Управление выбором оптимальной автоматизированной среды "разработчик - конструкторская САПР" тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.12, кандидат технических наук Андрюхин, Александр Гавриилович

• Андрюхин, Александр Гавриилович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Андрюхин, Александр Гавриилович

Введение

Глава 1. Анализ автоматизированной среды разработчик— 10 САПР.

1.1 .Анализ автоматизированных средств разработчик — САПР.

1.2.Анализ психологических и психофизиологических 16 особенностей разработчика.

1.3.Конструкторские САПР и их особенности. 25 Выводы по первой главе. 34 Постановка задачи.

Глава 2. Выбор , обоснование и систематизация индивидуальных 38 психологических и психофизиологических характеристик разработчика.

2.1 .Выбор и обоснование индивидуального деятельного стиля разработчика, как интегральной, базовой характеристики. 2.2.0боснование выбора цветного зрения, как индивидуальной характеристики , и особенности его анализа.

2.3.Выбор и обоснование дополнительных и ограничительных 57 психологических и психофизиологических характеристик.

2.4.Систематизация характеристик элементов в системе 65 разработчик - конструкторская САПР

Выводы по второй главе.

Глава 3. Разработка адаптивного метода выбора оптимальной среды разработчик — конструкторская САПР.

3.1 .Разработка иерархической схемы автоматизированной среды 69 разработчик - конструкторская САПР.

3.2.Математический аппарат векторной оптимизации

3.3.Особенности метода управления выбором.

Выводы по третьей главе.

Глава 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И АПРОБАЦИЯ.

4.1 .Адаптация теста определения индивидуального деятельного 107 стиля под особенности системы «разработчик -конструкторская САПР».

4.2. Практическая реализация квалификационного теста.

4.3. Апробация и практическая реализация разработанных средств. 125 Выводы по четвертой главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление выбором оптимальной автоматизированной среды "разработчик - конструкторская САПР"»

Актуальность темы.

В настоящее время рынок систем автоматизированного проектирования как в нашей стране, так и во всем мире переживает стремительное развитие. Практически ежегодно выходят новые , усовершенствованные версии конструкторских САПР известных фирм - производителей , которые отличаются от предыдущих новыми возможностями , а также расширенным выбором программных средств для топологического проектирования электронной техники.

Расширение возможностей конструкторских САПР с одной стороны дает возможность решать более эффективно и быстро конструкторские задачи различной сложности, а с другой стороны предъявляет и к разработчику РЭС все новые и новые требования в плане его психологических, психофизиологических и квалификационных возможностей адаптации к постоянно меняющемуся программному продукту и совместимости с ним в системе человек - конструкторская САПР. Представляется целесообразным наряду с квалификационными характеристиками при выборе оптимальной САПР для конкретного разработчика более углубленно учитывать его психологические и психофизиологические возможности такие как: характеристики зрения, стиля деятельности и его составляющих , утомляемости (при работе за компьютером) и т.д., для выбора оптимальной среды разработчик -конструкторский САПР. Дополнительную актуальность данному вопросу придает достаточно тяжелый для жизнедеятельности россиян периода 90-х годов, достаточно негативно повлиявший на психологическое и психофизическое состояние практически всех возрастных групп.

Конструкторские САПРы для топологического проектирования ГТП в настоящее время представляют собой совокупность программных средств для решения задач проектирования со структурой , характеризующейся достаточно жесткой последовательностью их выполнения и , как правило свободным выбором интенсивности проектирования: ручного, интерактивного или автоматического режима или с многоуровневой структурой , дающей разработчику возможность выбора, как интенсивности разводки, так и стратегии разводки за счет возможности выбора конкретных программ для стандартных процедур проектирования.

В настоящее время в системе разработчик - конструкторская САПР становится все более значимым с одной стороны при возрастающих возможностях конструкторских САПР роль человека - разработчика , как интеллектуального усилителя вычислительных возможностей САПР и с другой стороны роль предприятия , как компонента несущего ответственность за качество разрабатываемой техники и являющегося интегральным компонентом системы т.к. помимо своих экономических , производственных и квалификационных требований и возможностей фактически является собственником двух компонентов системы , а именно: лицензионного САПРа и заказа на топологическое проектирование ЭА.

Существует достаточно много разработок , направленных на профориентацию , профотбор и эргономику, однако данные разработки зачастую не решают задачу выбора оптимальной среды , а решают лишь одностороннюю задачу либо подбора профессионально - приемлемого программного продукта или специализации для человека , либо выбора оператора для конкретной САПР , зачастую не принимая во внимание задачу их оптимального взаимодействия.

Таким образом актуальность темы диссертационной работы определяется необходимостью построения методики и алгоритма многокритериального выбора оптимальной автоматизированной среды «разработчик - конструкторская САПР» , как единой системы управления с соответствующими прямыми и обратными связями , которая позволит с одной стороны повысить эффективность разработки техники, а с другой стороны - оптимизировать условия работы разработчика на этой технике.

Работа выполнена в рамках вузовской программы ИСТ 102 «Принятие решений в системах автоматизированного мониторинга и диагностики».

Цели и задачи исследования.

Целью работы является - разработка метода управления выбором оптимальной системной среды «разработчик - конструкторская САПР», основанного на многокритериальном подходе, позволяющем повысить как качество производства, так и эффективность использования возможностей определенного человека - разработчика на конкретном САПР.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи: проанализировать особенности системы «человек - машина», особенности системной среды «разработчик - конструкторская САПР» с углубленным учетом психологических и психофизиологических особенностей человека - разработчика; определить составные части - элементы среды «разработчик-конструкторская САПР» и проанализировать каждый элемент на предмет выявления прямых и обратных связей их оптимального взаимодействия; разработать модель системной среды «Разработчик- конструкторская САПР»; осуществить выбор и систематизацию свойств системной среды по принадлежности конкретному элементу, сформулировать тестовые задачи, применимые для идентификации индивидуальных свойств разработчика в системе «разработчик - конструкторская САПР»; разработать иерархическую модель процесса выбора оптимальной системной среды «разработчик - конструкторская САПР»; разработать метод и методику управления выбором оптимальной системной среды «разработчик - конструкторская САПР», основанные на многокритериальной многоуровневой векторной оптимизации свойств такой среды; разработать структуру программно-методического комплекса управления выбором, а также сам комплекс и провести его апробацию.

Методы исследования.

При выполнении работы использовались основные положения теории векторной оптимизации, методы теории управления , кластерный анализ.

Научная новизна.

Принципы формирования и анализа модели среды «Разработчик -конструкторская САПР» основанные на представлении системной среды как единой системы управления с соответствующими прямыми и обратными связями, позволяющие идентифицировать и выделить существенные свойства элементов системной среды «Разработчик-конструкторская САПР» с адаптацией к индивидуальным психологическим и психофизиологическим свойствам человека-разработчика.

Метод управления выбором оптимальных свойств системной среды «Разработчик - конструкторская САПР», основанный на систематизации, классификации, разработке иерархической схемы и последующей векторной оптимизации квалификационных и психофизиологических факторов разработчика и параметров элементов системы, позволяющий повысить как эффективность производства, так и эффективность использования возможностей разработчика.

Иерархическая структура безусловных и условных критериев предпочтения, ориентированных на выбор оптимальной среды «Разработчик — конструкторская САПР», обеспечивающих возможность объединения в интегрированную среду как процедур оптимального выбора, так и интеллекта эксперта, обладающих достаточной гибкостью для сбалансированного учета прямых и обратных связей внутри иерархии метода.

Программно методический комплекс основанный на иерархической схеме управления выбором и векторной оптимизации систематизированных квалификационных и психофизиологических факторов разработчика и параметров элементов системы, позволяющие выбрать оптимальный вариант системной среды.

Практическая ценность.

Практическая ценность работы заключается в разработке метода, методики, структуры и самого программного обеспечения управления выбором системной среды «разработчик - конструкторская САПР», основанных на многокритериальном подходе, позволяющем повысить как качество процесса проектирования, так и эффективность использования возможностей человека - разработчика на конкретном САПР, а также в разработке рекомендаций по его практическому применению. Разработанный программный комплекс прошел апробацию в ГОУ Международный университет природы, общества, человека и МГАПИ и внедрен в учебный процесс внедрен в учебный процесс по направлениям подготовки дипломированных специалистов - 65.43.00 - проектирование и технология радиоэлектронных средств, 65.46.00 - информатика и вычислительная техника, 65.47.00 - информационные системы.

Апробация работы.

Материалы диссертации представлены в сборнике трудов «Моделирование сложных систем» по результатам ИХ и IX МНПК г. Севастополь 2001г.,2003г.; IV и VI МНТК «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права» г. Сочи 2001г. и 2003 г., «Информационные технологии в науке, технике и образовании» МНТК г. Севастополь 2004г., а также в сборниках научных трудов МГАПИ и других организаций.

Публикации.

Основные результаты исследований опубликованы в 9 печатных работах, перечень которых приведен в конце диссертации. Личный вклад соискателя: в публикации [7], опубликованной в соавторстве соискателю принадлежит - разработка иерархической структуры системы (2 л.); в [8] -исследование психофизических особенностей человека - специалиста по работе со сложным программным обеспечением при профотборе (1 л.); в [9] - исследование психофизических аспектов поведения человека -специалиста по работе с сложным программным продуктом при психологических обследованиях (0,5 л.).

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения составляющих 149 е., списка литературы из 109 наименований, содержит 20 рисунков, 17 таблиц, 7 диаграмм, 12 программных фрагментов экрана. Всего 163 страницы.

Заключение диссертации по теме «Системы автоматизации проектирования (по отраслям)», Андрюхин, Александр Гавриилович

Выводы по четвертой главе.

1) Произведена адаптация теста определения индивидуального деятельного стиля под особенности системы «разработчик — конструкторская САПР». Адаптация включает: выбор структуры тестовой задачи, ее модификацию под особенности системы «разработчик - конструкторский САПР»; выбор математического аппарата кластерного анализа, как наиболее эффективного способа идентификации индивидуального деятельного стиля; разработку алгоритма тестирования, программного обеспечения и его апробацию.

2.) Разработана структура программного комплекса управления выбором, конкретизированы его составные части и их функции. Разработано соответствующее программное обеспечение управления выбором. Программный комплекс включает: администратор системной среды, базу данных по элементам среды, комплекс квалификационных, психологических и психофизиологических тестовых задач.

3.) Разработана практическая методика управления выбором, с использованием адаптированных тестов, разработанных программных средств, выделенных и оцифрованных свойств самой среды с разбором конфликтных ситуаций при помощи эксперта.

4.) Показана роль эксперта. Функции эксперта заключается в слежении за ходом тестирования и оптимизации, который имеет право вмешиваться в процесс в нестандартных ситуациях, в частности при возникновении конфликтных ситуаций.

5.) Осуществлена апробация метода управления выбором оптимальной среды «разработчик - конструкторская САПР» на конкретных примерах, произведена оценка эффективности, в том числе при вариации характеристик элементов среды. Приведенные примеры показали эффективность разработанного метода, методики и программных средств.

6.) Сформулированы рекомендации по практическому применению разработанного метода управления выбором системной автоматизированной среды «разработчик - конструкторская САПР».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

1. Проанализирована система «человек - САПР» и разработана модель системной среды «разработчик - конструкторская САПР» , как единой системы управления с соответствующими прямыми и обратными связями. Модель разработана с углубленным учетом психологических и психофизиологических особенностей разработчика, как интеллектуального элемента системы.

2. Произведен выбор и систематизация характеристик элементов системы «Разработчик - конструкторская САПР» , а также разработаны методы их оценки с учетом индивидуальных особенностей разработчика.

3. Разработана система тестовых задач, для идентификации выбранных индивидуальных характеристик человека - разработчика.

4. Разработана иерархическая схема оптимального выбора автоматизированной среды «разработчик - конструкторская САПР» и структура БКП и УКП, ориентированных на выбор оптимальной среды.

5. Разработан метод и методика управления выбором оптимальной автоматизированной среды «Разработчик - конструкторская САПР» , основанной на систематизации, последующей векторной оптимизации квалификационных и психофизиологических факторов разработчика и параметров других элементов системы, позволяющей повысить как эффективность проектирования, так и эффективность использования возможностей разработчика на конструкторских САПР.

6. С целью обеспечения гибкости аппарата метода управления выбором, введены определенные соотношения между весовыми коэффициентами и приоритетами на всем пространстве иерархической схемы.

7. Разработана структура программного комплекса, конкретизированы его составные части и их функции.

8. Осуществлена апробация метода управления выбором системной среды «разработчик - конструкторская САПР» на конкретных примерах и показана его эффективность.

9. Сформулированы рекомендации по практическому применению разработанного метода управления выбором системной автоматизированной среды «разработчик - конструкторская САПР».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Андрюхин, Александр Гавриилович, 2005 год

1. Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права. 1УМНТК. Научные труды книга «Приборостроение» М: МГАПИ 2001, С 24-29.

2. А6). 5). Андрюхин А.Г. Выбор оптимальной среды «разработчик -конструкторская САПР» при проектировании печатных узлов. //

3. Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики,экономики и права. VI МНТК. Научные труды книга «Приборостроение» -М: МГАПИ 2003, С 7-13.

4. А8). Варламов Г.В., Андрюхин А.Г., Богомолова С.Н.,

5. Психофизиологические особенности профотбора сотрудников. // 5 НТК Проблемы психологии и корпоративной безопасности. Сочи: 2001 г., С11-14.

6. А9). Варламов Г.В., Андрюхин А.Г., Николаева И.Н., Некоторые новые возможности при психофизиологических обследованиях. // 1 НТК Психология и безопасность организаций. Майкоп: 2001 г., С 102-103.ба1. УТВЕРЖДАЮ:1. Ректор МГАПИ

7. Акт о внедрении результатоддассертационной работы Андрюхина Александра Гаврииловича «Управление выбором оптимальной автоматизированной среды «Разработчик конструкторская САПР»».

8. Программный комплекс позволяет повысить эффективность и качество обучения студентов методам векторной оптимизации, методам моделирования сложно организованных систем, а также методам оптимального управления в сложных системах.

9. Зам. зав. кафедрой ПР7 г к.т.н, доцент A.C. Кудрявцев

10. Зав. кафедрой ПРЗ д.т.н, профессор A.C. КравчукЪ1. УТВЕРЖДАЮ: