Разработка методов и средств создания и модернизации автоматизированных систем управления и обработки информации: на примере машиностроительного производства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Бабанин, Андрей Владимирович

• Бабанин, Андрей Владимирович
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бабанин, Андрей Владимирович

Введение.

Глава 1. Исследование автоматизированных систем программирования, их классификация, принцип работы, преимущества и недостатки.

1.1. Постановка задачи модернизации программного кода автоматизированных систем.

1.2. Классификация автоматизированных систем программирования

1.3. Анализирующие системы.

1.4. Генерирующие системы.

1.5. Гибридные системы.

1.6. Сравнительный анализ систем вызова удаленных процедур (СВУП).

1.7. Сравнительный анализ систем автоматизированного распараллеливания (САР).

Выводы.

Глава 2. Подходы к автоматизации процесса модернизации автоматизированных систем (АС) с использованием систем вызова удаленных процедур (СВУП).

2.1 Решение проблемы отсутствия поддержки сетевой модернизации автоматизированных систем (АС) в существующих системах вызова удаленных процедур (СВУП).

2.2 Решение проблемы негибкого механизма вызова удаленных процедур в существующих системах вызова удаленных процедур (СВУП).

2.3 Решение проблемы низкой эффективности средств языкового расширения в существующих системах вызова удаленных процедур (СВУП).

Выводы.

Глава 3. Методы повышения эффективности систем вызова удаленных процедур (СВУП) и обеспечения в них возможности сетевой модернизации автоматизированных систем (АС).

3.1 Метод обеспечения поддержки всех типов данных, разрешенных языком программирования, для обеспечения возможности сетевой модернизации автоматизированных систем.

3.2 Метод повышения гибкости сетевой передачи в системах вызова удаленных процедур (СВУП).

3.3 Метод повышения производительности компилятора языкового расширения в системах вызова удаленных процедур (СВУП).

3.4 Технология сетевой модернизации автоматизированных систем на основе предложенных методов.

Выводы.

Глава 4. Реализация системы вызова удаленных процедур (СВУП), оценка производительности и пример ее использования.77 *

4.1. Разработанная система с точки зрения использующего ее программиста.

4.2. Принцип работы разработанной системы вызова удаленных процедур (СВУП).

4.3. Оценка эффективности разработанной системы вызова удаленных процедур (СВУП).

4.4. Пример автоматизированного рефакторинга системы автоматизированного проектирования (САПР) с использованием разработанной системы вызова удаленных процедур (СВУП).

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов и средств создания и модернизации автоматизированных систем управления и обработки информации: на примере машиностроительного производства»

Актуальность работы. В настоящее время автоматизированные системы (АС) используются повсеместно й являются центральным звеном в автоматизации процессов производства и процессов документооборота в государственных и коммерческих организациях. Таким образом, сегодня перед АС ставятся очень сложные задачи - обеспечить логику предметной задачи и параллельно быть технически реализуемой и эффективной. Разработка АС в той или иной предметной области требует больших временных и материальных затрат и, как правило, начинает функционировать еще не будучи оконченной. Таким образом, уже на этапе ввода в эксплуатацию-АС подвергаются постоянной модернизации. И даже будучи законченной, изменения производственной среды или нормативной базы будут вносить коррективы в логику системы. Одной из главных проблем современных АС является отсутствие гибкого, логически целостного, экономически и технически эффективного подхода к модернизации АС, так как практически на протяжении всего жизненного цикла система будет подвержена изменениям логики и концептуальной структуры.

Данная, проблема настолько серьезна, что ее причины и решения лежат и в области производственной среды, и в области экономики, и в области математики, и в правовом поле, и в области компьютерных технологий.

Для решения проблемы на уровне компьютерной технологии, фактически требуется разработать механизм модернизации АС, обладающий гибкостью, экономической и технической целесообразностью. Эволюция информационных технологий выделила ряд принципов, повышающих эффективность модернизации АС — модульность системы, контроль изменений, непрерывное фиксирование ошибок и качественное документирование. Для достижения этих целей при разработке АС необходимо использовать систему автоматизированной модернизации, которая позволит формировать основные действия над системой, держать разработку АС в финансовых и временных рамках. Таким образом, системы автоматизированного программирования являются решением технической стороны процесса модернизации АС.

Поэтому в настоящее время средства автоматизации разработки программного обеспечения играют особую роль. Они постепенно проникают во все слои разработки от планирования и проектирования до программирования, отладки и тестирования. Потребность в таких системах сегодня крайне высока.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности модернизации и разработки современных АС на основе разработки новых методов и средств реализации процессов модернизации и создания АС.

Для достижения поставленной цели были решены следующие научные и практические задачи:

- исследование методов и средств, применяемых при разработке и модернизации АС;

- исследование связей между языком программирования и возможностью проведения сетевой модернизации АС;

- разработка методов программной модернизации АС для предоставления функциональности сетевого распределения;

- реализация системы автоматизированного программирования для разработки и модернизации АС, на основе принципов вызова удаленного процедур (ВУП) и автоматизированного распараллеливания.

Методы исследования. Научные и методологические положения разработки программного обеспечения, теория языков программирования, методы трансляции, теория графов.

Научная новизна работы заключается в:

- установлении связей между типами данных, разрешенных языком программирования, на котором создана АС, и автоматизированной сетевой модернизацией АС;

- решении задачи поддержки всех типов данных, разрешенных языком программирования, системой вызова удаленных процедур для обеспечения возможности сетевой модернизации существующих АС;

- разработке нового метода повышения гибкости вызова удаленных процедур и передачи данных, адресованных параметрами процедур, по сети на основе алгоритма контрольной суммы;

- разработке метода повышения эффективности функционирования компилятора ВУП с использованием синтаксического анализатора оригинальной конструкции.

Практическая значимость работы заключается в реализации системы вызова удаленных процедур (СВУП), обеспечивающей автоматизированную сетевую модернизацию АС управления и обработки информации в частности машиностроительного производства и использовании разработанной системы в учебном процессе при подготовке специалистов по специальностям 230104.65 и 230105.65.

Реализация работы. Разработанная система с 2006 года доступна в сети Интернет по адресу http://crpc.sf.net и свободно распространяется по лицензии FreeBSD. Регулярно выходят новые версии системы. О системе заявлено в различных Интернет сообществах разработчиков программного обеспечения. Система успешно используется несколькими организациями.

Апробация работы. По материалам работы были сделаны доклады на IX научной конференции МГТУ «СТАНКИН» и «Учебно-научного центра математического моделирования МГТУ «СТАНКИН» - ИММ РАН» Москва, 2006 г.; X научной конференции МГТУ «СТАНКИН» и «Учебно-научного центра математического моделирования МГТУ «СТАНКИН» - ИММ РАН» Москва, 2007 г.; Ежегодной студенческой научной конференции МГТУ «СТАНКИН», 2007 г. (первая премия); 2-ой Всероссийской конференции ученых, молодых специалистов и студентов «Информационные технологии в авиационной и космической технике-2009», МАИ, 20-24 апреля 2009 г.

Публикации. По теме диссертации было опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, списка использованной литературы и приложения. Содержание диссертации изложено на 116 листах машинописного текста, список литературы содержит 48 наименований, количество иллюстраций 35, программных листингов 5, количество таблиц 4. В приложении приведены программные листинги.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Бабанин, Андрей Владимирович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ:

1. В диссертации решена задача, имеющая существенное значение для развития информатики, заключающаяся в разработке методов и средств модернизации автоматизированных систем (АС) управления и обработки информации за счет применения систем вызова удаленных процедур (СВУП). Применение подобных систем позволяет существенно (более чем в 5 раз) сократить время на сетевую модернизацию автоматизированных систем и обеспечить экономию средств, затрачиваемых на модернизацию и разработку новых автоматизированных систем.

2. Установлены связи между типами данных, разрешенных языком программирования, на котором создана АС, и автоматизированной сетевой модернизацией АС; доказана возможность проведения сетевой модернизации автоматизированной системы с использованием СВУП.

3. Разработан метод поддержки в СВУП всех типов данных, разрешенных языком программирования, который обеспечивает возможность проведения сетевой модернизации АС, отличающийся высокой интеграцией в структуру СВУП.

4. Разработан метод повышения гибкости вызова удаленных процедур и передачи данных, адресованных параметрами процедур, по сети на основе алгоритма контрольной суммы, обеспечивающий эффективное развертывание АС, построенных на основе данного метода.

5. Разработан метод повышения эффективности функционирования компилятора СВУП с использованием синтаксического анализатора оригинальной конструкции, что позволяет повысить уровень автоматизации при создании и модернизации АС.

6. Реализована СВУП для создания и модернизации АС, обеспечивающая более высокую преемственность программного кода АС по сравнению с существующими СВУП; разработана технология процесса модернизации АС с использованием разработанной СВУП.

7. Результаты, полученные в диссертации, рекомендуется использовать для создания и модернизации АС управления и обработки информации, в частности машиностроительного производства, а также в учебном процессе при подготовке специалистов по специальностям 230104.65 и 230105.65.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Бабанин, Андрей Владимирович, 2009 год

1. Макконнелл С. «Совершенный код. Практическое руководство по разработке программного обеспечения», Русская редакция, 2009 г., 896 стр.

2. Соломенцев Ю.М., Митрофанов В.Г., Павлов В.В., Рыбаков А.В. «Информационно-вычислительные системы в машиностроении: CALS-технологии», Наука, 2003 г.

3. Ковшов А.Н., Назаров Ю.Ф., Ибрагимов И.М., Никифоров А.Д. «Информационная поддержка жизненного цикла изделий машиностроения. Принципы, системы и технологии CALS/ИПИ», Машиностроение, 2007, г. 304 стр.

4. Dunn М. "Software defect removal", NY, 1984

5. Шалыто А., Поликарпова H. «Автоматное программирование», Питер, 2009 г., 176 стр.

6. Молчанов А. «Системное программное обеспечение», Питер, 2009 г., 400 стр.

7. Физерс М. «Эффективная работа с унаследованным кодом», Вильяме, 2009 г., 400 стр.

8. Хантер Р. «Основные концепции компиляторов», Вильяме, 2002 г., 256 стр.

9. Ахо А., Сети Р., Ульман Д. Компиляторы. Принципы, технологии, инструменты. -М.: Вильяме, 2003 г., 768 стр.18. http://rus-linux.net/lib.php?name=MyLDP/algol/lex-yacc-howto.html Электронный ресурс., 10.2008

10. Корнеев В.В. "Параллельные вычислительные системы", Издательство "Нолидж", 1999 г.20. http://cmm.univer.omsk.su/sbornik/jrnl7/efimov.pdf Электронный ресурс., -05.200921. http://www.parallel.ru/tech/techdev/openmp.html Электронный ресурс., -05.2009

11. Стивене У.Р. «Unix. Разработка сетевых приложений», Питер, 2007 г., 1040 стр.

12. Bloomer J. «Power Programming with RPC», 1992, 518 p.

13. Lehey G. "The complete FreeBSD", O'Reilly, 2003, 714 p.

14. Triebel W. A. "Itanium Architecture for Software Developers", 2000, 308 p.

15. Фаулер M., Бек К., Брант Д., Роберте Д., Апдайк У. «Рефакторинг: улучшение существующего кода», Символ-Плюс, 2009 г., 432 стр.

16. Кормен Т.Х., Лейзерсон Ч.И., Ривест Р.Л. «Алгоритмы: построение и анализ», Вильяме, 2001 г., 1296 стр.

17. Кнут Д. Э. «Искусство программирования, том 2. Получисленные алгоритмы», 2-е издание, Вильяме, 2001 г., 832 стр.

18. Хопкрофт Д., Мотвани Р., Ульман Д. «Введение в теорию автоматов, языков и вычислений. Второе издание», Вильяме, 2007 г., 528 стр.

19. Керниган Б., Ритчи Д. «Язык программирования С», Вильяме, 2006 г., 304 стр.34. http://www.opengroup.org/onlinepubs/009695399/ Электронный ресурс., -06.2009

20. Кагарлицкий Ю.В. «Разработка документации пользователя программного продукта», Философт, 2008 г., 210 стр.

21. Lucas М. "Absolute BSD", No Starch Press, 2002 г., 612 p.41. http://dspace.dsto.defence.gov.au/dspace/bitstream/1947/4331/1/DSTO-TR-0627.pdf Электронный ресурс., 10.2008

22. Левин М.П. "Параллельное программирование с использованием ОрепМР", 2008 г., 118 стр.

23. Брукс Ф. «Мифический человеко-месяц или как создаются программные системы», Символ-Плюс, 2001 г., 304 стр.