автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Теоретические основы и методы интеграции в системах автоматизированного проектирования объектов строительства

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ им. В. В. КУЙБЫШЕВА

На правах рукописи

ПОТАПОВ Виталий Иванович

УДК 681.3:658.2:658.512:65.01

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И МЕТОДЫ ИНТЕГРАЦИИ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ СТРОИТЕЛЬСТВА

05.13.12 — системы автоматизации проектирования (строительство)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Д\осква 1990

Работа выполнена в Государственном научно-исследовательском и проектном институте нефтяной промышленности «УкргипроНИИнефть».

Официальные оппоненты: академик АН УССР, доктор технических наук, профессор СКУРИХИН В. И.; доктор технических наук, профессор ГОРОДЕЦКИЙ А. Г.; доктор технических наук МИТЕЙКО А. И.

Ведущая организация: институт технической кибернетики АН БССР.

Защита состоится на заседании специализированного Совета Д 053.11.11 при МИСИ им. В. В. Куйбышев?

990 г. в /£-часов в аудитории № ш по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, МИСИ им. В. В. Куйбышева.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Просим Вас принять участие в защите и направить Ваш отзыв по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, МИСИ им. В. В. Куйбышева. Ученый совет.

Автореферат разослан«. ((о _ 1990 г.

Ученый секретарь Специализированного Совет доктор технических наук

- I -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Системы автоматизированного проекти-ювания (САПР) доказали свою социально-экономическую значимость, 'азвитие средств вычислительной техники позволило перейти к ирокому внедрению ее в проектно-конструкторских организациях, ¡начительная доля проектно-конструкторских задач решается автс-нтизированными методами. В сферу разработки элементов и композитов САПР включаются все новые коллективы. Создалось поу.ут-1ие, когда на фоне расширяющегося практического использования ¡редств вычислительной техники наметились тенденции к разрыву тажду_уровнем оснащенности средствами вычислительной техники и тлением ее эффективно использовать. Недостаточная разработка на-чных основ и методов в области создания САПР ведет к узкой про-[зводственно-предаетной ориентации программны;- средств (ПС), усложняет га адаптацию к условиям различных организации. Кроме то-•о, по мере накопления ПС, перехода от "позадачных" САПР к соз-[анию САПР со сквозными технологиями автоматизированного проек-'ирования (ТАП), все в большей мере проявляется неадекватность •уществущих организационно-технологических структур новш тех-юлогиям ведения проектных работ. Эти факторы снижают эффектив-юсть функционирования САПР и динамику их развития. Область ре-гения проблемы эффективности САПР расширяется, к задачам иссле-сования и создания новых методов проектирования решащих проце-цгр (РП) и ТАП добавляются задачи повышения эффективности функ-даонирования и развития ТАП.

Основная идея диссертационной работы состоит в том, что для >адикального повышения эффективности цроектно-конструкторского села,наряду с эффективными методами построения РП и ТАП,необходимы новые эффективные методы управления функционированием и >азвитием этих технологий. Научными задачами пробле?латики повы-юния эффективности САПР являются задачи разработки методов,су-1ественно повышающих "интиллект" автоматизированных систем проектирования, и создание основ проектирования организадаонно-тех-юлогических систем, обеспечивающих эффективную реализацию этих ютодов. Их решение ведет к созданию автоматизированных проект-ю-конструкторских комплексов (АПКК), функционирующих на основе

-г -

комплексной интеграции автоматизированных гибридных технологий, учитывающих методологические, технологические, организационные и технические аспекты функционирования проектной организации. Интеграция выступает как одно из основополагающих средств реализацир эффективности на всех этапах развития САПР.

В работе осуществлено теоретической обобщение знаний и практического опыта в области построения систем автоматизированного проектирования, выразившееся в разработке концепции, аксиоматики и принципов повышения эффективности ТАП на стадии их создания , функционирования и развития на основе методов интеграции.

Целью работы является разработка научных основ интеграции в САПР, обеспечивающих повышение технико-экономических и потребительских характеристик проектируемых объектов новой техники (ОНТ) и эффективности проектно-конструкторских комплексов, функционирующих на основе технологий автоматизированного проектирования.

Объектом исследования является комплексная проблема создания методов, моделей и алгоритмов конструирования автоматизированных решающих процедур (АРП) и ТАП на стадии- их разработки, функционирования и развития. Исследования проводились на базе отраслевы: технологических проектных организаций, разрабатывающих проекты капитального строительства.

Методы исследования. Выполненные теоретико-методологические исследования базируются на использовании теории системного проектирования, системно-структурном анализе, теории множеств, математической логике, теории алгоритмов, исследований операций, теории графов и теории принятия решений. Общей методологической основой является системный подход.

Научная новизна работы заключается в создании научных основ повышения эффективности САПР на основе методов, моделей и алгоритмов интеграции, учитывающих этапы проектирования, функционирование и развития ТАП. Исследуемая проблема повышения эффективности интегрированных САПР представлена в составе задач\ при решении которых получены новые результаты, выносимые на защиту:

I. Методологическая концепция перехода от йАПР к автоматизированным проектно-конструкторским комплексам.

2. Системные принципы и аксиоматика повышения эффективнос-и САПР на основе интеграции..

3. Модели и алгоритмы интеграции в проектировании автомати-ированных- решащих процедур.

4. Проблемно- и объектно-ориентированные модели и алгорит-ы создания интегрированных технологий автоматизированного цро-ктирования для разработки проектов с логически завершенным иклом.

5. Методы и алгоритмы управления функционированием и развя-ием технологий автоматизированного проектирования на основе омплексного технико-экономического анализа.

6. Организационно-технологический базис управления созда-ием и развитием технологий автоматизированного проектирования

интегрированных САПР.

7. Принципы построения программно-штодичоских комплексов ехнико-эконоыческого анализа ч интегрированных САПР.

Практическая ценность работы состоит:

I) в создании научных основ интеграции в САПР на этапах онструирования РП, разработки ТАП, организации функционирова-ия САПР и выработки стратегии ее развития; 2) в разработке ме-одологических материалов по созданию организационно-технологи-зских основ управления развитием ТАП и функционирования проеку-о-конструкторских ксмплзксов в условиях широкой кошьютеризации; ) в разработке отраслевых и межотраслевых методических материков по проблеме технико-экономического анализа САПР; 4) в соз-1нии программно-методического комплекса технико-экономического зализа САПР; 5) в разработке на основе полученных научных ре-/льтатов пакетов прикладных программ (ППП) различного функци-лального назначения, програм;лно-методических комплексов (ПМК) ТАП различной проблемной ориентации; 6) в разработке объектно-риентированной даалоговой автоматирпроваяной интегрированной ■ эоектирующей системы на средствах интерактивной машинной графи-I, сокращащей время проектирования в 30-35 раз; 7) в возгло'к-эсти использования результатов в учебных курсах при подготовке теенеров-разработчиков САПР, а также на факультетах повшзнкя залификации специалистов-разработчиков САПР и руководителей

проектно-конструкторских организаций.

Реализация результатов работы. Основные научно-исследовательские работы выполнялись по общесоюзным, республиканским и ведомственным программам создания систем автоматизированного проектирования. Полученные в работе теоретические и практические результаты воплощены в САПР, функционирующих в десятках предприятий и организаций страны. Целесообразность и эффективность использования в практике создания и развития САПР разработанных научных положений, принципов, методов, моделей, алгоритмов, ШК, ППП, методических указаний и рекомендаций подтверждены актами внедрения, полученными от промышленных и проектно-конструкторских предприятий и организаций различных министерств и ведомств с экономическим эффектом 1,509 млн.руб.

Материалы диссертации включены в учебные пособия и програм мы факультетов повышения квалификации ряда отраслей промышленности, научно-исследовательского и учебно-методического центра САПР института кибернетики им.В.И.Глушкова АН УССР, постоянно действующего консультационно-методического пункта САПР и ACT ПП при Киевском РДЭНТП. V*

flTTTiprtfypra работы. Основные положения а результаты работы докладывались на 26 всесоюзных, межотраслевых и республиканских конференциях, в том числе на: Всесоюзном семинаре "Системные ис следования в программировании жизненных циклов объектов новой техники" (Калининград,1981), УП-ом Объединением семинаре "Разрб ботка теоретического аппарата основных инвариантов и обеспечен! автоматизированных систем программирования жизненных циклов больших технических систем" (Николаев,1982), республиканской цп ле-семинаре "Эффективность современных САПР в создании объекто! новой техники" (Киев, 1984), X, XI, XII и Ж-ом Объединенном ее минаре "Прикладная информатика автоматизированных систем проектирования, управления и программированной эксплуатации" (Калининград 1985,1986,1987,1989), Третьем Всесоюзном совещании "Методологические проблемы автоматизации проектирования автоматиз] ровачных систем организационного управления",(Севан,1985), Все< союзном постоянно-действующем научно-методическом семинаре "СА в машиностроении" (Москва,1986).Межотраслевой научно-техническ конференции ''Опыт применения и перспективы развития систем авт

латизации в проектировании, производстве и управлении" (Нико-таев,1986),' методическом семинаре по обмену опытом разработки I внедрения систем автоматизированного проектирования технологической документации и управления производственными процессами (Киев, 1986), Всесоюзном семинаре "Создание и использование зистем автоматизированного проектирования в строительстве в ХП пятилетке" (Киев, 1986), Всесоюзной школе "Проектирование авто-'латизироЕанных систем контроля и управления сложными объектами" (Туапсе, 1986,1988), республиканской конференции "Автоматизация проектирования технологических процессов в приборостроении, радио я микроэлектронике" (Киев, 1987), республиканской школе-семинаро "Пути повышения эффективности создания и использования САПР в машиностроении" (Киев,1987), Всесоюзном семинаре "Задачи орга-яизационно-технологической перестройки проектных организаций в условиях широкого использования средств вычис.ытелыюй техники" (Киев, 1987), Всесоюзном научно-техническом семинаре "Опыт внедрения достижений научно-технического прогресса в практику проектирования объектов нефтяной и газовой промышленности"(Киев,1988), третьей республиканской конференции "Методические и прикладные аспекты систем автоматизированного проектирования" (Ташкент, 1987), Всесоюзном научно-те^шческом семинаре "Опыт внедрения постижений научно-технического прогресса в практику проектирования объектов нефтяной и газовой промышленности'' (Киев,1988)t Лежреспубликанском научно-практическом семинаре "йадачи организационно-технологической перестройки проектных организаций в условиях широкого использования средств вычислительной техники" (Ленинград, 1988), Всесоюзном семинаре "Интеграция автоматизированных систем проектирования и управления в машиностроении и приборостроении"(Новая Каховка,1988), Всесоюзной конференции "Пути сокращения сметной стоимости строительства" (Тюмень, Е988), 4-ом координационном всесоюзном совощании по автоматизации проектно-конструкторских работ в машиностроении" (Минск, [988), Всесоюзном научно-техническом семинаре "Создание и развитие САПР в строительстве и подготовка кадров для автоматизации проектирования" (Москва,1988), Республиканском семинаре "Применение ЭВМ в химической промышленности" (Киев,1989), а

такке на научно-технических совещаниях, региональных конференциях и научных семинарах ИК АН УССР км.В.М.Глушкова.

Основные полоквния по разделу организационно-технологического проектирования ТАЛ легли в основу работы "Комплексная система организационно-методического обеспечения проектной организации в условиях САПР", которая экспонировалась на ВДНХ СССР и удостоена золотой медали.

Публикации. Материалы проведенных исследований отражены в 58 работах, освещающих основные положения и результаты диссертации. Среди них статьи, доклады, обзоры, брошюры, монографии.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из основной части и двух приложений. Основная часть состоит из введения, трех разделов, объединяющих восемь глав, заключения и указателя литературы.

Системная концепция повышения эффективности САПР на основе интеграции

Методология моделирования процессов проектирования в интегрированных САПР

Конструирование решающих^п^оцедур Конструирование технологий автоматизированного проектирования (ТАП)

Модели и алгоритмы интеграции в проектировании РП Проблемно-и объектно-ориентированные методы конструирования интегрированных ТАП Организационно-технологический базис интегрированных САПР

Методы повышения ,'эффективности функционирования ТАИ Методы повышения эффек-. тивности развития ТАП

Разработка программно-методических комплексов

Оценка результатов исследований

Рис.1. Логическая последовательность исследований.

Первый раздел (главы I и 2) содержит постановку проблемы следования, разработку методологической концепции повышения Активности САПР на основе интеграции и методы построения национальных структурно-параметрических моделей.. Второй раз-л (главы 3,4,5,6) посвящен изложению методов интеграции при здании РП и ТАП. В третьем разделе (главы 7,8) осуществлена ограммная реализация разработанных теоретико-методологических локений по конструированию ТАП в интегрированных САПР.

3 основной части 273 страницы текста, 67 рисунков,' II таб-ц и список литературы (183 наименования). В приложении I прч-дены результаты .функционирования программно-методических комиксов. В приложении 2 приведены сведения и материалы об исполъ-вании результатов работы. Логическая последовательность иссле-ваний иллюстрируется на Рис.1.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОШ Введение

Показана актуальность разработки теоретико-мэтсдологичес-х основ.создания интегрированных систем автоматизированного зектирования. Дана общая характеристика сформулированных и пенных в диссертации задач, а также полученных результатов, введена структура работы я краткое ее содержало по главам.

Системная пошшпя эйФетвностз систем

. автоматизированного проектирования на осново интеграции

Проанализирована эволюция в подходах к автоматизации труда кенера и развитии теории автоматизации проектирования. Расс -грены основополагающие принципы системного проектирования с юльзованием которнх были созданы многочисленные САПР в раз-шых отраслях промышленности. По мере развития элементов и от-тьных подсистем САПР все более проявлялись их важнейшие осо-шости - системный характер и динамика развития в сложном мно-збразш! взаимодействия с фактора!.® внешней среды. Значитель-} вклад в решение задач по разработке методологии создания ав-,шифрованных систем проектирования внесли Н.Н.Моисеев,

М.А.Гаврилов, П.С.Краснощеков, В.И.Скурихин, А.ИПоловинкин, Г.С.Поспелов, В.Д.Цввтков, Б.Г.Тамм, К.Д.Еук и др.

Анализ пройденного пути и накопленного потенциала в облас ти САПР показал следующее: I) создаваемые САПР несут в себе в подавлящем большинстве те же методологические принципы и прие мы, которые были присущи традиционным методам ведения цроектно конструкторских работ; 2) перенос традиционных методов проекти рования 0НТ,в основе которых лежат модели, позволяющие исследо вать только локальные свойства, ведет к рассогласованию между сложностью объекта проектирования и уровнем сложности процессо проектирования; 3) создаваемые элементы САПР как правило не сп собны к оперативной адаптации в соответствии с изменяющимися внешними требованиями.

В последние годы, когда был создан значительный задел в элементах и подсистемах САПР, выявился ряд недостатков системы го алана: I) в целях САПР упускался целый ряд подцелей, присущ общей цели проектно-конструкторской организации; 2) проявилось отставание в развитии организационно-технологического обеспече ния технологий САПР от темпов создания элементов и подсистем САПР', 3) увеличились' рассогласования между новыми технологиями производства проектно-конструкторских работ и старыми методами управления проектированием; 4) ориентация создаваемых САПР на ограниченный состав задач не обеспечила условий создания интег-тированных информационных систем, которые могли бы явиться сис' темней основой информатики проектирования.

По результатам анализа недостатков, учета организационно-технологической специфики технологий автоматизированного проектирования сформулирована расширенная системная концепция САПР, которая доопределяет задачу создания пяти видов обеспечений САПР (методического, программного, информационного, технического и организационного) механизмом контроля эффективности ТАЛ с целью управления их развитием и механизмом согласования параме' ров традиционных и автоматизированных технологий с целью управления функционированием САПР. Реализация этой концепции ведет к интеграции автоматизированных технологий и созданию автоматизированных проектно-конструкторских комплексов (АПКК).

В основу структуры исследований положен аксиоматический одход: формирование исходных положений (концептуальных основ), юрмирование логических средств (аппарата теории), разработка шогоуровиевой системы моделей интеграции САПР в области сформированных исходных положений.

Концептуальные основы повышения эффективности САПР форми->уются шестью принципа!®:

1. Принцип диалектической взаимосвязи на всех стадиях и )тапах развития САПР объекта проектирования как целевой кк/его-эии и процесса проектирования как категории средств достижения

№ли. '

2. Принцип учета всех периодов жизненных циклов (КЦ) (создание, функционирование, развитие ...) по исследуемой категории [объекту или процессу).

3. Принцип динамического соответствия фуошиональншс характеристик ТАа организационным формам, в которых они реали -зуются.

4. Принцип экономической целесообразности развития 'САПР.

5. Принцип диалектической преемственности традиционных и автоматизированных технологий проектирования.

6. Принцип системности в методах й средствах интеграции в автоматизированных системах проектирования.

На основании сформулированных принципов опрвделзни задачи исследований: •

- разработка методов и алгоритмов конструирования АРП в базисе системных свойств и структурах КЦ ОНТ (реализуется эффективность на этапе создания АРП);

- разработка методов и моделей конструирования в АРП адаптивных свойств к среде функционирования АРП (реализуется эффективность на этапе функционирования АРП)■и к среде функционирования ОНТ (реализуется эффективность на этапе развития АРП);

- ¡разработка методов, повышающих эффективность процессов создания, функционирования (управление функционированием) и развития (управление развитием) технологий автоматизированного проектирования.

Средством решения этих задач является разработка методов, моделей и алгоритмов интеграции конструирования САПР на различных этапах ее развития. В АЛКК в качестве категорий интеграции приняты: объект проектирования, процесс проектирования, техноло^ гии автоматизированного проектирования, автоматизированные информационные технологии функционирования проектного комплекса. В соответствии со структурой задач исследования проблема интеграции в АПКК рассматривается на трех уровнях:

1. Конструирование решающих процедур.

2. Конструирование технологий автоматизированного проектирования.

3. Организация функционирования и развития ТАЛ в АПКК.

На первом уровне интеграция осуществляется по системным

свойствам и ЖЦ ОНТ. На втором уровне интеграция осуществляется по системным свойствам и ЖЦ.ОНТ, процессам проектирования, информационному, программному и техническому сопровождению функционирования ТАП. На третьем уровне интеграция осуществляется по организационно-технологическим, программно-техническим и информационным процессам АПКК, в^шачая задачи анализа эффективности САПР, управления функционированием и развитием.

Предлагаемая концепция интеграции в системах автоматизированного проектирования объектов строительства позволяет дать следующее оцределение интегрированных АПКК. Автоматизированные проектно-конструкторские комплексы являются интегрированными, если они имеют развитое программно-методическое обеспечение и системы информации, "покрывающие" задачи программирования КЦ проектируемых ОНТ, процессов проектирования, технологий создания САПР, а также имеют развитую систему организационно-технологического обеспечения, объединяющую в единое целое технологии автоматизированного проектирования с автоматизированными технология:.« управления функционированием и развитием проектного комплекса.

Моделирование процессов проектирования в интегрированных

о Д Ц Р

Сформулированы системные требования к моделям в интегрированных САПР, которые вытекают из условия обеспечения разреши -

>сти построения на их базе РП и обозримости всех процессов в гсегрировашшх САПР при формировании облика системы с целью ) исследования. В качестве средства исследования и моделирова-ея на различных уровнях и этапах предложена целевая каноничес-ш модель М'5 ~ , ) , где & - множество целей

гстемы, - множество подцелей системы по с -ым целям,

5 - структура взаимосвязи элементов системы. Модель констру->уется на идеологии многоуровневых иерархически систем. Этот шарат выбран как наиболее подходящее средство для повышения юности (адекватности) создаваемых моделей на фоне резкого рас-рения и усложнения объектов и процессов исследований. Рассмат-.ваемый класс моделей, обладая структурной устойчивостью, поз-ляет описывать систему с необходимы уровнем детализации, обе-ечивая инвариантность метода моделирования сложного многооб-зия систем и изучаемых характеристик. Этим создается методо-гическая основа для формировали единых подходов в методах строения моделей в САПР. Использованием канонической модели

решается проблема вложенного исследования и проектирования целей систем, что является прагматически, существенным досто-зтвом при построении сложных развивающихся организациошю-тэх-погических систем. Система (процесс). может быть описана ком-зицией моделей м* , при заданном множестве уровней декомпо--да &, Р ~ К {. Мощность множества оп-

Хвляет разрешимость цели моделирования.

Для параметризации моделей с целью исследования их качест-шых и количественных характеристик введено понятие полноты (елей в САПР. Системная модель является-полной, если она обес-швает реализацию необходимого множества функций в области [энного множества целей в заданной области функционирования юявления). рассматриваемой системной моделч. Из определения дует две задачи'проектирования полных моделей в САПР: выде-ие области исследования, для которой формулируется задача ектирования; разработка аппарата проектирования полного мно-тва функций в моделях САПР. Выделением области исследований ается аксиоматика разрабатываемых теоретико-методологических ожений. Полнота рассматривается в двух системных категориях-

- объекта и процесса прозктнроваяия. В категории объекта поисковой областью решения задачи полноты модели является исследование ЖЦ ОНТ. В категории процесса поисковой областью исследования является ЕЦ автоматизированных информационных технологий формирующих ЖЦ АПКК.

Метод проектирования полных моделей предусматривает построение логических схем проектирования (ЛСП) с использованием аппарата, предложенного К.Д.Жуком. Далее вводится понятие плотности ЛСП, обеспечивающее логическую непрерывность процесса аналитического построения модели. Условие полноты моделей формулируется так: модели в САПР являются полными, если в основе их конструирования лежат ЛСП, образующие максимальную, плотную, замкнутую по цели логическую цепь по заданной области исследования. Сформулирован общий алгоритм конструирования моделей в САПР, учитывающий программно-целевой принцип исследований и задачу планирования и оценки полноты модели: формирование системы целей; формирование системы аксиом; построение структуры задач; исследование структуры задач на полноту; конструирование модели; формирование принципа оптимальности; исследование разрешимости проектной задачи.1

На основании системных требований к моделям в интегрирован ных САПР предложена методология построения функциональных стрр турно-параметрических моделей, обеспечивающая структурируе -мость, обозримость процессов в интегрированных САПР и разрешимость построения РП. В основу построения функциональных структурно-параметрических моделей положены методы программно-целевого планирования систем, заключающиеся в структуризации целей (задач), развертывания их в иерархическую'систему, представляемую последовательно-параллельной логико-дедуктивной растущей сетью. В качестве математического аппарата построения использована теория графов. Метод предполагает последовательную реализацию этапов: I) формирование структурных уровней модели, 5е элементами с.} гп могут являться .структурный, проблемный, процедурный или други.е уровни декомпозиции; 2) определение элементов множеств по уровням» ..,Г '» 3) определение мощности индексного'множества П} по уровням

(проектирование полноты множества задач по уровням); 4) установление отношений следования I У^} .между, элементами множеств (5* . Полученный граф У * (3^ , У^у ) , являясь функциор^льно-структурной моделью процесса проектирования может быть нагружен многоаспектными количественными характеристиками его элементов (вершин -*■ [8*} и ребер У;»'*' {вг} ). Тем самым модель переводится в класс функциональных структурно-параметрических моделей, формирующих поле поисковых исследований в проблеме планирования и конструирования ТАП.

Модели и алгоритмы интеграции в проектировании ■ решающих процедур

Несмотря на то, что проб лет построения АРП в САПР является центральной, до сих пор ее конструирование замыкалось в проблематике предметных областей знаний. Это порождало низкий уровень характеристик создаваемых АРП. Следствием были низкие технико-' экономические параметры создаваемых ОНТ и неоправданно большие расходы на разработку САПР. На основании анализа недостатков ОНТ сделан вывод о том, что одним из основных направлений повышения качества ОНТ является создании новой методологии, обеспечивающей на этапе проектирования полноту системных свойств ОНТ с заданными значениями параметров. Основу такой методологии составляет теория построения АРП, в составе которой представлены методы управления процессами «формирования структуры АРП, модели построения ее компонентов, позволяющие оценить ее качество и полноту (структурную, функциональную, информационную и т.д.) на программируемую эксплуатацию и перспективу развития.

Макроструктура АРП сформирована путем интерпретации модели взаимодействия живого организма (по Амосову Н.М.) в область инженерных знаний. В соответствии в этим макроструктура АРП должна обладать свойствами, присущими живому организму, обеспечивающими ему эффективную выживаемость "(восприятие ситуаций, выполнение функций в среде обитания, адаптацию к изменениям среды обитания). На основании макроструктуры сформулирована система аксиом: полнота АРП рассматривается в рамках отношений категорий "объект - среда функционирования"; в'качестве облас-

ти исследования для категории объекта выступают ЖЦ ОНТ; в качестве области исследования для категории среды функционирования выступают ЖЦ ТАП; модель АРП рассматривается в системной совокупности функциональных, информационных и динамических моделей; функциональные модели отражают множество системных свойств ОНТ", динамические модели отражают уровень адаптации АРП к эволюционизирующей внешней среде; информационные модели АРП отражают структуры информационного сопровождения функ« циональных и динамических моделей. Отсюда следует целевая задача структурной теории ,АРП - разработка системы методологических принципов, методов, моделей и алгоритмов построения АРП в базисе системных свойств, прояэлящихся в структуре ЖЦ ОНТ в процессе взаимодействия с внешней средой.

Принцип оптимальности АРП сформулирован как задача конструирования АРП во взаимосвязи категорий объекта и процесса проектировав, в рамках их ЖЦ и заключается в последовательной оптимизации системной РП по базису системных свойств (обеспечивается полнота РП), и по схеме конструирования АРП (обеспечивается необходимый уровень инвариантности и степень адаптации к изменениям в среде функционирования). Целевая РП T0pt является оптимальной, если она учитывает в функции цели подцели не только этапа проектирования, но и последующих этапов ЖЦ ОНТ. Оптимальная целевая РП является оптимальной относительно проектной среды Topt » если она обладает необходимым запасом адаптационных свойств к'прогнозируемому разнообразию проектных ситуаций. Целевая РП Тар"В является оптимальной относительно внешней среды, если она обладает необходимым запасом адаптационных .свойств к эволюции внешней среды."Поскольку Тц

¡yrAfnM, модель АРП описывается системой моделей М^"^ = (Ыр1Т М(№П>ЦПе) • 0тсюда следует после-

довательность этапов построения модели АРП: функционального --отражения в АРП базиса системных, свойств ОНТ, М„р1п)ч (про-.актирование статических характеристик АРП)> конструктивного -отражения в АРП потенциала для реагирования на проектные ситуаций г МорТЦЛ и эволюцию внешней среда, М$п) и"в (проектирование динамических характеристик АРП).

г, о М

Разработана системная модель целевой РП: / /opt ~

=^^^г^- acjfiг^;;.•, ^^

'Де (К( - у - композиция РП, отражающих систему

делевых функций ОНТ; (К {Tfi) Миъ _ композиция РП,

^определяющая целевую РП системой свойств, формулируемых средой 13Г0Т0ВЛ6НИЯ ОНТ; (KiT^4}) Mcfi(tr" '•• ' - композиция РП, дооп-зеделяющая целевую РП системой свойств, формулируемых средой функционирования ОНТ.

В основе проектирования целевой РП лежит задача проектировали тела целевой РП, представляемого системной совокупностью моде-ней программирования'ЖЦ ОНТ. Решаыдая процедура модели объек-

та ОНТ, отражая его целевые функции составляет ядро тела АРП, представляющее собой базис системных свойств, обеспечивающий цели сознания ОНТ. Она представима взаимно-однозначным отображением

>: и - система целей проектируемого

где: ¿7 - система целей проектируемого ОНТ; С - множество

системных свойств ОНТ', /Ч - множество отношений системных свойств ЭНТ; ос _ множество параметров свойств ОНТ; <$ср - множество значений параметров свойств ОНТ.

Отождествлением элементов РП (базиса свойств) с функциями системы (поскольку через РП реализуются функции ОНТ) выполнена интерпретация задачи проектирования базиса ;свойств АРП в задачу проектирования полных систем. Система РП (Т,,..., Тп) Я Т называеЕся функционально полной в области заданных целей ,

если любое системное свойство Сс с. ( Сг 6 С может быть записано в виде формул через РП этой'-системы. Решающие процедуры Т,}Тп . являются алгоритмами для распознания полноты в рамках целей при заданных ограничениях по качеству.

Предложена схема формирования базиса свойств по ¡¿Ц ОНТ. Мо-. дель среды с -го периода ЕЦ ОНТ описывается выражением Мер*" - ( <Р", <Рп, V. ), где <7&Л - множество активных

факторов воздействия.. фп - г,тожество пассивных'факторов воздействия, У - структура взаимодействия факторов воздействия,

-у ай л. <р/1

/7 - динамика изменения активных факторов, /7 - динамика изменений пассивных факторов. Отображение модели среды Мер на модель ядра АРП устанавливает модель взаимодействия М¿у ,

формирувдую требования по доопределению ТР по с-щ периоду ЖЦ ОНТ.

Аналитическим путем получены: модель Тр , описываемая отображением £ : [ У^С]? ЬМЩР"«* с,}, 2 ;] —• где: } - цели изготовления ОНТ, А/ - структура ре-

сурсов, - множество используемых ресурсов по компонентам

структуры, /г"/"-множество технологий использования ресурсов, К!1Ср} - система свойств, реализуемых в Р г - структура взаимосвязи свойств Ср .

Модель Тр описывается_отображением

£ • к) - г/,

мал\м(йрпт-(с,л I, (С,/?, К

где: - система целей функционирования ОНТ, индексом

~ обозначено множество свойств, которыми необходимо дополнить тр с учетом ЖЦ ОНТ "функционирование", индексом — обозначена область допустимых параметров по множеству свойств ОНТ, при которых выполняется условие (& У'^фр.}) истины.

с,/*, Л. Рмц1 оыг,

Оптимизация М (ор^Щ по проектной и внешней среде выполняется последовательно по следующей схеме: целевая АРП структурируется на взаимосвязанную систему компонентов; формируется модель структуры инноваций проектной среды на. То/>Ь » опрс- . деляются требования по запасу адаптивных свойств по каждому компоненту структуры декомпозированной АРП; формируются методы реализации адаптивных свойств в отдельных компонентах и РП в цэлом. Строится модель Мд*™)"п(М^рг^"8)- Полученные модели: тела АРП г с учетом программирования ЗьЦ ОНТ и модели конструктивного построения АРП, М орг"^" - модель, учитывающая диапазон проектных ситуаций, - модель адаптации АРП к эволюции внешней среды образуют' систе;дную модель АРП. Интеграция АРП по этапу проектирования и эксплуатации оптимизирует ОНТ по качеству выполняемых функций, а интеграция АРП по этапу проектирования

г изготовления обеспечивает оптимизацию ОНТ по стоимости и ресурсам на создание. Интеграция целевой АРП с моделями среды эксплуатации оптимизирует АРП по проектной среде. Интеграция це-1евой АРП с моделями эволюции оптимизирует АРП относительно изменяющейся внешней среды. - Отсюда следует вывод: АРП должна быть системной и интегрированной. Системной - потому, что она учиты-зает в себе системные требования ОНТ с учетом всех периодов Щ )НТ. Интегрированной - потому, что объединяет в себе эти системою требования в совокупную РП,- обеспечивающую достижение цели Проектирования.

Новизна изложенных результатов заключается в разработке ос-ювных положений структурной теории построения АРП, позволяющей ¡ложное многообразие задэч проектирования уложить в инвариантную :истемную модель АРП, которая может быть распространена на раз-шчные классы ОНТ. Предложенный теоретико-методологический ап-[арат синтеза АРП переводит процесс проектирования ОНТ из цро-(есса разработки ОНТ на основании предметных знаний в заданной власти в сложный процесс системного исследования КЦ проектиру--мого ОНТ, включая поисковое проектирование на заданную перспективу и эволюцию объекта и процесса, а также среда функциоиирова-ия ОНТ. Эффективность использования структурной методологии по-троения АРП заключается в шниминизании ресурсов на этапе ЖЦ ' НТ "изготовление", повышении технико-экономических показателей НТ на этапе "функционирование", снижении себестоимости САПР, также продлении этапа КЦ САПР "использование".

Проблемно-и объектно-ориентированные модели' и алгоритмы

конструирования интегрированных технологий автоматизированного проектирования

Достижение цели повшояия эффективности.конструирования АЛ осуществлено путем разработки методов исследования процессов роектирования з проблемных отраслях знаний и создания кошлекса

роблемно-и объектно-ориентированных моделей и алгоритмов, поз-лялктаих конструирование автоматизированных проектирущих систем высоким уровнем интеграции процессов автоматизированного пробирования ОНТ. Одной кз ежих областей использования САПР .?л-:пгсд задачи проектирования объектов по которым процессы раз-

работки ранее бнли глубоко исследованы, т.е. по которым синтез проектного решения (IIP) с учетом специфики и особенностей исходных данных может быть осуществлен на основе ранее накопленного опыта. Решением задачи создания систем такого класса является разработка методов получения обобщенного проектного решения (ОПР), которое в своей структуре несет возможность построения алгоритмов синтеза ПР. Под ОПР понимается проблемно-ориентированная область M(QH) , охватывающая целесообразный с точки зрения цринятия ПР спектр альтернативных вариантов, декомпозированная на фрагменты (модули) (модель декомпозищи M(Q*) ), таким образом, что с использованием этих модулей возможно построение и реализация алгоритмов синтеза ¿<(QH) ПР [/* в соответствии с исходными данными i fi} и ограничениями ( С}

\jSi3M(QH) L(QNi v\ {Sd^iv'j-^ifim

" Логическая схема задач создания систем такого класса (таблица I) , отражая объективно существующую схему продвижения по пути автоматизации (приобретение опыта - обобщение и систематизация -формализация и автоматизация), соответствует идеологии построения экспертных систем, включающей эт^шы идентификации,-концептуализации, формализации, реализации.

Для решения прямой задачи разработаны методы и модели анализа предметной области. Обоснованы категории свойств анализа ПР (чертежа) в составе: функциональных, конструктивных и технологических. Функциональные свойства графических образов несут графическую интерпретацию функциональных задач проектирования, отражая процессы принятия ПР. Категория конструктивных свойств замыкается в приемах изготовления отдельных элементов чертежа, отражает разнообразие графических приемов построения образов ПР. Технологическая категория свойств устанавливает соответствие между функциональными свойствами и методами их конструктивной реализации в ПР. доказана достаточность этих трех категорий свойств для построения чертежа. В качестве существенной характеристики указанных свойств выделена структурная характеристика.' Показано существование взаимно-однозначного отображения структурных характеристик в категории рассматриваемых свойств чертежа.

Таблица I

задачи

4

5

Отбор вариантов ПР

г

Формальные методы отбора

.Декомпозиция ПР

Модели анализа предметной области

Формирование ОПР

Алгоритмы и технологии конструирования ' ОПР

.Разработка алгоритмов синтеза

ПР ♦

Модели и алгоритмы синтеза ПР

Конструирование проектирующей системы

А яготшт-мы и" технологии конструирования проект-л-рущих систем

2

3

Методы анализа '¿¿тоды синтеза

Прямая задача Обратная задача

Целью конструктивной декомпозиции чертежа лвляется получе- . ние базовсй совокупности неделимых фрагментов, которые в диапазоне необходимого разнообразия обеспечивают разрешимость задачи получения графического ПР. 'Задача разработки модели конструктивной декомпозиции /V(С?К) сводится к определению минимального'по разнообразию видов фрса'мвктов множества, обесшчиващего разрешимость задачи проектирования. Показано, что модель /V(Рк) представима категориями инвариантных {] , альтернативных

(Й^} , параметрических I Р^.) и нестандартных (Л^) фрагментов при заданной структуре взаимосвязи

Задача разработки моделей функциональной декомпозиции рассмотрена на двух уровнях: модели функциональной декомпозиции проекта ОНТ; модели функциональной декомпозиции чертежа. Для' построения модели функциональной декомпозиции проекта ОНТ выполнены следующие теоретические обоснования. Путем формирования системы целевых свойств ОНТ и доопределения их системой свойств взаимодействия ОНТ со средой до реализации схемы логического замыкания цо цели создания ОНТ доказано утверждение о возможности формального выражения конечного множества свойств

ОНТ, обеспечивающих задашша параметры целедостижения ОНТ. Задача проектирования каждого свойства формулируется как задача определения структуры моделируемых в свойстве атрибутов. Мощность мн< жества атрибутов по свойству определяется схемой логического замыкания по цели материального воспроизводства объекта ОНТ и имее^ для всех свойств одинаковое значение. Доказана осуществимость материального воспроизведения проектируемого свойства ОНТ через.модели следущих атрибутов: структуры {С} , функций 1Р] , конструктивных {Н} и монтажных решений (Ы) , спецификаций {Л/} • Доказательство проводится путем выстраивания последовательно-дедуктивной цепи плотных отношений следования, ведущих к воспроизводству (изготовлению) ОНТ. Модель проекта ОНТ в категориях свойств и атрибутов представит матрицей Монт ~ | й где = /,..., /7 - свойства ОНТ, / г Н, - атрибуты свойств. Матрица Ц $ ^ II , учитывая множество системных свойств ОН' с необходимым разнообразием их атрибутов, образует инвариантную модель проекта ОНТ по функциональной структуре и следовательно является моделью функциональной декомпозиции ОНТ. Интерпретация в такую модель задач проектировцдия конкретного ОНТ формирует матрицу, несущую проблемно-ориентированный граф в структуре моде, ли функциональной декомпозиции. Путем расширения множества рассматриваемых системных свойств может быть получена матрипа, охватывающая все экономически и технологически целесообразные варианты осуществления проекта ОНТ.

Задача разработки модели атрибутов свойств является задачей разработки ПР (чертежа, проектного документа). Предложена модель функциональной декомпозиции атрибута свойств (чертежа) М(Х<Р) в виде дерева процесса проектирования, образующего базис пространства логических возможностей формирования ПР М(Х 9) ~ (Я{ $(*)) , где Я - множество модулей разбиения, Л , Ц -индексное множество разрабатываемых композиционных компонент,

- индексное множество проектных функций в -ой композида-онной компоненте объекта, И, И - индексное множество альтернативных ПР £ -ой проектируемой функции, аш - структура модели декомпозиции.

Решение проблемы представления знаний осуществляется через построение ОПР. Рассмотренные ранее модели структуризации пред-

етной области выступают в качестве инструментальных средств [острое ния ОПР ,

Щ), (/?{*£}, Ш)\сц

В качестве "каркаса" ОПР принята модель конструктивной деко-люзиции М(Ок), с использованием которой формируется структура ЖР с последующим построением базиса пространства логических возможностей по отдельным подобластям с использованием модели функциональной декомпозиция . Обобщенное ПР представляет собой структурированную область проблемных знаний в рамках которой реализуется необходимое множество алгоритмов синтеза ПР.

Исследованы, условия оптимальности решения задач декомпозиции и рекомпозиции в системах,разрабатываемых с использованием моделей конструктивной и функциональной декомпозиции. Под оптимальностью в данном случае понимается проблема качества объекта и процесса в прямой и.обратной задаче. Исследование проблемы качества сведены к двум задачам структурной оптимизации моделей декомпозиции (соответствия критериев качества ПР в прямой и обратной задаче; реализации принципа необходимого разнообразия альтернативных ПР при конструировании ОПР) и двум задачам параметрической оптимизации ОПР и алгоритмов синтеза (обеспечение совместимости фрагментов ОПР при реализации алгоритмов синтеза; . проектировании "коротких" алгоритмов синтеза). По каждой из за-: дач сформулированы посылки, утверждения и выполнены доказательства.

С использованием изложенного аппарата разработаны алгоритмы конструирования объектно-ориентированных диалоговых автоматизированных систем проектирования (00 ДАСП), обеспечивающих разработку всего комплекса атрибутов, у читывав!,тих функциональной моделью. декомпозиции проекта ОНТ. К задачам конструктивной реализации алгоритмов 00 ДАСП относятся алгоритмы построения эквивалентных модулей атрибутов свойств (модели внутреннего проектиро-' вашрг) и алгоритмы проектирования сценария диалога-(модели внешнего проектирования). В зависимости от механизма отражения функциональной эквивалентности в проектируемом атрибуте предложены методы и алгоритмы ее реализации: общий метод, структурный и метод масок. Общий метод используется, если алгоритм реализации функциональной эквивалентности может быть реализован на содержа-

тельном уровне отдельного атрибута (модули, фрагмента) свойства. Структурный метод используется, когда механизм отображения функ- ■ . циональной эквивалентности в проектируемом атрибуте может быть проявлен на уровне его структурных характеристик. Метод масок используется, когда ПР последующего атрибута определяется геометри-'. ей ПР предыдущего.

. Предложен алгоритм проектирования сценария диалога. Алгоритм проектирования ОНТ представляется последовательно-параллельной логико-дедуктивной схемой в виде ориентированного графа. Этот граф декомпозируется на подграфы по принципу информационного обеспечения цроектных задач, стоящих в вершинах графа. Формируются области для которых возможна автоматическая реализация графа про-. ектирования в среде ЭВМ и области, для.которых необходимо конструирование диалога. Для этого формируется' граф задач диалога, его отображение.в область общего графа формирует граф сценария диалога. Доказано утверждение об оптимальности спроектированного сценария диалога, если граф задач диалога представляет собой взаимнооднозначное отображение (инъекцию) в алгоритм проектирования.

Предложенные методы, модели и алгоритмы интеграции конструирования ТАЛ позволяют создать 00 ДАСП, реализующие сквозные технологии проектирования объектов капитального строительства.

Организационно-технологический базис интегрированных САПР

Для реализации механизма управления функционированием и развитием ТАП, через который реализуется задача повышения эффективности ТАП, в А1КК создается организационно-технологический базис (ОТБ) интегрированной САПР (АПКК). В основу концепции ОТБ АПКК 'положен принцип динамического соответствия развивающихся ТАП ор-ганизационно-технологичэским формам их реализации. Структура организационно-технологического базиса управления процэссами создание, функционирования и развития. ТАП обосновывается логико-дедук-' тивной схемой, взаимосвязывающей внутренние цели деятельности \AEKK и включает в себя задачи: I) создания ТАП; 2) оценку их эффективности; 3) управление функционированием ТАП; 4) управление развитием ТАП. Такая структура задач ОТБ АПКК обеспечивает полноту рассмотрения проблемы в рамках КЦ ОНТ (стадия создания ТАП) . и ЖЦ ТАЛ (стадия функционирования и развития).

Задачи проектирования ТАП вытекают из общей проблемы проектирования АПКК, которая в формальном виде сводится к решению следующей последовательности задач: I) формирование целей и ограничений внешней среды; 2) определение внутренних целей проектного комплекса1, 3) формирование состава множества технологий; 4) проектирование технологий: а) формирование структуры КЦ технологий; б) формирование непротиворечивого, логически взаимосвязанного множества функций (РП), покрывающих заданную технологию; в) построение моделей реализации РП; 5) формирование множества критериев эффективности проектного комплекса; 6) определение РП технологий, участвущих в формировании показателей качества; 7) оптимизация РП технологий по критерию качества; 8) формирование принципа агрегирования РП в группы (участки, области); 9) формирование организационных структур комплекса; 10) проектирование схем взаимодействия организационных структур в процессе функционирования множества ТАЛ.

Теоретико-методологические аспекты проектирования ТАП рассмотрены по следующей схеме: алгоритм проектирования ТАП, модель и алгоритм определения контуров ТАЛ на моделях процессов проектирования, модели проектирования информационного обеспечения ТАП.

Технология описывается системой подцелей , .

По кавдой с -ой подцели формируется множество функций назначения

д. Л .. •, К . В рамках каждой функции назначения' •

формируется кортежи реализации — р = /,. .т ,

описывающие периоды ЕЦ ТАП. Модель КЦ ТАП описывается множеством,

объединяющим все его периоды шцоит _

Для каждого периода КЦ ТАП"форйули£уютсй критерии эффективности . уц" , предетавтртщие функционал О от функции. р(Тр),

иГ - ( )\ • Задача обеспечения качества каждото периода ЕЦ ТАП сводится к такому методу построения функции реализации (АРП), который бы обеспечил достижение цели периода ЖЦ обращая критерий эффективности в (м)н) .

/V ТЙП ^М танг= 0 (и (и шах й[/(Г/)]);К.

Предложена следующая методика агрегирования РП в ТАП. Введена система определений категорий РП: проектная операция , проектное решение Тр . , проектная задача , композиция

риоды

ТР>>£-

ГАП формулируются крите

проектных задач (объект, проектный документ T¿ ). Процесс проектирования представляется в последовательно-параллельной логико. дедуктивной структуре РП ((TQ¿ i, C^iil{7]p)jTg^)) (вертикальная декомпозиция) в соответствии с принципами построения функциональных структурно-параметрических моделей (горизонтальная декомпозиция). Это позволяет модель процесса интерпретировать в граф 5 ~ {Т, üd ), вершины которого являются множествами РП Т{Тс/^},oCgJJ, D ~ индексное множество категорий РП в объекте цроектирования; j ¿f , $ - индексное множество Р1Гв смежных задачах разрабатываемого раздела проекта, оказывающих информационное воздействие на РП объекта проектирования;^/ £/7? /?? - индексное множество взаимосвязанных РП в смежных разделах проекта, а ребра ^of^'/J 'fy/4 ^ отражают информационные

отношения между РП, индексы за , зг обозначают зависимые вертикальные и горизонтальные связи. Формально задача выделения подсистем САПР (ТАП) формулируется как задача разбиения графа S на множество подграфов {гЕ.'} по степени связности РП (по значению весов ребер между вершинами). Степень информационной связности между различными РП оценивается количеством функций, реализуемых РП посредством зависимые информационных связей.Каждая такая функция реализуется набором однородных данных, необходимых для выполнения проектных операций. Области ослабления информационных связей (весов ребер)^на графе 2Е1 , выделяют контуры ТАП (подграфы = ), Т'В Т, £ Jrf , объе-

диняющие в качестве вершин РП, для которых целесообразна интеграция) .

Создание интегрированных автоматизированных систем информационного обеспечения (АСЕО) ТАП включает в себя формирование системной концепции,проектирование структурных характеристик АСИО и построение инвариантных моделей синтеза структур данных информационного сопровождения процессов в САПР. Системная концепция сформулирована исходя из двух основных требований: АСИО . ТАП должна обладать полнотой с' точки зрения диапазона решаемых • ТАП задач (требование по количественным характеристикам) и АСИО должна обеспечить осуществимость РП (требование по качественным характеристикам).

Исследования по структурным характеристикам АСИО ТАП включают формальные обоснования условий информационной полноты АСИО . в ТАП и осуществимости АРП. Полнота АСИО формируется областью

информационного сопровождения ЖЦ ОНТ и множества процессов ТАП. Алгоритм проектирования осуществим, если проблемно-ориентированная информация в АСИО по структуре, количеству учитываемых данных и моделям их представления эквивалентна структуре и моделям АРП.

В качестве комплексного интегрального критерия эффективности в задачах управления функционированием и развитием ТАП принята эффективность ТАП. Исследование эффективности ТАП В основано на существовании отображения технологий интегрированной САПР в технико-экономическую модель (ТЭМ). Множество задач технико-экономического анализа (ТЭА) САПР образуют структуру об-

ластей ТЭА САПР. Множество рассчитываемых параметров (Рс^'У по каждой задаче ТЭА образуют структуру подобластей ТЭА САШ5. Совокупность значений параметров Г/?^} ТЭА САПР в заданный момент времени образуют подобласти значений параметров САПР. Задачей ТЭА САПР является отслеживание динамики изменений параметров этих -подобластей. Функционал 1? 3 Е-/¿Рс^у}], В отображает мэру, целенаправленности САПР с точки зрения эффективности и определяет точку состояния системы (САПР). Множество таких точек (определяемых режимами функционирования и альтернативными вариантами развития САПР) образуют траектории развития САПР. Задача управления функционированием и развитием САПР формулируется как задача поиска точки оптимальной траектории эффективности в задан-. -ное время. Принцип оптимальности траектории формулируется как поиск оптимальных значений параметров "КМ САПР в заданное время с учетом сформулированных целей и ограничений.

В связи с тем, что влияние внешних и внутренних факторов на модель ТЭА в общем случае нелинейно, в качестве метода отслеживания эффективности ТАП использован гвтод мониторинга, заключающийся в систематическом расчете технико-экономических параметров (ТЭП) ТЭМ. Поскольку модели и алгоритмы расчета значений ■ параметров остаются устойчивыми для любого момента времени, создание системы ТЭА сводится к проектированию множества технологий, регулярно воспроизводимых в процессе функционирования АПКК. Обосновано множество технологий ТЭА САПР, "покрывающих" модель ТЭА с точки зрения задач внутренней и внешне* оценки состояния САПР: У^в/ - определение ТЭП САПР, У/(ц - реализация, эффективности САПР в ТОП проекта ОНТ, У/Р1 - управление развитием САПР, У/рг "

- планирование использования потенциала САПР, Щр - управление функционированием.ТАП. В составе У\1е/ спроектированы технологии определения ТЭП САПР на уровне компоненты САПР - И1в1К , объекта проектирования - У/д/а » подсистемы САПР (ТАП) - УУв/р »про-ектно-конструкторского подразделения - М^/л » ЛПКК - .

В качестве задач ТЭА.принимаются 1рс1 = (р,С, и, г.), где: р -эффективность САПР в проектировании, С - эффективность САПР в строительстве (изготовлении), и - эффективность САПР в эксплуатации, 2 - общая эффективность САПР. Базовый алгоритм технологий ТЭА САПР описывается выражением

_ / _ // / Мен о А / © А / А А / К/с

в'1'1*,« Р* 4

где: ¿л 6,<-~ алгоритмтехнологии ТЭА САПР', Р, - стоимость работ по процедуре САПР, руб.; рг - уровень автоматизации проектных работ,%% Рл - пзменение трудозатрат в проектировании, чел.-час; Рч - изменение себестоимости проектирования, тыс.руб; р^- - рост производительности труда,р& - условное высвобовдение численности,чел.; С, - снижение сметной стоимости строительства,тыс.руб.; Сг - снижение стоимости строительно-монтажных работ, тыс.руб.; С3 - экономия V -го вида ресурса (экономия материальных затрат в натуральном.выражении); и, -снижение эксплуатационных расходов,тыс.руб; Ыг - экономия у -то вида ресурса при эксплуатации; ЗЬ - затраты на разработку,тыс. руб.; X* - общая экономия,тыс.руб; - срок окупаемости; -расчетный коэффициент экономической эффективности; - годовой экономический эффект,тыс.руб; Л6 - интегральный экономический эффект,тыс.руб.

Задача повышения эффективности функционирования ТАП реализуется через управление процессом функционирования ТАП. В основу проектирования технологий управления функционированием ТАП положена структурно-технологическая модель воздействий САПР на параметры проектного цроизводства С 777 IV""*" Й,

где: С - стоимость проектно-конструкторских работ, ^ - множество проектных задач, Щ - методы решения задач, УУ - технологии реализации методов решения, У - состав ресурсов,необходимых для решения задач, - проектная продукция. Параметры этой модели регулируются композицией соответствия

г^тмг),

/7?8-(Щ \Л/*\/ из которого следует соответст-

19 £=(С, I/, £), , где Е = Я°¡}°Гявляется графиком

омпозиции соответствия. Из полученной зависимости следует новое войство АПКК: в условиях САПР к динамике функционирования про-ктной организации (реализации ТАП)' добавляется динамика измене-ия ТАП. Из этого свойства следует вывод о необходимости решения АПКК задачи создания механизма управления ресурсами АПКК. Сис-ематическая регуляция соответствия: ТАП - ресурсы проектного, омплекса,реализует организационно-структурную эволюцию проектно-:онструкторского комплекса.

Задача повышения эффективности САПР на этапе ЯЦ "развитие"; юализуется через алгоритмы управления развитием ТАП. Предложен ¡лгоритм управления развитием ТАП. Рассматривая САПР на конечном |Тапе развития, как систему обеспечивающую решение (>г/г.7Л

фоектных задач, каждой из которых соответствует эффект 9 пере-юда в автоматизированный режим разработки, можно утвервдать,что 1удет существовать экономически оправданная стратегия развития ЗАПР при последовательности автоматизации задач 5,; 5г,.., ЮЛИ 3, -Эг, , «5 п-в при условии

8п ' Величина в^ эффективности может'быть оп-зе деле на, как сумма э^фективностей у' стратегийул целей.

Ф = ]Ё ¿¡¿¿¿и ,

?де: . -'Ттра^ёгии автоматизации,уи. = /,.. р - це-

хи автоматизации, - эффективность автоматизации с -ой

задачи, при у -ой стратегии, .относительно /Ч -ой цели,

- нормирующий коэффициент. Эффективность по кавдой стратегии ОуИ ,где С^уЧ -взвешенная эффектий-зость стратегт; относительно цели, - весовая оценка цели.

Разработка птюграммно-метопических средств интегрированных САПР

В третьем разделе диссертации представлены разработки программно-методических средств, реализующие предложенные методы,алгоритмы и модели интеграции в процессе конструирования ТАП для отадии их создания, функционирования и развития.

В седьмой главе приведен результат реализации моделей я алгоритмов конструирования интегрированных ТАП на примере разрабо*-

ки 00 ДАСП,ориентированной на проектирование комплексного проекта групповых замерных установок (ПЗУ) нефтяных месторождений. Система ориентирована на разработку в диалоговом режиме всех частей и разделов проекта (технологической, монтажной, системы автоматики, строительной части, водопровод и канализация, электротехнического . раздела, генерального плана, ведомостей потребностей материалов, локальных и объектных смет - всего 28 проектных документов с алфавитно-цифровым и графическим отображением проектных решений).

Спроектированная система предоставляет пользователю следующие возможности: программно-контролируемый ввод исходных данных, проектных решений, сообщений из системного набора на основе единичных информационных обменов (диалоговых шагов) между пользователем и системой; программная обработка введенной информации и отображение проектных решений в форме графических й текстовых документов; просмотр чертежей на экране и доработка проектных решений в режиме диалога с графическим вводом; оформление чертежей и текстовых материалов согласно ГОСТов*, вывод чертежей на графопостроитель в реалме прямой связи,с использованием промежуточного сброса на магнитную ленту; вывод текстовых документов на печатающее устройство; сохранение чертежей в библиотеках и архивах системы; сохранение результирующей информации по разделам проекта в базах данных и библиотеках системы; обеспечение вариантного проектирования и желаемой последовательности в разработке разделов проекта. •• •

Реализация этих функций обеспечивается программно-техническим комплексом ГРАФИКСИ (операционная система ШТ2,язык программирования АПН, язык описания графических фрагментов КРФ, ЭВМ МИТРА-225) объем программ 3 Мб, объем баз данных (БД) 5 Мб. Программные средства 00 ДАСП КУ включают: проблемно-ориентированные компоненты; общесистемные средства, реализующие диалоги создания и ведения БД ПС системы ГРАФИКСИ, базы графических фрагментов БД оборудования и материалов, систему выпуска смет и ведомостей. Информационное обеспечение включает: условно-постоянные наборы данных в виде информации о используемом оборудовании, аппаратах, устройствах и т.д.; оперативную (переменную) информацию, отображаемую в виде ПР. Система обеспечивает рост производительности труда проектировщиков в 30 - 35 раз, сокращает количест. - . во специалистов, занятых проектированием для данного класса объ-

ектов,с 27 до 3-й и обеспечивает уровень автоматизации в 9&%.

Совокупность программно-технических и программно-методических средств, реализующих технологии ТЭА САПР, образуют комплекс "Эффект", предназначенный для ТЭА проектно-конструкторского комплекса в условиях использования САПР. Структура функций комплекса "Эффект" включает множество целевых, обеспечивающих и сервисных функций: ввод и контроль'исходных данных; формирование запросов на ввод дополнительной информации в режиме диалога; расчет 1ЭП в заданном виде технологии; формирование БД ТЭП САПР; работа с БД; вывод результатов в заданной форме на экран и бумажные носители; связь с другими комплексами, обеспечивающими автоматизацию организационно-технологических задач в АПКК.

Реализация этих функций обеспечивается возможностями языка МЙ TU RAL и СУБД ЛИСОВ . Для функционирования комплекса не -обходима ЭВМ типа ЕС с оперативной памятью не менее I Мб.

Структура программного обеспечения формируется из трех программных блоков, объединяющих- 34 ПС: формирования алгоритмов технологий ТЭА САПР, блока расчета и занесения в БД расчитанных ТЭП САПР, разработки выходных форм и вывод на экран или бумажные носители. Идеология реализации построена на возможности рекурсивного вызова подпрограмм и динамического выделения оперативной памяти под активизированную программу. Поэтому, объем оперативной памяти, необходимый для функционирования комплекса,равен объему ■ оперативной памяти,занимаемой самой большой программой. Источником информационного обеспечения комплекса "Эффект" являются паг-раметры ПС, проектной среды и объекта проектирования. Диалоговые средства обеспечивают выбор технологий ТТЭА, режимов работы,ввод недостающей информации с последующим логическим контролем и формируют решение задачи,которую пэред co6oil поставил пользователь. В зависимости от целей ISA и состава исходных данных комплекс предусматривает два режима использования: - ТЭА САПР по фактически • примененным ПС, ГШ, ТАП;• планирование показателей САПР по АПКК. Комплекс "Эф|>ект" может быть использован всеми проектными, про-ектно-конструкторскими и технологическими организациями, создающими и развивающими САПР.

В рамках ОТБ АПКК рассмотрены схемы взаимодействия целедос-тигающих (ТАП) и вспомогательных ( Y/g¡¿t Wpt и т.д.) автоматизированных информационных технологий для условий функциониро-

вания и развития АПКК.

Заключение

Полученные в диссертации выводы и результаты обосновывают основные направления повышения результативности САПР на основе, методов, моделей и алгоритмов интеграции и сводятся в основном к следующему:

1. Дальнейшее продвижение в области совершенствования проект-но-конструкторской деятельности на ближайшую перспективу необходимо связывать с углублением уровня интеллектуализации и интеграции САПР, обеспечивающей переход к автоматизированным проектно-конструкторским комплексам, охватшающим автоматизацией все процессы, связанные с их созданием, функционированием и развитием.

2. В соответствии с такой точкой зрения, на основе рассмотрения диалектического единства объекта новой техники (ОНТ), как целевой категории,и процессов его создания,как категории средств достижения целей,разработана концепция повышения эффективности систем автоматизированного проектирования объектов строительства на основе методов, моделей и алгоритмов интеграции.

3. Концепция повышения эффективности САПР на основе интеграции предусматривает разработку методов конструирования автоматизированных решающих процедур и технологий автоматизированного проектирования (обеспечивается эффективность ОНТ) и методов интеграции в создании организационно-технологической среды, реализующей управление 'функционированием и развитием САПР (обеспечивается эффективность функционирования и развития технологий автоматизированного проектирования).

4. Областью исследования при разработке методов интеграции являются жианенные циклы ОНТ и жизненные циклы технологий автоматизированного проектирования.

5. Повышение эффективности автоматизированных решающих процедур» как базового компонента технологий автоматизированного проектирования,достигается методами и алгоритмами интеграции,решавшими задачи проектирования базиса системных свойств ОНТ в структурах жизненных циклов и моделями конструирования решающих процедур, обеспечивающими их адаптацию к инновациям по объекту

и процессу проектирования.

6. Исследование процессов проектирования позволяет разрабо-

гать объектно-и проблемно-ориентированные интегрированные инвариантные модели и алгоритмы, формирующие теаретико-методологичес-кие основы создания технологий автоматизированного проектирования; ориентированные на автоматизированное проектирование ОНТ с логически завершенным объемом проектно-конструкторской документации.

7. Показано, что задача повышения эффективности функционирования САПР реализуется разработанной системой методов и алгоритмов управления функционированием технологий автоматизированного проектирования на основе комплексного технико-экономического анализа.

8. Автоматизированные технологии технико-экономического анализа САПР и процессов проектирования являются инструменталъно-ме-тодическим средством реализации методов и алгоритмов управления развитием технологий автоматизированного проектирования в интег- . рированных САПР.

9. Показано, что для эффективного функционирования и развития интегрированной САПР необходимо создание организационно-технологического базиса, включающего комплекс взаимодействующих технологий по созданию технологий автоматизированного проектирования, их технико-экономическому анализу, управлению функционированием

и развитием.

10. Созданные программно-методические средства и проектирующие комплексы (00 ДАСП ГЗУ,"Эффект''и др.) подтвердили достоверность полученных научных результатов и обеспечили повышение эффективности технологий автоматизированного проектирования как : на стадии их конструирования, так и в процессе функционирования и развития.

11. Совокупность выполненных в диссертации исследований поз- • воляет считать основным результатом работы создание научных основ интеграции в системах автоматизированного проектирования объектов строительства. Они являются новыми в технической кибернетике и прикладной информатике проектирования. Полученные результаты структурируют проблему создания автоматизированных проектных комплексов объектов строительства, указывают'ее поэтапную

и процедурную реализацию в сложной взаимосвязи проектируемых, функционирующих и развивающихся компонентов системы.

12. Теоретико-методологические и прикладные результаты диссертационной работы реализованы в конкретных САПР на большом

числе предприятий и организаций различных отраслей и ведомств с фактическим экономическим эффектом 1,509 млн.руб. В настоящее время тиражирование результатов диссертации продолжается.

Основные положения диссертации опубликованы в 58 работах, среди которых следующие:

1. Потапов В.И. Организационно-технологическое проектирование САПР. Киев: Техника, 1990, 248 с.

2. Исаченко В.А., Пилыскалин В.Я., Потапов В.И. и др. Системное проектирование компьютеризированных интегрированных производств. ГЛ. Методология системного проектирования основных компонент. -Москва: Машиностроение, I99D, 1414 с.

3. Потапов В.И. Системное проектирование организационного обеспечения. - Москва: ВНИИОЭНГ, 1987 , 45 с. .

4. Потапов В.И. О методологическом подходе и конструированию интегрированных САПР. - Проектирование и инженерные изыскания, 1987, № 3, с.6-9.

5. Тимченко A.A., Потапов В.И. Пут повышения эффективности создания и эксплуатации САПР в машиностроении. - Кпев: Знание,1987. 16 с.

6. Потапов В.И.. Структура организационного обеспечения интегрированных САПР. - Приборы и системы управления* 1987,К 5,с.6-7,

7. Потапов В.Ч. Моделирование облика САПР. - Механизация и автоматизация управления, 1988,Jt I, с.13-16.

8. Потапов В.И.Дохлов A.C. Методические разработки по технологии автоматизированного проектирования и отслеживания экономических показателей САПР проектной организации.- Москва:Минугле -пром СССР, 1989, 37 с.

9. Потапов В.И. Схема проектирования структур организаций. - Механизация и автоматизация управления, 1986,№ 2, с.5-7.

10. Потапов В.И. О задачах организационно-технологического проектирования в САПР. - В сб."Основные цроблемы автоматизации проектных работ". -Москва: 1986, с.6-13.

11. Потапов В.И. Состав и структура задач обеспечения качества в САПР. - Приборы и системы управления,1987,№ 12, с.3-5.

12. Потапов В.И. Системное проектирование организационно-технологического базиса интернированной САПР. - Судостроительная промьш- • ленность, 1986, № 7,' с.25-33.

13. Потапов В.И.Метод формирования подсистем в интегрированных САПР.

- В сб."Проектирование автоматизированных систем контроля и управления сложными объектами".- Харьков: ХИРЭ, 1986,с. 25-26. .

14. Потапов В.И. Планирование разработки САПР систем автоматизации.

- Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности, 1983, № 4, с.11-13. ■ . .

15. Потапов В.И. К методике формирования критериев качества при разработке систем автоматизированного проектирования. - Стандарты

и качество, 1981, № I, с.46-49.

16. Потапов Б.И. Об одной модели формрования проектных решений в системах автоматизированного проектирования. - Механизация и автоматизация управления,, 1981, № 5, с.24-27.

17. Тимченко A.A., Потапов В.И..Снопок А.Б. Организационно-технологические проблемы построения САПР объектов машиностроения. - В сб."Проблемы САПР в машиностроении". - Москва: 1988, J6 5,с.63-77.

18. Потапов В.И. О методе автоматизации процессов проектирования, основанных на логико-смысловой деятельности,- Автоматизация и телемеханизация неотялой промышленности,!982,№ 6, с.24-26.