Обслуживающая подсистема осуществляет функции управления и обработки информации, не зависящие от особенностей исследуемого явления, объекта или процесса. Обслуживающими могут быть, например, подсистемы: численного анализа, планирования эксперимента; ввода, обработки и вывода графической информации; информационно-поисковых процедур.
Методология создания АСНИ учитывает достижения в смежных областях науки и техники и позволяет использовать взаимное влияние тенденций развития техники, технологии и производства, с одной стороны, и автоматизации научных и производственных экспериментов – с другой.
При создании АСНИ применяются следующие принципы:
- последовательное расширение сферы автоматизации научных исследований;
- интеграция АСНИ;
- типизация и унификация компонентов АСНИ;
- тиражирование типовых подсистем и компонентов АСНИ;
- системный подход к проектированию.
Последовательное расширение сферы автоматизации научных исследований предполагает внедрение средств автоматизации в новые области научных исследований, в первую очередь в те, где получение новых существенных результатов невозможно без использования средств автоматизации. Кроме того, осуществляется автоматизация всех этапов научных исследований от планирования и управления экспериментами до анализа и перспективного планирования основных направлений научных исследований.
Функциональная и территориальная интеграция АСНИ должна быть направлена в первую очередь на создание систем коллективного пользования для крупных экспериментальных, исследовательских и опытных установок и комплексных производственных испытаний различных технических объектов в исследовательских организациях, в вузах, на предприятиях и т. п.
Интеграция АСНИ включает в себя создание иерархических измерительно-вычислительных комплексов, обслуживающих несколько экспериментов, а также развитие информационной базы (создание централизованных и распределенных банков научных данных, обмен научными данными по каналам связи между АСНИ).
В качестве основы для создания АСНИ используются типовые, проблемно-ориентированные или специализированные измерительно-вычислительные комплексы, включающие в себя серийные средства измерительной техники, а также типовое программное обеспечение. Особое внимание уделяется типовой аппаратуре сопряжения ЭВМ с объектом исследования, созданию типовых программно-управляемых модульных систем для сбора информации и управления сложными объектами.
Тиражирование АСНИ выполняется для экспериментальных исследований в подразделениях научно-исследовательских организаций, высших учебных заведений и предприятий.
Системный подход в проектировании предполагает проведение проектирования на основе системного анализа, включающего решение комплекса технических, экономических, организационных вопросов, решение которых в совокупности обеспечит создание АСНИ оптимальным способом.
4.4. Системы автоматизированного проектирования (САПР)
Система автоматизированного проектирования представляет собой совокупность средств и методов для осуществления автоматизированного проектирования.
САПР объединяет технические средства, математическое и программное обеспечение, параметры и характеристики которых выбирают с максимальным учетом особенностей задач инженерного проектирования и конструирования [19, 20].
В САПР обеспечивается удобство использования программ за счет применения средств оперативной связи инженера с ЭВМ, специальных проблемно-ориентированных языков и информационно-справочной базы.
Для создания САПР необходимы:
- совершенствование проектирования на основе применения математических методов и средств вычислительной техники;
- автоматизация процесса поиска, обработки и выдачи информации;
- использование методов оптимизации и многовариантного проектирования; применение эффективных математических моделей проектируемых объектов, комплектующих изделий и материалов;
- создание банков данных, содержащих систематизированные сведения справочного характера, необходимы для автоматизированного проектирования объектов;
- повышение качества оформления проектной документации;
- увеличение творческой доли труда проектировщика за счет автоматизации нетворческих работ;
- унификация и стандартизация методов проектирования.
Основная функция САПР – выполнение автоматизированного проектирования на всех или отдельных стадиях; проектирования объектов и их составных частей.
При создании САПР и их составных частей следует руководствоваться принципами системного единства, совместимости, типизации, развития [19].
Принцип системного единства обеспечивает целостность системы и системную новизну проектирования отдельных элементов и всего объекта проектирования в целом (иерархичность проектирования).
Принцип совместимости обеспечивает совместное функционирование составных частей САПР и сохраняет открытую систему в целом.
Принцип типизации ориентирует на преимущественное создание и использование типовых и унифицированных элементов САПР. Типизации подлежат элементы, имеющие перспективу многократного применения. Типовые и унифицированные элементы периодически проходят экспертизу на соответствие современным требованиям САПР и модифицируются по мере необходимости.
Создание САПР с учетом принципа типизации должно предусматривать разработку базового варианта комплекса средств автоматизированного проектирования и его компонентов, а также создание модификации комплекса средств автоматизированного проектирования и его компонентов на основе базового варианта.
Принцип развития обеспечивает пополнение, совершенствование и обновление составных частей САПР, а также взаимодействие и расширение взаимосвязи с автоматизированными системами различного уровня и функционального назначения.
Человек должен решать в САПР, во-первых, задачи, формализация которых не достигнута, и, во-вторых, задачи, которые решаются человеком на основе эвристических способностей более эффективно, чем на современной ЭВМ. Тесное взаимодействие человека и ЭВМ в процессе проектирования – один из принципов построения и эксплуатации САПР.
САПР – иерархическая система. Она реализует комплексный подход к автоматизации всех уровней проектирования. Блочно-иерархический подход к проектированию должен быть сохранен при применении САПР. Иерархия уровней проектирования отражается в структуре специального ПО САПР в виде иерархии подсистем.
Следует подчеркнуть целесообразность обеспечения комплексного характера САПР, так как автоматизация проектирования на одном из уровней при сохранении старых форм проектирования на соседних уровнях оказывается значительно менее эффективной, чем полная автоматизация всех уровней. Иерархическое построение относится не только к специальному программному обеспечению, но и к техническим средствам САПР.
Принцип информационной согласованности подсистем является близким по смыслу принципу оптимальности связей человека с ЭВМ внутри САПР. При этом подчеркивается сторона автоматизированного проектирования, требующая рационального распределения функций между человеком и ЭВМ.
САПР – открытая и развивающаяся система. Существуют, по крайней мере, две причины, по которым САПР должна быть изменяющейся во времени системой.
Во-первых, разработка столь сложного объекта, как САПР, занимает продолжительное время и экономически выгодно вводить в эксплуатацию части системы по мере их готовности. Введенный в эксплуатацию базовый вариант системы в дальнейшем расширяется.
Во-вторых, постоянный прогресс вычислительной техники и вычислительной математики приводит к появлению новых, более совершенных математических моделей и программ, которые должны заменять старые, менее удачные аналоги. Поэтому САПР должна быть открытой системой, т. е. обладать свойством удобства включения новых методов и средств.
САПР является специализированной системой с максимальным использованием унифицированных модулей. Требования высокой эффективности и универсальности, как правило, противоречивы.
Высокой эффективности САПР, выражаемой прежде всего малыми временными и материальными затратами при решении проектных задач, добиваются за счет специализации систем. Очевидно, число различных САПР при этом растет. Чтобы снизить расходы на разработку многих специализированных САПР, целесообразно строить их на основе максимального использования унифицированных составных частей.
Техническое обеспечение САПР представляет собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств, предназначенных для выполнения автоматизированного проектирования. Техническое обеспечение делится на группы средств программной обработки данных, подготовки и ввода данных, средств отображения и документирования, архива проектных решений, средств передачи данных.
Средства программной обработки данных представлены процессорами и запоминающими устройствами, т. е. устройствами ЭВМ, в которых реализуются преобразования данных и программное управление вычислениями. Средства подготовки, ввода, отображения и документирования данных служат для общения человека с ЭВМ. Средства архива проектных решений представлены внешними запоминающими устройствами. Средства передачи данных используются для организации связей между территориально разнесенными ЭВМ и терминалами (конечными пунктами).
Математическое обеспечение САПР включает в себя математические модели проектируемых объектов, методы и алгоритмы проектных процедур, используемые при автоматизированном проектировании.
Элементы математического проектирования САПР чрезвычайно разнообразны. К ним относятся принципы построения функциональных моделей, методы численного решения алгебраических и дифференциальных уравнений, постановки экстремальных задач, поиска экстремума и т. д.
Специфика предметных областей проявляется прежде всего в моделях проектируемых объектов, в способах решения задач структурного синтеза. Формы представления математического обеспечения также довольно разнообразны, но его практическое использование происходит после реализации в программном обеспечении [20] .
Программное обеспечение САПР объединяет собственно программы для систем обработки данных на машинных носителях и программную документацию, необходимую для эксплуатации программы. Программное обеспечение делится на общесистемное, базовое и прикладное (специальное).
Общесистемное ПО предназначено для организации функционирования технических средств, т. е. для планирования и управления вычислительным процессом, распределения имеющихся ресурсов, и представлено операционными системами ЭВМ и ВС. Общесистемное ПО обычно создается для многих приложений и специфики САПР не отражает.
Базовое и прикладное ПО создаются для нужд САПР. В базовое ПО входят программы, обеспечивающие правильное функционирование прикладных программ.
В прикладном ПО реализуется математическое обеспечение для непосредственного выполнения проектных процедур. Прикладное ПО обычно имеет форму пакетов прикладных программ, каждый из которых обслуживает определенный этап процесса проектирования или группу однотипных задач внутри различных этапов.
Информационное обеспечение САПР объединяет всевозможные данные, необходимые для выполнения автоматизированного проектирования. Эти данные могут быть представлены в виде тех или иных документов на различных носителях, содержащих сведения справочного характера о материалах, комплектующих изделиях, типовых проектных решениях, параметрах элементов, сведения о состоянии текущих разработок в виде промежуточных и окончательных проектных решений, структур и параметров проектируемых объектов и т. п.
Основная часть информационного обеспечения САПР – банк данных, представляющий собой совокупность средств для централизованного накопления и коллективного использования данных в САПР. Банк данных состоит из базы данных и системы управления базой данных.
Лингвистическое обеспечение САПР представлено совокупностью языков, применяемых для описания процедур автоматизированного проектирования и проектных решений. Основная часть лингвистического обеспечения – языки общения человека с ЭВМ.
Методическое обеспечение САПР составляют документы, характеризующие состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизированного проектирования.
Организационное обеспечение САПР включает положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений проектной организации и их взаимодействие с комплексом средств автоматизированного проектирования.
Специализация некоторой части САПР на обслуживании проектных задач одного этапа проектирования приводит к выделению этой части как подсистемы САПР. Такая специализация затрагивает программное, математическое, лингвистическое обеспечение и иногда касается технического обеспечения. Как правило, в САПР устройств автоматизации имеются подсистемы функционально-логического проектирования и конструктивного проектирования.
В САПР различают подсистемы схемотехнического проектирования, проектирования компонентов, конструкторского (топологического) проектирования. Сложность современных технических объектов вызывает появление в САПР подсистем, реализующих функции самостоятельных автоматизированных систем проектирования (САПР электронных схем, САПР электрических машин и т. д.). Для каждой подсистемы обычно разрабатывается свой входной язык и пакет прикладных программ.
В тех случаях, когда автоматизированное проектирование внедряется на уже действующем предприятии со сложившейся структурой, взаимоотношениями подразделений, формами и способами использования проектной документации, имеет значение совместимость традиционного и автоматизированного проектирования. Именно в этих условиях целесообразен эволюционный путь внедрения САПР, при котором изменения, диктуемые особенностями автоматизированного проектирования, не будут нарушать на длительный срок нормального функционирования предприятия.
Вопросы для самоконтроля
1. Каково назначение АСУ ТП?
2. Какие функции выполняет АСУ ТП?
3. Какова отличительная особенность управляющих и информационных функций АСУ ТП?
4. Дайте характеристику основным режимам работы АСУ ТП.
5. Что такое организационная структура предприятия?
6. В чем заключаются особенности проектирования АСУП?
7. Какова роль информационного, программного и технического обеспечения АСУП?
8. Какие автоматизированные функции выполняет АСНИ?
9. Назовите основные принципы создания САПР. В чем их сущность?
10. Дайте характеристику основным видам обеспечения САПР.
Библиографический список
1. ГОСТ 34.003-90 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов, 1992.
2. РД Методические указания. Автоматизированные системы. Основные положения. – М.: Изд-во стандартов, 1990.
3. Чураков и адаптивные системы: учеб. пособие для вузов / . − М.: Энергоатомиздат, 1987. – 256 с.
4. Математическая теория оптимальных процессов / [и др.]. − М.: Наука, 1983. – 358 с.
5. Куропаткин и адаптивные системы: учеб. пособие для вузов / . − М.: Высш. школа, 1980.
6. Денисова в автоматизированных системах управления: учеб. пособие. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008. – 52 с.
7. Современные системы управления / Р. Дорф. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2002. – 832 с.
8. Советов основы автоматизированного управления: учебник для вузов / , , . − М.: Высш. школа, 2006. – 463 с.
9. Матвеев и методы искусственного интеллекта. Применение в экономике / , , . – М.: Финансы и статистика. – 2008. – 448 с.
10. Искусственный интеллект и интеллектуальные системы управления /
[и др.]; Отделение информ. технологий и вычислит. систем РАН. – М.: Наука, 2006. – 333 с.
11. АСУ на промышленном предприятии: методы создания: справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1989.
12. ГОСТ 34.601-90 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания. – М.: Изд-во стандартов, 1992.
13. Автоматизированные системы управления машиностроительными предприятиями / под ред. . – М.: Высш. школа, 1991. – 450 с.
14. Методы классической и современной теории автоматического управления: учебник: в 5 т. / под ред. и . – М.: Изд-во МГТУ
им. , 2004.
15. Гpибoв B. Д. Экономика предприятия [Электронный ресурс] / B. Д. Гpибoв, B. П. Гpyзинoв. – М., 2010. – Режим доступа: http://www. inventech. ru/lib/.
16. Рыжков технологии в государственном и муниципальном управлении / – Хабаровск: Изд-во ДВАГС, 2004.
17. Глушков в АСУ / . – 2 изд. – Киев, 1974.
18. Годин обеспечение управленческой деятельности / , . – М.: Мастерство: Высш. школа, 2001. – 240 с.
19. Математическое обеспечение САПР элементов и систем автоматики: текст лекций / [и др.]. – М.: МИЭМ, 1990.
20. Норенков автоматизированного проектирования: учеб. для вузов / . – М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2006. – 448 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. СОСТАВ И СТРУКТУРА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
1.1. Автоматизированные системы. Термины и определения
1.2. Основные компоненты автоматизированных систем
1.3. Основные свойства автоматизированных систем
1.4. Структуры автоматизированных систем
Вопросы для самоконтроля
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
2.1. Математические методы построения оптимальных и адаптивных
систем управления
2.1.1. Математическое описание объектов управления
2.1.2. Цель и задача управления
2.1.3. Задача оптимального управления и критерии качества
2.1.4. Управляемость, достижимость, наблюдаемость
2.1.5. Типовые задачи оптимального управления
2.1.6. Общие понятия об адаптивном управлении
2.2. Формализация процессов принятия решений в условиях автоматизированного управления
2.3. Принятие решений на основе технологий искусственного интеллекта
Вопросы для самоконтроля
3. МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АС
3.1. Системный подход к проектированию АС
3.2. Основные принципы создания автоматизированной системы
3.3. Стадии разработки автоматизированных систем
Вопросы для самоконтроля
4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСНОВНЫХ ВИДОВ АС
4.1. Автоматизированные системы управления технологическими
процессами (АСУ ТП)
4.1.1 Цель и функции АСУ ТП
4.1.2. Режимы работы АСУ ТП.
4.1.3. Основные компоненты АСУ ТП.
4.1.4. Особенности разработки АСУ ТП.
4.2. Автоматизированные системы управления предприятием (АСУП)
4.2.1. Структурные уровни обработки данных в АСУП. Организационная структура предприятия.
4.2.2. Принципы и особенности разработки АСУП.
4.3. Автоматизированные системы научных исследований (АСНИ)
4.4. Системы автоматизированного проектирования (САПР)
Вопросы для самоконтроля
Библиографический список
Редактор
Компьютерная верстка –
ИД № 000 от 01.01.2001
Свод. темплан 2010 г.
Подписано в печать 16.12.10. Формат 60х84 1/16. Отпечатано на дупликаторе.
Бумага офсетная. Усл. печ. л. 5,0. Уч.-изд. л. 5,0.
Тираж 80 экз. Заказ 689.
 |
Издательство ОмГТУ. Омск, пр. Мира, 11. Т.
Типография ОмГТУ
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 |
