Анализ и обработка информации для управления конструкторско-технологической подготовкой производства сложных промышленных изделий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Тюрина, Лилия Александровна

• Тюрина, Лилия Александровна
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Тюрина, Лилия Александровна

Перечень условных сокращений

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОЕКТИРОВАНИИ, ПРОИЗВОДСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОМЫШЛЕННОЙ ПРОДУКЦИИ

1.1 Особенности информационной поддержки жизненного цикла продукции

1.2 Классификация проблемно-ориентированных производственных систем

1.3 Интеллектуальные информационные технологии конструкторско-технологической подготовки производства сложных промышленных изделий

1.4 Организация единого информационного пространства

1.5 Выводы по первой главе

ГЛАВА 2 КОНЦЕПТУАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ

2.1 Системное моделирование в задачах конструкторско-технологической подготовки производства

2.2 Иерархическая модель системы технологического проектирования

2.3 Концептуальное моделирование жизненного цикла промышленной продукции

2.4 Синтез концептуальной модели предметной области КТП

2.5 Выводы по второй главе

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОГО СОГЛАСОВАНИЯ СИСТЕМ СИТУАЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ

3.1 Организация взаимодействия моделей сложных производств

3.2 Интеллектуализация выбора управления при конструкторско-технологическом проектировании СПИ

3.3 Информационный критерий качества проектирования

3.4 Ситуационное управление системой КТП СПИ

3.5 Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4 ВЫРАБОТКА УПРАВЛЯЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПЛАСТИНЧАТЫХ КОНСТРУКЦИЙ РЭС

4.1 Влияние внешних механических факторов на пластинчатые конструкции РЭС

4.2 Анализ динамики пластинчатых конструкций на основе математического моделирования

4.3 Сравнение результатов моделирования с тестовыми задачами

4.4 Разработка нормативно-методического обеспечения испытаний РЭС

4.5 Выводы по четвертой главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ и обработка информации для управления конструкторско-технологической подготовкой производства сложных промышленных изделий»

Построение эффективных систем является одной из сложнейших проблем современности, поскольку создаются все более сложные системы. Для обеспечения целенаправленного решения этой проблемы создано и развивается специальное направление общей теории систем - системное проектирование. В практике это комплекс исследовательских и проектных мероприятий, в ходе которых определяются подсистемы, компоненты и способы их соединения, задаются ограничения, при которых система должна функционировать, выбирается наиболее эффективное сочетание подразделений и связей между ними.

В мировой практике в последнее десятилетие в различных сферах производства и эксплуатации образцов сложных промышленных изделий (СПИ) интенсивно ведутся работы по созданию и практическому использованию прикладных CALS - технологий. В настоящей работе разрабатываются формальный подход, методы и средства создания информационных технологий (ИТ) ситуационного управления процессами конструкторско-технологической подготовки производства СПИ применительно к условиям и требованиям всех фаз жизненного цикла образцов заданного класса.

Развитие современных информационных технологий (ИТ) связано с дальнейшим расширением интеграционных процессов как в области поддержки постпроизводственных этапов жизненного цикла объектов промышленного производства, так и по интеграции самой производственной среды. Эти аспекты развития промышленных информационных технологий нашли отражение в концепции создания, поддержки и применения единой «информационной» модели на всех этапах жизненного цикла продукции - от ее проектирования до эксплуатации и утилизации - СЛ/^-технологий.

Следует выделить особенности управления процессом конструктор-ско-технологического проектирования сложных промышленных изделий, которые не обеспечены существующими программными средствами управления проектами. Это:

• сильная информационная связанность проектных работ и, как следствие, сложность составления календарного плана;

• невозможность определения в календарном плане точных сроков выполнения проектных работ при разработке новых сложных изделий;

• наличие групп работ с итеративным характером выполнения, требующих специального управления;

• сильная зависимость последующих работ от характера полученных результатов из предшествующих работ, что требует повышенной согласованности в технических и организационных сферах.

В то же время современные программные средства не универсальны. Отметим некоторые слабые места существующих программных средств:

•неприспособленность табличных и графических средств для составления плана (включая изменения последовательности и характера работ) и управления его реализацией в проектах разработки сложных изделий, поскольку они разработаны для удобства отображения информации о проекте;

•отсутствие средств описания и управления информацией, циркулирующей в ходе реализации проекта;

•неразвитость описания рекомендаций и алгоритмов принятия решений в ключевых фазах проекта.

Отсюда вытекает необходимость разработки нового программного комплекса, построенного на такой модели описания сложной системы, которая была бы удобна для управления процессом разработки систем управления производственными процессами наукоемкой продукции. Подобным условиям удовлетворяет концептуальная модель предметной области, разработке которой уделяется далее достаточное внимание.

Современные системы проектирования и производства промышленных изделий представляют собой сложные системы, включающие подсистемы автоматизации планирования и управления, управленческие информационные системы, используемые в масштабе всего предприятия, а также интегрированные системы автоматизированного проектирования и технологической подготовки производства (САПР/АС ТПП). Анализ подобных систем, повышение эффективности их функционирования является важной народнохозяйственной задачей.

Одним из важнейших направлений работ по обеспечению высокоэффективного конструкторско-технологического проектирования (КТП) сложных промышленных изделий является обеспечение согласованного совместного использования существующих пакетов прикладных программ (П1 li I), каждый из которых построен в разное время, на основе разнообразных математических моделей и приемов, у которых реализована своя система информационного взаимодействия.

Все это затрудняет совместное использование ППП, необходимых на данной стадии проектирования, производства и эксплуатации изделия. Синтез системы межпрограммного взаимодействия различных ППП позволяет повысить эффективность КТП сложной наукоемкой продукции. Под эффективностью будем понимать получение экономического эффекта при сокращении сроков проектирования, технологической подготовки производства и выпуска продукции, что невозможно без рационального использования информационных, материальных и людских ресурсов при организации ситуационного управления конструкторско-технологического проектирования сложных промышленных изделий (СПИ).

Уровень КТП сегодня определяет сроки выпуска новой продукции, ее качество и конкурентоспособность. Поэтому особую актуальность приобретают вопросы автоматизации КТП.

В настоящее время ресурсы отечественных предприятий (парк оборудования, состав специалистов, организация работ, уровень автоматизации КТП) не обеспечивают в должной мере выпуска продукции, отвечающей мировым стандартам, и в сроки, определяемые темпами мирового научно-технического развития. Основные сегодняшние проблемы КТП в отечественной промышленности состоят в следующем:

• проектирование во многих случаях носит ручной характер, применяемые средства автоматизации используются для решения лишь отдельных (и далеко не всегда самых важных) задач, нет комплексного характера автоматизации;

• коммуникации между специалистами и службами КТП осуществляются в основном на бумажных носителях, что приводит к общему замедлению всех процессов КТП;

• решение задач обеспечения технологичности конструкции начинается на поздних стадиях проектирования изделия, что приводит к многочисленным изменениям в конструкторской документации;

• допускается большое число ошибок при проектировании, следствием чего являются значительные финансовые и временные затраты на проведение необходимых изменений;

• отсутствует эффективная специализация и кооперация с другими предприятиями при решении задач КТП.

Практически все ведущие предприятия видят решение большинства проблем КТП во внедрении компьютерных технологий, создании автоматизированных систем ТПП (AC Т1111). На многих из них существенно повышен уровень комплексного решения проектных задач. Информация о спроектированном изделии принимается в электронном виде и является исходными данными для развертывания процессов КТП. Компьютеризировано решение комплекса задач по проектированию и изготовлению оснастки, выполняется компьютерное моделирование технологических процессов литья из пластмасс, штамповки, обработки на станках с ЧПУ и др. Некоторые предприятия вплотную подошли к решению задачи автоматизации управления процессами не только конструкторской, но и технологической подготовкой производства.

Таким образом, наибольший эффект от интегрированных производств может быть достигнут при внедрении информационных технологий на этапах конструкторско-технологической подготовки производства, что определяется особыми требованиями к ней.

Автоматизация технологической подготовки производства имеет следующие основные особенности [1]:

- больший объем работ;

- большая трудоемкость, определяемая высокой сложностью задач;

- низкая степень формализации проектных процедур;

- многовариантность технологических решений;

- разнообразие видов технологического проектирования;

- существенное влияние на качество СПИ.

Высокие требования, предъявляемые к системам технологического проектирования, характер решаемых задач определяет ее значение в процессе создания СПИ. Она наиболее существенно влияет на эффективность этого процесса. Увеличение возможностей технологического проектирования не только влияет на процесс создания СПИ, но и способствует повышению конкурентной способности предприятий. Это определяет широкое распространение автоматизированных систем технологической подготовки производства (АСТПП) в мировой практике.

Таким образом, актуальность работы состоит в разработке ресурсосберегающих компьютерных технологий конструкторско-технологического проектирования сложных промышленных изделий.

Проблемам системного анализа, обработки информации и управления сложными системами посвящены работы А.С. Бугаева, Ю.Х.Вермишева, Ю.Б. Зубарева, А.А. Денисова, Ю.И. Дегтярева, С.В. Емельянова, В.А. Каштанова, А.В. Кострова, Н.Н. Моисеева, А.П. Реутова, Н.А. Северцева, А.И. Уемова, Б.С. Флейшмана и др., а также Дж. Кантера,

Дж. Клира, К. Негойце, М. Месаровича, И. Такахары, Ч. Мидоу, Д. Дж. Уайлда, П. Уинстона и др.

Концепция электронного макета не является новацией в проектно-производственных средах, где эта концепция эксплуатируется уже многие годы в виде информационных моделей в сквозных системах «проектирование -производство». За последние годы методология электронного макета получила широкое развитие в постпроизводственных фазах.

Ключевыми факторами достижения эффективной и производительной организации труда являются реорганизация схемы прохождения информационных потоков, оптимизация организационной структуры предприятий и схемы управления производственными и постпроизводственными процессами. Таким образом, формируется единое информационное пространство, в котором создается и поддерживается информационная модель изделия на протяжении его жизненного цикла.

Средства компьютерной автоматизации инженерного труда, используемые в составе интегрированных производств, разнообразны по возможностям, аппаратным платформам, по назначению. В России и за рубежом в данной предметной области сложилась различная терминология. Широкое использование зарубежных программных продуктов наряду с отечественными делает невозможным однозначное понимание назначения и возможностей конкретной системы [2].

Анализ современного состояния и перспектив развития информационных технологий управления КТП показывает актуальную необходимость применения средств автоматизации управления подобными сложными системами. Обзор существующих программных средств (ПС) управления проектами, таких как: Microsoft Project, Time Line, Project Expert, Primavera Project, Project Scheduler, CA-SuperProject, TurboProject Professional, SureTrack Project Management и других - позволил классифицировать технологии управления и базовые функциональные возможности рассмотренных программных средств (ПС) [3].

Управление будем рассматривать как технологический процесс сбора, обработки и представления информации, необходимой для выработки управляющих воздействий. Процесс управления включает большое количество дискретных управляющих воздействий, осуществляемых на разных уровнях организации КТП и представляет собой некоторое действие из множества возможных действий, направленных на достижение определенной цели. При этом каждое действие системы управления КТП определяется состоянием его элементов и поданными на эти элементы управляющими воздействиями, т.е. каждому объекту множества сопоставима пара объектов, таких, что один из них принадлежит множеству состояний элементов КТП, а другой - множеству управляющих воздействий. Ситуационное управление предполагает необходимость в прогнозе последствий принимаемых решений. Результат такого прогнозирования может носить качественный или количественный характер.

Принятие управляющих решений должно быть оперативным, отвечать целевой функции системы, учитывать текущее состояние и прошлый опыт данной и подобных систем. При этом важнейшее значение имеют полнота и достоверность информации о текущем состоянии объекта, упорядоченное и избирательное отображение информации.

Недостатком существующих и разрабатываемых систем управления (СУ) является то, что они реализуют технологические алгоритмы, в которых задаются в основном защиты, блокировки и контуры локального автоматического регулирования. При этом формирование структуры технологического процесса (ТП) (структуры конкретного материального потока) возлагается на оперативный персонал и средства дистанционного управления отдельными исполнительными механизмами. Тем самым в АСУ ТП закладывается чрезвычайно низкий уровень автоматизации управления. При таком подходе эффективность управления процессами в целом определяется квалификацией персонала (его носителя), а информация о процессе (структуре, задействованных ресурсах, времени формирования, выполнения, результатах и т.п.) не может быть доступной вышестоящим информационным системам, какие бы глубокие и продвинутые средства не привлекались для интеграции таких систем. Фактически оперативность и точность решения задач управления структурой потоков зависит от субъективного фактора. Следствием этого являются многочисленные потери в технологии. Достоверно известно, что большинство сбоев в производственной среде обусловлены ошибками персонала.

М аркетинговые исследования.; Разработка > ; технического ! задания П роектирование изделия ■ и разработка документации интегрированные системы автоматизированного конструирования тпп и инженерного анализа подготовка и передача данных в : организаци-. ОННО-ЭКОНО-' мическуюi систему предприя-i тия ---------! $ -'j еэ' < «т tu;

С4-*

S. X

ОВАН НОГо атериально-|техническое j 'снабжение i

Vo и', ь V ггР.in* ■ о \ база v данных |т проекта i v/ I 1

-ч 1

О : о; сп I о ; о. система подготовки и запуска | изделия j впроизвод*

СТВО система i эксплуатационной :поддержки изделия

Подготовка ' производства ! и изготовление

Ремонт и | модернизация 6

Обучение | эксплуатации j 1 и эксплуатация изделия

Рис. 1 Основные компоненты формирования единого информационного пространства при конструировании, технологической подготовке производства, изготовлении и эксплуатации промышленных изделия

Таким образом, создание средств автоматизации процессов конструк-торско-технологического проектирования сложных наукоемких промышленных изделий, в том числе ИТ ситуационного управления, является актуальной задачей.

Объектом исследования являются интегрированные производственные комплексы на базе САПР/АСТПП производства сложных высокотехнологичных и наукоемких промышленных изделий.

В работе сформулирована и решена научно-техническая задача разработки формального подхода, методов и средств создания ИТ ситуационного управления процессами конструкторско-технологического проектирования сложных промышленных изделий применительно к условиям и требованиям всех фаз жизненного цикла образцов заданного класса.

Целью работы является совершенствование методов и средств создания ситуационных систем управления новыми и модернизируемыми технологическими производствами как пространств с распределенными функциональными возможностями.

Для реализации этой цели автором решены следующие научные задачи:

• разработана концептуальная модель предметной области производственных комплексов создания сложных промышленных изделий на основе интеграции САПР/АСТПП;

• разработана иерархическая модель программ технологического проектирования;

• разработан иерархический критерий качества КТП;

• разработаны современные сервисные программы, усовершенствована электронная версия специализированного пакета прикладных программ, предназначенного для численного определения динамических характеристик пластинчатых конструкций радиоэлектронных средств;

• разработан алгоритм информационного согласования существующих пакетов прикладных программ, созданных в разное время разными группами разработчиков на основе разнообразных математических выражений и приемов.

В первой главе проведен системный анализ особенностей информационной поддержки жизненного цикла сложных промышленных изделий, особенностей современных информационных технологий (ИТ), находящих свое применение в задачах конструкторско-технологического проектирования сложных промышленных изделий. Проведена классификация проблемно-ориентированных производственных систем. Дан анализ интеллектуальных ИТ КТП СПИ и методов организации единого информационного пространства. Произведена постановка научной задачи исследования.

Ключевыми факторами достижения эффективной и производительной организации труда являются реорганизация схемы прохождения информационных потоков, оптимизация организационной структуры процессов принятия проектных решений по проектированию и производству. Сформировано единое информационное пространство, в котором создается и поддерживается информационная модель изделия на протяжении его жизненного цикла.

Управление рассматривается как технологический процесс сбора, обработки и представления информации, необходимой для выработки управляющих воздействий. При этом каждое действие системы информационного согласования определяется состоянием его элементов и поданными на эти элементы управляющими воздействиями, т.е. каждому объекту множества сопоставима пара объектов, таких, что один из них принадлежит множеству состояний системы проектирования и производства, а другой - множеству управляющих воздействий.

Обоснована актуальность решения задачи организации процесса проектирования, в котором проектные решения принимаются и корректируются на уровне моделей. Показано, что успех в решении проектных задач во многом определяется выбранной схемой взаимодействия моделей.

Проведен анализ современного состояния развития информационных технологий производства изделий, организации единого информационного пространства, проведена классификация проблемно-ориентированных производственных систем, обоснование выбора прототипа ситуационной системы управления КТП, а также сформулированы основные требования к программной системе анализа и прогноза состояний КТП СПИ.

Во второй главе проводится разработка методов системного моделирования СПИ на основе единого алгебраического подхода к преобразованию моделей и организации системы межмодельного информационного взаимодействия, а также синтез иерархической модели системы управления технологическим проектированием. Синтезирована концептуальная модель предметной области проектирования и производства СПИ.

Для автоматического синтеза моделей всех этапов ЖЦ предложено использовать оперативную базу данных, пополнение которой осуществляется по ходу решения конкретной задачи из баз данных (БД), которые являются частью разработанных ранее (или вновь создаваемых пакетов прикладных программ (ППП)) моделирования отдельных этапов ЖЦ. Интеллектуальный интерфейс пользователя дает возможность ЛПР организовать взаимодействие данных и знаний, имеющихся на каждом уровне ЖЦ с целью повышения эффективности процесса моделирования. Предлагаемая схема организации межмодельного взаимодействия позволяет автоматизировать наиболее трудоемкие операции информационного обмена между разнообразными ППП. В случае отсутствия или неполноты моделей этапа ЖЦ экспертная система обеспечивает ЛПР возможность организации «быстрых» моделей, способных обосновывать принятие решения.

В математическом плане задача проектирования высокотехнологичных и наукоемких промышленных изделий относится к многокритериальной и сводится к построению множества (подмножества) Парето. Нахождение такого множества и ранжирование его элементов представляет собой сложную и актуальную проблему.

Модель предметной области, созданная на концептуальном уровне, позволяет глубже вникнуть в процессы, происходящие на каждом из этапов жизненного цикла, и тем самым повысить достоверность использования средств моделирования.

Осуществляется разработка рекуррентного алгоритма параметрического синтеза математической модели системы управления процессом технологического проектирования. Создается мультииерархическая модель структуры системы технологической подготовки производства (ТПП). Дается модель программного обеспечения в виде совокупности задач, дополнительной информации, вопросов начального уровня, основной информации и самой модели. Обосновывается принцип действия алгоритма работы мультииерархической структуры, а также применение теоретических положений к решению задачи автоматизации технологического проектирования. Проводится анализ технологической системы, системного подхода к ее анализу. Проектная задача рассматривается как поиск пути на графе. Определяются цели технологического управления, вводится описание процесса функционирования и структура системы принятия решений.

В третьей главе разрабатывается программный модуль информационного взаимодействия, который может автоматически определять тип головного приложения (P-CAD различных версий, Accel EDA или какая-либо другая программа САПР), при этом экспертная система программного модуля может обучаться для дальнейшей работы с этими приложениями. Поскольку для расчетов необходимы дополнительные сведения, то имеется открытая база данных (БД), которая может пополняться пользователем или обновляться, например, через Интернет. При необходимости в систему могут быть добавлены другие базы.

На кафедре КиПРА ПТУ была разработана программа «Vuplat», которая проверяла печатную плату на вибропрочность. Перед автором стояла задача связать программу VuPlat с современным программным обеспечением. В качестве современного программного обеспечения был выбран P-CAD 2001 (Accel Eda), который имеет свой интерфейс DBX для связи с внешними программами. Для этого был создан модуль на языке Borland Delphi, который использовал процедуры и функции отрытого интерфейса DBX. Также автром была разработана программа согласования P-CAD 2001 с программой Vuplat. Эта программа получала данные из P-CAD 2001 и формирует файл формата программы Vuplat, в котором находились все параметры для работы программы Vuplat.

Таким образом, за счет интеллектуализации межпрограммного интерфейса повышается эффективность процессов конструкторско-технологической подготовки производства сложных наукоемких промышленных изделий.

Введен информационный критерий качества алгоритма проектирования. Вводится термин информативность АС ТПП, предлагается методика его вычисления.

Далее предлагается система ситуационного управления КТП, синтезированная на основе проведенного концептуального анализа существующих пакетов автоматизированного управления.

Основное содержание четвертой главы состоит в практическом применении разработанных ранее моделей и программных средств по анализу динамики пластинчатых конструкций радиоэлектронных средств (РЭС), что дает возможность априорно, расчетными методами, оценить стойкость РЭС к воздействию механических факторов. Функциональные возможности программных средств обеспечивают простоту «общения» пользователя с компьютером, удобство и компактность представления информации, а также позволяет сократить объем натурных испытаний и удешевить сам процесс испытаний, что является показателем прямой эффективности предлагаемых пакетов программ.

Модели сложных конструкций строятся обычно в виде трехмерных дискретных структур - совокупности дискретных элементов, каждый из которых описывается геометрическими и физическими параметрами. Дискретизация может производиться различными способами, в зависимости от используемого численного метода решения задачи - метода конечных разностей (МКР), метода конечных элементов (МКЭ), вариационно-разностного метода

ВРМ). Но в любом случае должен быть задан алгоритм формирования дискретной структуры по известному описанию объекта.

Универсальность метода конечных разностей, сравнительная простота алгоритмов делают его наиболее эффективным методом при решении сложных задач анализа вибростойкости пластинчатых конструкций.

Разработаны современные сервисные программы, усовершенствована электронная версия пакетов прикладных программ, разработаны и усовершенствованы методики пользователя специализированных пакетов прикладных программ, предназначенных для численного определения динамических характеристик пластинчатых конструкций РЭА.

Решены конструкторские задачи по определению низших резонансных частот колебаний конструкции (первой и второй) на основе использования приближенных итерационных методов, которые состоят в последовательном уточнении значений перемещений в узлах модели при резонансе - собственной формы - и соответствующей ей собственной частоты.

Проведена оценка погрешности численного расчета основной частоты колебаний пластинчатой конструкции, как одного из основных параметров вибрационной нагрузки. Вычислительный эксперимент был проведен с использованием модели реальной платы. Задача решалась для двух вариантов крепления платы.

В заключении изложены основные результаты диссертационной работы и возможные направления дальнейших разработок по исследованной проблеме.

В приложении приводится описание пакета программ «Vuplat».

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Тюрина, Лилия Александровна

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международных симпозиумах «Надежность и качество» (г. Пенза 2000-2004 г.г.), МНТК «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем» (г. Серпухов 2002, 2004 г.г.), науч.-практич. конф. «Проблемы качества, безопасности и диагностики в условиях информационного общества» (г. Сочи, октябрь 2004), НТК «Радиовысотометрия» (г. Каменск-Уральский, 2004 г.), внутривузовских НТК профессорско-преподавательского состава (г. Пенза, 2000-2004 г.г.).

Реализация и внедрение результатов диссертационной работы в виде программных систем, специализированных для решения задачи оценки вибростойкости пластинчатых конструкций радиоэлектронной аппаратуры при механических воздействиях, и организации межпрограммного информационного взаимодействия между пакетами Pcad и Vuplat. Результаты диссертационной работы внедрены на ОАО УПКБ «ДЕТАЛЬ» (г. Каменск-Уральский), а также в учебный процесс кафедры КиПРА ПТУ.

Основные положения работы, выносимые на защиту.

1. Иерархическая концептуальная модель предметной области этапов проектирования и производства промышленных изделий, применительно к условиям и требованиям всех фаз жизненного цикла образцов заданного класса.

2. Формализованная модель многоуровневой системы технологического проектирования сложных высокотехнологичных промышленных изделий, позволяющая создавать новые и модернизировать существующие технологические производства, как пространства с расширенными функциональными возможностями.

3. Схема межпрограммного информационного взаимодействия между пакетами Pcad и VuPlat, обеспечивающая существенное снижение трудозатрат (до 60%) на ввод первичной информации, а также снижающая уровень ошибочного ввода данных (до 30%).

4. Информационный критерий качества алгоритма проектирования, на основе которого осуществлен выбор эффективного решения.

5. Методы оценки и испытаний РЭА на стойкость к воздействию внешних факторов в обеспечение требований комплекса Государственных военных стандартов «Мороз-6».

6. Реализация результатов работы на промышленном предприятии и в вузе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленные в диссертационной работе исследования позволили выявить основные закономерности организации управления сложными динамическими распределенными системами. Разработан подход к логическому управлению производственными процессами, основанный на событийной модели структуры потоков и их функционировании, что позволило предложить схему управления интегрированными производственными комплексами.

Для реализации цели совершенствования методов и средств создания ситуационных систем управления новыми и модернизируемыми технологическими производствами как пространств с распределенными функциональными возможностями автором решены следующие научные задачи:

• разработана концептуальная модель предметной области производственных комплексов создания сложных промышленных изделий на основе интеграции САПР/АСТПП;

• разработана иерархическая модель программ технологического проектирования;

• разработан иерархический критерий качества КТП;

• разработаны современные сервисные программы, усовершенствована электронная версия специализированного пакета прикладных программ, предназначенного для численного определения динамических характеристик пластинчатых конструкций радиоэлектронных средств;

• разработан алгоритм информационного согласования существующих пакетов прикладных программ, созданных в разное время разными группами разработчиков на основе разнообразных математических выражений и приемов.

Для решения поставленных в работе задач используются методы теории управления (в частности, ситуационного управления), теории экспертных систем, абстрактной алгебры, элементы теории множеств, теории графов, теории вероятностей и математической логики.

Научная новизна работы определяется тем, что с единых позиций, представленных в форме ситуационного подхода к концептуальному анализу состояния объекта, рассмотрена и решена научная задача разработки формального подхода, методов и средств создания ИТ ситуационного управления процессами конструкторско-технологическорго проектирования сложных промышленных изделий применительно к условиям и требованиям всех фаз жизненного цикла образцов заданного класса.

Основные аспекты научной новизны работы следующие:

• Предложен ситуационный подход к концептуальному анализу состояния объекта и синтезу программного обеспечения, в частности, предложены методы пополнения и доопределения ситуации с учетом экспертных знаний и уровня решения задачи;

• Разработана и исследована концептуальная модель предметной области анализа и прогноза состояния процессов проектирования и производства, которая интегрирует пространственно-зависимые данные и экспертные знания об изучаемом объекте как многоуровневой многокомпонентной пространственной системе. Область применимости модели ограничена комплексами, допускающими древовидную декомпозицию;

• Разработан подход, основанный на использовании в процессе автоматизированного проектирования информационных моделей и методов, имитирующих процессы логических рассуждений конструктора, что позволило говорить об интеллектуализации подобных средств проектирования;

• Разработана система межмодельного взаимодействия различных пакетов прикладных программ, позволяющая повысить эффективность проектирования и технологической подготовки производства за счет снижения затрат на информационный обмен, тем самым повышая уровень интеллектуализации средств проектирования.

Практическая значимость работы состоит в разработке алгоритмов информационного согласования существующих пакетов прикладных программ проектирования отдельных этапов жизненного цикла промышленного изделия. Алгоритмы доведены до программной реализации и практического применения в промышленности.

Для задач исследования сложных высокотехнологичных промышленных изделий разработана инструментальная среда сопоставительного анализа эффективности и последствий принятия управленческих решений по изменению структуры объекта.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Тюрина, Лилия Александровна, 2005 год

1. Теория и практика регионального инжиниринга. Р.Т. Абдрашитов, В.И. Аблязов, Т.В. Александрова и др.; под общ. ред. проф. Р.Т. Абдрашитова, проф. В.Г. Колосова, проф. И.Л. Туккеля-СПб.: Политехника, 1997,- 278 с.

2. Трусов В.А., Блинов А.В., Курносов В.Е., Юрков Н.К. Исследования кафедры КиПРА в области моделирования и информационных технологий. Труды межд. симпоз. «Надежность и качество-2001», Изд-во ПТУ, Пенза, 2001, с. 32-34

3. Информационные технологии производства. Современные концепции. Аналитический материал отчета по НИР «Технопарк», ОАО ЦКБ «Алмаз», М., 1997,30 с.

4. Информационные технологии производства. Современные концепции. Аналитический материал отчета по НИР «Технопарк», ОАО ЦКБ «Алмаз», М., 1997,30 с.

5. Фролов Е.Б., Коршунов В.А. Развитие системы оперативного планирования производства на основе концепции "островов" автоматизации// Станки и инструмент 1995 - № 2 - С. 6-11

6. Анфилатов B.C., Емельянов А.А., Кукушкин А.А. Системный анализ в управлении. М.: Финансы и статистика, 2002, 368 с.

7. Базилевич Л.А. Автоматизация организационного проектирования. -Л.: Машиностроение, 1989, -176 с.

8. Вендров A.M. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем. М.: Финансы и статистика, 2001, -352 с.

9. Вендров A.M. CASE-технологии — современные методы и средства проектирования информационных систем М.: Финансы и статистика, 1998, с.

10. Костров А.В. Основы информационного менеджмента. -М.: Финансы и статистика, 2001, 336 с .

11. Черемных С.В., Семенов И.О., Ручкин B.C. Структурный анализ систем: IDEF технологии. -М.: Финансы и статистика, 2001, - 208 с .

12. Блауберг И.В., Юдин Э.Г. Становление и сущность системного подхода. -М.: Наука, 1973.

13. Уемов А.И. Системный подход и общая теория систем. -М.: Мысль, 1978.

14. Месарович М., Мако Д., Такахара Н. Теория иерархичпеских многоуровневых систем. -М.: Мир, 1973.

15. Гришко А.К. Системный подход к проблеме повышения качества продукции. /Гришко А.К., Тюрина Л.А./ Труды международного симпозиума «Надежность и качество». Пенза, изд-во ИИЦ, 2004, с. 174-176.

16. Юрков Н.К. Системно-кибернетический подход к проблеме управления сложными распределенными системами. /Юрков Н.К., Гришко А.К., Тюрина. Л.А./ Труды международного симпозиума «Надежность и качество». Пенза, изд-во ИИЦ, 2004, с. 263-266.

17. Тюрина Л.А. Анализ обучаемости человека в системе «человек-машина». Труды международного симпозиума «Надежность и качество». Пенза, изд-во ИИЦ, 2004, с. 433-435.

18. Юрков Н.К., Блинов А.В., Трусов В.А. Иерархическая модель системы технологического проектирования. Цифровые модели в проектировании и производстве РЭС., Межвуз. Сб. науч тр., Пенза, Изд-во Пенз. гос. ун-та. 2000, Вып.9. С. 241-247

19. Спиров К.М. Иерархическая модель представления программ обучения с помощью ЭВМ//Современная высшая школа, М.,1987, 3(59), с. 149-153.

20. Ерош И.Л., Игнатьев М.Б., Москалев Э.С. Адаптивные робототехниче-ские системы (Методы анализа и системы обработки изображений): учебное пособие для втузов. -Л.: Ленингр. ин-т авиац. приборостр., 1985, 144 с.

21. Яблонский С.В. Введение в дискретную математику. Учеб. пособие для вузов. 3-е изд., стер.-М.: Высш. Шк.; 2001.-384 с.

22. Сафронов В.В., Гаманюк Д.Н. Проектирование сложных технических систем с учетом развития. ИТПП, 1999, №№ 3. С. 45-46.

23. Сафронов В.В., Гаманюк Д.Н. Метод и алгоритм ранжирования эффективных структур корректируемых систем управления//Сборник докладов междун. научн.-техн. конф., Пенза, 1998, с. 77

24. Сафронов В.В., Гаманюк Д.Н. Метод и алгоритм построения оптимальных структур гигроскопических систем//Сборник докладов междун. на-учн.-техн. конф., Пенза, 1998, с. 77

25. Тюрина Л.А. Рекуррентная модель системы управления иерархической многоуровневой распределенной производственной системы. Межвуз. сб. Цифровые модели в проектировании и производстве РЭС. Вып. 13. Пенза, изд-во Пенз. гос. ун-та, 2004, с. 27-29.

26. Концептуальное моделирование информационных систем. Под ред. В.В.Фильчакова. СПб: СПВУРЭ ПВО, 1998. - 356 с.

27. Кузьмин И.А., Путилов В.А., Фильчаков В.В. Распределенная обработка информации в научных исследованиях. Л.: Наука, 1991. - 304 с.

28. Синтез моделей вычислительного эксперимента / Бржезовский А.В., Жаков В.И., Путилов В.А., Фильчаков В.В. СПб.: Наука, 1992. - 231 с.

29. Тыугу Э.Х. Концептуальное программирование. -М.: Наука, 1984. 255 с.

30. Логический подход к искусственному интеллекту: от классической логики к логическому программированию / Тейз А., Грибомон П., Луи Ж. и др. М.: Мир, 1990. - 432 с.

31. Бржезовский А.В., Фильчаков В.В. Программная система для разработки концептуальной модели в области обработки информации // Методы и средства вычислительного эксперимента. Апатиты: Изд. КНЦ АН СССР, 1990.-С. 24-28.

32. Концептуальное моделирование информационных систем. Под ред. В.В.Фильчакова. СПб: СПВУРЭ ПВО, 1998. - 356 с.

33. Деруссо П., Рой Р., Клоуз М. Пространство состояний в теории управления. М.: Наука, 1970. - 620 с.

34. Юрков Н.К., Алмаметов В.Б., Кочегаров И.И. Математическое моделирование конструкций РЭС в электронной среде. Информационные технологии в проектировании и производстве. 2002. № 3, М.: ВИМИ, с. 41-43

35. Алмаметов В.Б., Юрков Н.К., Кочегаров И.И., Гришко А.К. Межмодельное взаимодействие при проектировании РЭС. Труды межд. симпоз. «Надежность и качество-2003», Изд-во ПГУ, Пенза, 2003, с. 159-160

36. Иофин А.А. Инженерная методика расчета нестационарных тепловых режимов РЭА. /Иофин А.А., Лузин B.C., Тюрина Л.А./Межвуз. сб. Цифровые модели в проектировании и производстве РЭС. Вып. 13. Пенза, изд-во Пенз. гос. ун-та, 2004, с. 44-48.

37. Юрков Н.К., Трусов В.А., Сальмер Г. Организация автоматизированного обучения. Контроль. Диагностика. М.: 1999, №7. С.52-53

38. Матьяш В.А. Реверсивные методы структурной разработки программных систем на начальных этапах жизненного цикла. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. тех. наук. СПб, ГУАП, 1999.

39. Синтез моделей вычислительного эксперимента / Бржезовский А.В., Жаков В .И., Путилов В.А., Фильчаков В.В. СПб.: Наука, 1992. - 231 с.

40. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: теория и практика. М.: Наука, 1986. - 288 с.

41. Мелихов А.Н., Берштейн JI.C., Коровин С.Я. Ситуационные советующие системы с нечеткой логикой. М.: Наука, 1990. - 272 с.

42. Стативка Н.К. Ситуационное управление производственными системами. /Стативка Н.К., Тюрина JI.A., Гришко А.К./ Труды междун. симпозиума «Надежность и качество», Пенза, ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2003, с. 492494.

43. Мелихов А.Н., Берштейн Л.С., Коровин С.Я. Ситуационные советующие системы с нечеткой логикой. М.: Наука, 1990. - 272 с.

44. Диалоговые системы. Современное состояние и перспективы развития / Довгялло A.M., Брановицкий В.И., Вершинин К.П. и др. Киев: Наук. Думка, 1987.-248 с.

45. Цаленко М.Ш. Моделирование семантики в базах данных. М.: Наука, 1989.-288 с.

46. Нильсон Н. Искусственный интеллект. Методы поиска решений. М.: Мир. 1973.

47. Олейник А.Г., А.Я. Фридман. Генерация базы данных вычислительного эксперимента на основе концептуальной модели // Региональные информационные системы. 4.1. Апатиты: КНЦ РАН, 1995. - С. 47-57.

48. Кузьмин И.А., Путилов В.А., Фильчаков В.В. Распределенная обработка информации в научных исследованиях. Л.: Наука, 1991. - 304 с.

49. Синтез моделей вычислительного эксперимента /Бржезовский А.В., Жаков В.И., Путилов В.А., Фильчаков В.В. СПб.: Наука, 1992. - 231 с.

50. Юрков Н.К. Функционально-целевой подход к синтезу систем управления интегрированными производственными комплексами. Цифровыемодели в проектировании и производстве РЭС., Межвуз. Сб. науч тр., Пенза, Изд-во Пенз. гос. ун-та. 2000, Вып. 9. С. 65-72

51. Тюрина JI.A. Системы с переменной структурой и их использование для повышения функциональной надежности автопилота. /Тюрина Л.А., Баннов В .Я. /Труды междун. симпозиума «Надежность и качество», Пенза, Изд-во ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2000, с. 246-248.

52. Мясников В.А., Игнатьев М,Б., Перовская Е.И. Модели планирования и управления производством. М.: Экономика, 1982.

53. Перовская Е.И. Основы гибкой автоматизации. Л.: ЛИАП, 1986. -32 с.

54. Месарович М., Такахара Я. Общая теория систем: математические основы. М.: Мир, 1978. - 312 с.

55. Перовская Е.И. Имитационные модели для поддержки принятия решений // Мост (ежемесячный информационно-аналитический журнал для промышленников), СПб, 1999, № 6.

56. Юрков Н.К. Функционально-целевой подход к синтезу систем управления интегрированными производственными комплексами. Цифровые модели в проектировании и производстве РЭС., Межвуз. Сб. науч тр., Пенза, Изд-во Пенз. гос. ун-та. 2000, Вып. 9. с. 65-72

57. Северцев Н.А. Надежность систем в эксплуатации и отработке: Учеб. Пособие для вузов. М.: Высш. Шк., 1989, 432 с.

58. Белогурский И.М., Блинов А.В., Юрков Н.К. Анализ измерительной информации об установившихся вибрациях. Измерительная техника, М.: 2000, № 8. С. 22-23

59. Лапшин Э.В., Блинов А.В., Юрков Н.К. Информационные модели проектирования интеллектуальных тренажеров широкого профиля. Измерительная техника, М.: 2000, № 8. С. 23-27

60. Галлагер Р. Методы конечных элементов. Основы. — М.: Мир, 1985 — 428 с.

61. Оганесян Л.А. Вариационно-разностные методы решения эллиптических уравнений / Л.А. Оганесян, В.Д. Ривкинд, Л.А. Руховец. Вильнюс, 1973-1975.-Вып. 5,8.

62. Самарский А.А. Введение в теорию разностных схем. М.: Наука, 1971.-550 с.

63. Годунов С.К. Разностные схемы / С.К. Годунов, B.C. Рябенький. М.: Наука, 1973.-405 с.

64. Вибрационные испытания радиоаппаратуры и приборов / П.И. Остро-менский. Новосибирск: Изд-во Новосибир. ун-та, 1992.-173 с.

65. Бабаков И.М. Теория колебаний. М.: Наука, 1965.-560 с.

66. Филиппов А.П. Колебания деформируемых систем. М.: Машиностроение, 1970.-736 с.

67. Слепян Л.И. Нестационарные упругие волны. Л.: Судостроение, 1975.-376 с.

68. Коллатц Л. Задачи на собственные значения (с техническими приложениями): Пер. с нем. / Под ред. В.В. Никольского. М.: Наука, 1968.-503 с.

69. Тартаковский A.M. Краевые задачи в конструировании радиоэлектронной аппаратуры. Изд-во Саратовского ун-та, 1985.-132 с.

70. Абрайтис Л.Б. Автоматизация проектирования ЭВМ / Л.Б. Абрайтис, Р.И. Шейнаускас, В.А. Жилевичюс; Под ред. Л.Б. Абрайтиса. М.: Сов. радио, 1978.-272 с.

71. Норенков И.П. Системы автоматизированного проектирования электронной и вычислительной аппаратуры / И.П. Норенков, В.Б. Маничев. -М.: Высшая школа, 1983.-272 с.

72. Мартин Ф. Моделирование на вычислительных машинах: Пер. с англ. / Под ред. И.Н. Коваленко. М.: Сов. радио, 1975.-288 с.

73. Писарев В.Н., Таньков Г.В., Юрков Н.К. К вопросу разработки нормативно-методического обеспечения испытаний РЭС на вибростойкость. Труды межд. симпоз. "Надежность и качество-2002", Изд-во ПГУ, Пенза, 2002, с. 274-275

74. Бережной В.П. Выявление причин отказов РЭС / В.П. Бережной, Л.Г. Дубицкий М.: Радио и связь, 1983. - 232 с.

75. Остроменский П.И. Вибрационные испытания радиоаппаратуры и приборов. Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та, 1995. - 173 с.

76. Динамическое моделирование и испытание технических систем / И.Д. Кочубиевский, В.А. Стражмейстер, Л.В. Калиновская и др. М.: Энергия, 1978.-303 с.

77. Резиновский А.Я. Состояние и перспективы развития методов ускорений оценки надежности радиоэлектронных средств / А.Я Резиновский, М.И. Критенко // Технологическое оборудование и материалы: Науч.-технич. журнал. Москва, 1998. - №5.

78. Юрков Н.К. К вопросу создания экспертной системы оценки надежности РЭА. НТК «Методы оценки и повышения надежности РЭА», Пенза, 1987, С. 75