulation and applied programmes synthesis. The result of this system usage can be net operation algoritm model in dynamics or programme module in conctructions of Modula-2 programmig. The system of instrumental programmes was realised for synthesis sub-systems.

/

Подписан к печати 17.05.1996. Формат бумаги 60x34 1/16 Осфетная печать. Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз. Зак. N32.

Отпечатано на ризографе Института технической кибернетики АН Беларуси, 220012, г.Минск, ул. Сурганова, 6.