Интеллектуализация информационного обеспечения САПР РЭУ на основе мировых сетей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.12, кандидат технических наук Уланов, Александр Сергеевич

• Уланов, Александр Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Уланов, Александр Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОПРОСОВ СОСТОЯНИЯ И РАЗВИТИЯ СИСТЕМ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ПЕРСОНАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ.

1.1 Аналитический обзор средств автоматизированного проектирования РЭС.

1.2 Постановка, обоснование и анализ задачи исследования.

Выводы из главы.

Глава 2. РАЗРАБОТКА ПОДХОДА К ФОРМИРОВАНИЮ

ЗНАНИЙ И МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ САПР РЭУ.

2.1 Синтез принципа извлечения знаний из информационной среды Интернет.

2.2 Концептуальная модель АСИППП.

Выводы из главы.

Глава 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ САПР И ТРЕБОВАНИЙ К ОРГАНИЗАЦИИ АСИППП.

3.1 Оптимизационная модель выбора метода поиска информации.

3.2 Оптимизационная модель выбора поискового средства.

3.3 Построение онтологии системы АСИППП.

3.4 Организация формирования запроса.

3.5 Организация анализа документов.

Выводы из главы.

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

ВОПРОСОВ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ АСИППП.

4.1 Анализ порядка расчета вероятностных показателей методов поиска.

4.2 Экспериментально-статистическая оценка эффективности применения АСИППП.

Выводы из главы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интеллектуализация информационного обеспечения САПР РЭУ на основе мировых сетей»

Актуальность выбранной темы.

Одной из задач, возникающей при проектировании РЭС, является задача информационного обеспечения процесса проектирования. Особо важной эта задача является на начальных стадиях проектирования, в том числе при разработке технического задания, когда ведется сбор и накопление знаний о проектной ситуации, условиях, в которых будет эксплуатироваться объект, его аналогах. На дальнейших этапах проектирования необходимы сведения об элементной, конструктивной и технологической базе, о моделях и методах расчета различных узлов разрабатываемого изделия. Дополнительные трудности в эту ситуацию вносит непрерывное устаревание полученных знаний в результате внедрения в практическое использование достижений научно-технической и информационной революции, происходящих в настоящее время и приведших к увеличению темпов накопления новых знаний. Становится трудно найти информацию не по причине ее отсутствия или ограниченного доступа к ней, а по причине ее избыточности. Поэтому получение, отбор и приспособление информации к требованиям дня становится столь же важным, как и ее создание.

Однако в настоящее время не существует не только средств автоматизированного решения задачи информационного обеспечения, входящих в состав систем автоматизированного проектирования (САПР), но и просто формализованного метода извлечения информации (знаний) из источников, расположенных вне среды проектирования.

Таким образом, актуальность темы исследования продиктована необходимостью создания средств автоматизированного получения информации при решении задач проектирования.

Цель и задачи исследования. Цель диссертации - разработать принцип автоматизированного информационного обеспечения САПР с использованием мировых сетей и метод формирования знаний, применение которых позволило бы снизить затраты на проектирование при улучшении качества проектирования.

Задачи исследования. Исходя из указанной цели исследования, его основными задачами являются:

1. Проанализировать известные средства информационного обеспечения процесса проектирования, выявить, в какой степени они обеспечивают решение существующих задач проектирования, решение каких задач не обеспечивается или обеспечивается недостаточно эффективно и как можно повысить эффективность работы САПР за счет улучшения информационного обеспечения проектирования.

2. Разработать метод интеллектуализации информационного обеспечения процесса проектирования РЭС.

3.Предложить модель процесса информационного обеспечения САПР

РЭС,

4. На основе предложенной модели создать прототип автоматизированной системы поддержки процесса проектирования (АСИППП).

Методы исследования. При выполнении работы использованы методы дедукции, индукции, системного анализа, метод комплексного подхода, методы теории оптимизации, теории принятия решения, теории анализа, теории автоматизированного проектирования, имитационного моделирования, методы булевой логики.

Научная новизна работы:

1. Принцип автоматизированного извлечения знаний из сети Интернет, основанный на применении онтологии проектирования при построении информационного запроса, отличающийся возможностью применения для информационного обеспечения САПР и экспертных систем (ЭС) и позволяющий повысить эффективность процесса проектирования.

2. Метод автоматизированного извлечения знаний из информационной среды на базе модели АСИППП, отличающийся использованием знаний о семантике процесса проектирования в организации баз знаний (БЗ) САПР и ЭС.

3. Модель АСИППП, основанная на разработанном принципе, отличающаяся высокой релевантностью выходной информации и позволяющая вести автоматизированный информационный поиск в условиях низкой структурированности и высокой зашумленности информационной среды.

4. Метод построения онтологии, отличающийся адаптивностью к предметной области «проектирование РЭС» и позволяющий использовать его при построении АСИППП.

Практическая ценность работы заключена в разработке программно-методического комплекса (ПМК), построенного на основе предложенных в работе модели и методов и используемого для улучшения учебного и реального процессов проектирования.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 108 наименований и двух приложений. В состав работы входит 15 таблиц, 21 рисунок и 159 страниц текста.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Уланов А.С. Поиск знаний в Интернет: Вестник Воронежского государственного университета. Научно-технический журнал/ВГУ - В., 2003г. (Сер. «Проблемы качества подготовки специалистов», №6.3)

2. Сахаров Ю.С. Уланов А.С. Исследование некоторых подходов к построению САПР изделий персональной электроники: Межвуз. Сб. Науч. Тр./ВГУ -В., 2003г.

3. Уланов А.С. Обзор систем информационного поиска в среде Интернет: Межвуз. Сб. Науч. Тр./ВГУ - В., 2004г.

4. Уланов А.С. Экспериментальное исследование вопросов применения системы формирования знаний: Межвуз. Сб. Науч. Тр./ВГУ - В., 2004г.

5. Уланов А.С. Требования к организации и способы построения системы информационного обеспечения автоматизированного процесса проектирования: Межвуз. Сб. Науч. ТрУВГУ - В., 2004г.

В первой главе приведен аналитический обзор известных САПР, подходов и методов их построения, выбрано направление достижения поставленной цели диссертации. Произведен анализ существующих методов получения информации из Интернет, сформулированы основные требования и критерии оценки средств информационного поиска, выполнен анализ существующих в настоящее время систем информационного поиска.

Во второй главе предлагается концептуальная модель и подходы к построению АСИППП.

В третьей главе исследуется вопрос оптимизации выбора метода и средства поиска информации и разработки метода формирования знаний.

В четвертой главе приводится анализ эффективности предложенной модели АСИППП с ее апробированием на конкретной задаче.

В заключении формулируются результаты диссертационного исследования.

В приложениях приведены возможный состав банка страниц АСИППП и выдержки из программы «Электронные библиотеки России».

Заключение диссертации по теме «Системы автоматизации проектирования (по отраслям)», Уланов, Александр Сергеевич

Выводы из главы 4.

В данной главе были предложены критерии оценки работы АСИППП, проведена экспериментальная апробация принципов, положенных в основу системы, и выполнена оценка полученных результатов по выработанным критериям. По результатам оценки был сделан вывод о целесообразности разработки и использования коммерческого варианта такой системы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Анализ методов информационного обеспечения процесса проектирования показал, что в настоящее время при решении задач информационного поиска в недостаточной мере используется потенциал всемирной информационной сети Интернет. Отчасти это связано с отсутствием соответствующих методов и программного обеспечения, обеспечивающих поиск информации с релевантностью, достаточной для использования их на профессиональном уровне.

2. Разработан метод формирования знаний, в котором заложен комплексный подход к вопросу информационного обеспечения ПП с использованием различных типов источников знаний, позволяющий повысить эффективность ПП за счет сокращения времени на поиск информации и улучшения качества принимаемых решений ввиду увеличения рассматриваемых вариантов, а также предложены способы решения задачи формирования запроса, выбора поисковых средств и оценки результата поиска.

3.На основе вышеназванного метода и в результате обобщения существующего опыта решения задачи информационной поддержки проектирования, в т.ч. в области построения поисковых систем, была предложена модель процесса информационного обеспечения САПР РЭС, основная идея которой заключена в использовании онтологии области проектирования при составлении запроса и анализе результатов, при этом непосредственно сканирование информационного пространства ведется существующими поисковыми средствами.

4. На основе предложенной модели АСИППП был создан программно-методический комплекс (ПМК). ПМК внедрен в процессы обучения при чтении дисциплин «Основы проектирования ЭС» в Международном университете природы, общества и человека и в Московской государственной академии приборостроения и информатики.

5. Проведено практическое исследование эффективности разработанного метода при решении задач проектирования. Исследование подтвердило целесообразность использования АСИППП в практической инженерной деятельности.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Уланов, Александр Сергеевич, 2005 год

1. Автоматизация проектирования аналого-цифровых устройств. Под ред. Э.И. Гиттиса, М., Энергоатомиздат, 1992

2. Автоматизация проектирования электронных средств: Учеб. Пособие. Воронова В.В., Казань, 2000

3. Анализ и проектирование программного обеспечения и аппаратных средств вычислительных систем и сетей ЭВМ для ГАП, САПР и АСУ: Меж-вуз. Сб. Науч. Тр./МИЭМ, под ред. B.C. Жданова, М., 1997

4. Базы знаний интеллектуальных систем/ Т.А. Гаврилова, В.Ф. Хорошевский СПб: Питер, 2000

5. Байков В.Д. Интернет: поиск информации и продвижение сайтов. СПБ.: БХВ-Петербург, 2000

6. Бремкер JI.M., Изи Э.Ф., Сервати О. Библиотека программиста Internet/ Пер. с англ.; Мн.: ООО «Поппури», 1998

7. Божко А.К., Успов А. Применение методов искусственного интеллекта при проектировании технических устройств. Уч. пособие по курсу САПР. Под ред. Норенкова, м., МГТУ, 1990

8. Будущее искусственного интеллекта, М., Наука, 1991

9. Веденов А.А. Моделирование элементов мышления. М., Наука, 1988

10. Венда В.Ф. Системы гибридного интеллекта: эволюция, технология, информатика. М., Машиностроение, 1990

11. Вовченко Т.О., Кузьмин С.К., Поляк Ю.Е. Технологии электронных коммуникаций. Том 68. Информационные ресурсы Интернет М.: ЭКОТРЕНДЗ, 1996

12. Волков A.M. Экспертные системы: структурно-функциональный подход к извлечению экспертного опыта М., 1991

13. Вопросы кибернетики. Сб. науч. статей, М., 19851 ^Вычислительная техника и её применение. Экспертные системы М. Знание, 1990. - (Сер. «Вычислительная техника и её применение», №10).

14. Гаврилова Т.А. Извлечение и структурирование знаний для экспертных систем. М., Радио и связь, 1992

15. Грановская P.M. Интуиция и искусственный интеллект. Л., ЛГУ, 1991

16. Герман О.В. Введение в теорию экспертных систем и обработку знаний. -Мн.: Дизайн ПРО, 1995

17. Гибридные экспертные системы в задачах проектирования сложных технических объектах/ Под ред. Ю.В. Юдина СПб., 1992

18. Голубев А.Б. Исследование методов построения обучаемых экспертных систем: Автореферат диссертации, СПб., 1998

19. Горбатов В.А. и др. Искусственный интеллект в САПР. Уч. пособие., М.,1994

20. Девятков В.В. Системы искусственного интеллекта: Учеб. Пособие для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001

21. Джексон Питер. Введение в экспертные системы: Пер. с англ.; Уч. Пос. -М.: Издательский дом «Вильяме», 2001

22. Джонс Дж.К. Методы проектирования: Пер. с англ. 2-е изд., доп. - М.: Мир, 1986.

23. В.П.Дьяконов. Internet. Настольная книга пользователя. Изд. 3-е М.: СОЛОН-Р, 2000.

24. Загогулько Ю.А. Технология Конструирования развитых систем обработки знаний на основе семантических сетей и систем продукций Новосибирск, 1999

25. Игровой подход к формированию баз знаний в экспертных системах: Автореферат диссертации, Тинкул Т.П. М., 1991

26. Интеллект человека и программы ЭВМ (Сборник статей). Ин-т психологии. Под ред. Тихомирова, М., Наука, 1979

27. Интеллектуализация программного обеспечения информационно-вычислительных систем. Сб. Науч. Тр. Под ред. Глушкова, АН УССР, 1990

28. Интеллектуализация программных средств. Сб. Науч. Тр. Под ред. О.Г. Дивакова. Новосибирское отделение РАН, 1990

29. Интеллектуализация средств логико-компилятивного проектирования РЭА: Автореферат диссертации, Захарова Г.Б., Екатеринбург, 2000

30. Интеллектуальные интегрированные САПР РЭА и БИС. Сборник научных трудов. Под ред. Б.В. Бункина М.: Наука, 1990.

31. Интеллектуальные интегрированные САПР РЭА и СБИС. С. Науч. Тр. Ин-т автоматизации проектирования, 1990

32. Интеллектуальные процессы и их моделирование. Ин-т проблем передачи информации. Под ред. Чернявского. М., Наука, 1991

33. Интеллектуальные САПР, сб. науч. тр., М., Энергоатомиздат, 1986

34. Интеллектуальные САПР технологических процессов в радиоэлектронике. Под ред. Ильина. М., Радио и связь, 1991

35. Интеллектуальные системы автоматизированного проектирования БИС и СБИС/ В.А. Мищенко, Л.М. Городецкий и др.; под ред. Мищенко В.А. М.: Радио и связь, 1988.

36. Искусственный интеллект в 3-х кн. Кн. 2. Модели и методы: Справочник/ Под ред. Д.А. Поспелова - М.: Радио и связь, 1990

37. Искусственный интеллект — основа новой информационной технологи/ Поспелов Г.С. -М.: Наука, 1988.

38. Искусственный интеллект: применение в химии: Пер. с англ./Д. Смит, Ч. Риз, Дж. Стюарт и др. Под ред. Т. Пирса, Б. Хони. М.: Мир, 1988

39. Исследование и разработка метода оптимального синтеза конструкций БИА: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Колуков В.В., Москва, 1982.

40. Исследование и разработка методов и подсистем ввода и формирования электрических схем в интегрированной САПР РЭА: Автореферат диссертации, Брец И.Е., Таганрог, 1991

41. Исследование и разработка САПР РЭА: Автореферат диссертации, Рень-кас Н.В. СПб, 1998

42. Комбинаторный поиск структурных решений в САПР РЭА: Автореферат диссертации, Силин В.Б., М., 1996

43. Комплексная учебно-проектная САПР радиоэлектронных систем. Организация проектных работ с использованием САПР. Учеб. Пособ./ ЛЭН. Под ред. В.Н. Анисимова, 199045. Компьютер пресс №2, 1999

44. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы/В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. СПб.: Питер, 2001.

45. Компьютеры и познание: очерки по когитологии. — М.: Наука, 1990

46. Контрорломов A.M. Электронный разум. Очерк-исследование по проблеме искусственного интеллекта. М., Знание, 1982

47. В.В. Корнеев, А.Ф. Гареев, С.В. Васютин, В.В. Райк. Базы данных. Интеллектуальная обработка информации. М.: Издатель Молгачева С.В., Издательство Нолидж, 2001.

48. Л.Л. Иомдин/ Автоматическая обработка текста на естественном языке: модель согласования. -М.: Наука, 198951 .Ланг К., Чоу Дж. Публикация баз данных в Интернете. Пер. с англ. -СПб: Символ-Плюс, 1998

49. Леонтьев В. Персональный компьютер. Универсальный справочник пользователя 2000. -М.:ОЛМА-ПРЕСС, 1999.

50. Любарский Ю.Я. Интеллектуальные информационные системы, М., Наука, 1990

51. Макаллистер. Искусственный интеллект на микроЭВМ. Пер. с англ. М., Машиностроение, 1990

52. Мичи и др. Компьютер- творец. Пер. с англ. М., Мир, 1987

53. Моделирование и экспертные системы: Межвуз. сборник научных трудов/ МИРЭА-М., 1989.

54. Моделирование объектов на основе ретроспективы и экспертной информации в интегрированных системах проектирования и управления: Автореферат диссертации на д.т.н., Зелинин Ю.Г, Воронеж, 1998

55. Нейроинтеллект: от нейрона к нейрокомпьютеру/ Е.Н. Соколов, Г.Г. Вайткявичус. М.: Наука, 1989

56. Нейрокомпьютеры и интеллектуальные роботы/ Амосов Н.М., Байдык Т.Н. и др.; Под ред. Амосова Н.М.: АН УССР Ин-т кибернетики. Киев: Наукова думка, 1991

57. Нечеткие модели для экспертных систем в САПР/ Малышев Н.Г., М., 1991

58. Математическое моделирование в САПР. Межвуз. Сб. Науч. Тр./ МИЭТ, под ред. Н.Г. Шрамкова, м., 1990

59. Оптимальное многокритериальное управление выбором системы медицинского обслуживания: Автореферат диссертации, Черноверская В.В. -Воронеж, 2002

60. Осуча Сэцуо. Обработка знаний. Пер. с япон., М., Мир, 1989

61. Попов Э.В. Экспертные системы. Решение неформализированных задач в диалоге с ЭВМ., М., Наука. 1987

62. Поспелов Г.С. и др. Процедуры и алгоритмы формирования комплексной программы. М., Наука, 1985

63. Поспелов Г.С., Поспелов Д.А. Искусственный интеллект прикладные системы, М., Знание, 1985

64. Поспелов Г.С. Ситуационное управление. Теория и практика, М., Наука, 198672 .Поспелов Г.С. Фантазия или наука: на пути к искусственному интеллекту, М., Наука, 1982

65. Представление и использование знаний. X. Уэно, Т. Коэмс, Т. Окамото и др. Пер. с япон., М., Мир. 1989

66. Прикладные нечеткие системы. Киедзи и др., пер. с япон., М., Мир, 1993

67. Применение методов искусственного интеллекта в САПР технологического проектирования производства электронной аппаратуры/ Григорьев В.П., Камышева Э.Н., Несторов Ю.Н. МГТУ им. Баумана, 1998

68. Приобретение знаний. Осуча и др., М., Мир, 1990

69. Программные средства интеллектуальных систем/ А.Е. Городецкий, В.В. Дубаренко и др. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2000.

70. Рубашкин В.Ш. Представление и анализ смысла в интеллектуальных информационных системах. М.: Наука, 1989

71. Разработка и применение экспертно-обучающих систем. Сб. науч. тр. М., НИИВШ, 19898

72. Разработка средств самообучения для интеллектуальной САПР РЭА: Автореферат диссертации, Яковлева Н.Г., СПб., 1992

73. Ржевски Д. Инженерное проектирование следующего тысячелетия. Вызов искусственного интеллекта. Пер. с англ., 1991

74. Римский Г.В. Теория систем автоматизированного проектирования и интеллектуальных САПР на базе высших комплексов и сетей. Минск, 1994

75. Романов О.Т. Интеллектуальные системы автоматизированного проектирования. Учеб. Пособие. Изд-во МАИ, 1995

76. Рот М. Интеллектуальные автоматы: компьютер в качестве эксперта. Пер. с нем., 1991

77. Саймино Джеймс. Сети Интранет: внутреннее движение: Пер. с англ. -М.: ООО «Бук Медиа Паблишер», 1997

78. САПР и экспертные системы в конструировании электронных средств: Учеб. Пособие, Зелинкин И.Л., Махачкала, 1992

79. САПР проект и сравнительный анализ результатов её работы и пакета PCAD/ Леонов А.П., Лукьянцев А.Ф., Милютин В.П. Протвино, 1995

80. САПР функциональных узлов РЭС с 111111ORCAD /: Руководство пользователя Омск, 1994

81. Синтез конструкции печатных плат средствами ПЭВМ: Учеб. Пособие/ Дембицкий Н.Л. и др. М., 1992

82. Система автоматизированного проектирования и подготовки документации для производства печатных плат PCAD: Учеб. Пособие/ Харахкин К.А. -Иваново, 1990

83. Системы автоматизации проектирования РЭА и СБИС/САПР, Киев, 1991

84. Смирнов Н.М. и др. Проектирование специализированных информационно-вычислительных систем. М., 1984

85. Сойер и др. Программирование экспертных систем на Паскале. М., Финансы, 1990

86. Состояние и тенденции развития радиоэлектронных устройств и систем, М,НИИЭИР, 1997

87. Сучков Д.И. Основы проектирования печатных плат в САПР P-CAD 4, 5, P-CAD 8.5 8.7 и ACCEL EDA, М., Горячая линяя - Телеком, 2000

88. Теория и методы построения интегрированных диалоговых систем автоматизированного проектирования электронных схем: Автореферат диссертации, Скобельцин Н.Б., СПб, 1992

89. Топологические преобразования и синтез схем радиоэлектронных средств. Волгин Л.И., Тольятти, 2000

90. Хоке Б. Автоматизированное проектирование и производство. М., Мир, 1991

91. Советский энциклопедический словарь/Гл. ред. A.M. Прохоров, редкол.: А.А. Гусев и др. Изд. 4-е.-М.: Сов. энциклопедия, 1987

92. Чечкин А.В. Математическая информатика, М., Наука, 1991

93. Чигварин Н.В. Экспертные компоненты САПР, Машиностроение, М., 1991

94. Шалютин С.М. Искусственный интеллект. Гносеологические аспекты. М., Мысль, 1985

95. Шестопалов Ю.Т. и др. Основы интеллектуальных САПАР технологий, Пенза, 1995

96. Экспертные системы. Сб. науч. ст. под ред. М. Васильева, Знание, 1990

97. Экспертные системы: состояние и перспективы. Сборник научных трудов под ред. Д.А. Поспелова-М.: Наука, 1989.

98. Addis Т/R/ Designing knowledge-based system London: Kodan page, 1985

99. Coyne R. Logic models of design London, Pitman, 1988

100. EDA Express. Средства и технологии проектирования электронных устройств. №1, 2000 г.

101. Swift K.G. Knowledge-based design for manufacture/. London. Kogan Page, 1987