Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ существующих методов и средств моделирования деятельности проектно-конструкторских организаций 11
1.1. Основные направления и подходы к автоматизации деятельности предприятий и организаций в промышленности 11
1.2. Особенности моделирования деятельности проектно-ко негру кто рек их организаций 19
1.2.1 Общая характеристика деятельности проектно-конструкторской организации 19
1.2.2 Особенности процесса проектирования 22
1.2.2.1 Инициализация процесса проектирования 22
1.2.2.2 Сложность объектов проектирования 24
1.2.2.3 Характеристики процесса проектирования в
статике и динамике 27
1.2.2.4 Среда процесса проектирования 34
1.2.2.5 Окружение процесса проектирования 35
1.2.3 Результаты исследования деятельности проектно-конструкторской организации 37
1.3. Анализ существующих методов и средств моделирования деятельности предприятий и организаций в промышленности 39
1.3.1. Общая характеристика методов и средств моделирования 39
1.3.2. Характеристика методологии структурного анализа и проектирования 40
1.3.3. Характеристика объектно-ориентированного подхода 46
1.3.4. Характеристика методологии анализа, оптимизации и моделирования бизнес-процессов 48
1.3.5. Характеристика когнитивных методов 50
1.3.6. Отличительные особенности методологии автоматизации интеллектуального труда 52
1.3.7. Характеристика средств моделирования деятельности предприятий и организаций 53
1.3.7.1. Комплекс продуктов AllFusion Modeling Suite 53
1.3.7.2. WorkFlow Analyser 55
1.3.7.3. Rational Rose (Rational Software Corp.) 56
1.3.7.4. САвЕ-Аналитик (Макропроджект) 58 1.3. 7.5. Oracle Designer 60
1.3.7.6. Программно-аналитический комплекс когнитивного моделирования 62
1.3.7.7. Инструментальные средства МАИТ 64
1.4. Выводы и цель работы 66
2. Разработка метода взаимосвязанного семантического моделирования проектных и управленческих процессов в деятельности проектно-конструкторской организации 68
2.1 Общие положения 68
2.2. Формальное описание концептуальных моделей процессов проектирования и управления проектированием 70
2.3. Формальное описание представления концептуальной модели процесса проектирования на основе конвейерно-тактового подхода 82
2.4. Формальное описание взаимосвязанного представления моделей процесса проектирования и процесса управления проектированием 93
2.4.1. Формальное описание моделей процессов проектирования и управления на основе системного подхода 93
2.4.2. Формальное описание взаимосвязанного представления концептуальной модели процесса проектирования и управленческой деятельности на основе системного подхода 96
3. Разработка методики взаимосвязанного моделирования проектных и управленческих процессов в деятельности проектно-конструкторской организации 100
3.1. Общие положения
3.2. Формирование и графическое представление концептуальной модели процесса проектирования 103
3.2.1. Общие положения 103
3.2.2. Формирование и визуализация понятийной структуры концептуальной модели процесса проектирования 110
3.2.3. Формирование и визуализация структуры предметных зависимостей концептуальной модели процесса проектирования 112
3.2.4. Формирование и визуализация содержательной структуры концептуальной модели процесса проектирования 116
3.2.5. Аналитическая обработка концептуальной модели процесса проектирования 119
3.3. Преобразования концептуальной модели процесса проектирования с учетом управленческой деятельности в проектно-конструкторской организации 122
3.4. Формирование и графическое представление концептуальной модели процесса управления проектированием 127
3.4.1. Общие положения 127
3.4.2. Формирование и визуализация понятийной структуры концептуальной модели процесса управления 131
3.4.3. Формирование и визуализация структуры предметных зависимостей концептуальной модели процесса управления 132
3.4.4. Формирование и визуализация содержательной структуры концептуальной модели процесса управления 135
3.4.5. Аналитическая обработка концептуальной модели процесса управления 136
4. Разработка программных средств поддержки формирования, визуализации и обработки взаимосвязанных моделей проектных и управленческих процессов в деятельности проектно-конструкторскои организации 139
4.1. Общее описание программного комплекса 139
4.2. Состав и структура основных модулей программного комплекса 141
4.2.1. Описание основных функций и структурных элементов программного комплекса 142
4.2.2. Описание программного модуля формирования, визуализации и обработки концептуальных моделей процессов проектирования и управления проектированием 144
4.2.2.1 Описание формирования и визуализации понятийных структур 144
4.2.2.2 Описание формирования и визуализации структур предметных зависимостей 146
4.2.2.3 Описание формирования и визуализации содержательных структур 148
4.2.2.4 Описание обработки концептуальных моделей 150
4.2.3. Описание программного модуля формирования и визуализации взаимосвязанного модельного представления деятельности проектно-конструкторской организации 151
4.3. Тестовый пример 156
Заключение 157
Список литературы
- Особенности моделирования деятельности проектно-ко негру кто рек их организаций
- Формальное описание концептуальных моделей процессов проектирования и управления проектированием
- Формирование и визуализация понятийной структуры концептуальной модели процесса проектирования
- Описание программного модуля формирования, визуализации и обработки концептуальных моделей процессов проектирования и управления проектированием
Введение к работе
В современных экономических условиях машиностроительным предприятиям необходимо постоянно совершенствовать выпускаемую продукцию с целью обеспечения ее конкурентоспособности. Своевременный выход продукции на рынок обеспечивается при условии сокращения затрат на реализацию жизненного цикла изделия в целом, повышения эффективности и сокращения затрат в бизнес-процессах, повышения рыночной привлекательности производимой продукции. Так как многие показатели продукции закладываются на ранних этапах ее создания, то возникает необходимость повышения эффективности проектной деятельности как одного из самых сложных видов интеллектуальной деятельности, выполняемых в процессе создания машиностроительных объектов. Это невозможно без использования новых информационных технологий и современных программно-технических средств.
На данный момент, одним из главных инструментов совершенствования деятельности предприятий и трансляции проектной информации на последующие стадии создания, эксплуатации и развития создаваемого изделия в едином информационном пространстве являются так называемые ИПИ-технологии (или CALS-технологии - по зарубежной терминологии).
Эффективность применения этих технологий зависит от качества заложенных в них модельных представлений, описывающих предметные области всех фаз жизненного цикла создаваемого изделия. Особенностью модельных представлений проектно-конструкторской деятельности является семантическая увязка описаний различных предметных областей. В связи с тем, что деятельность проектной организации есть совокупность различных взаимосвязанных видов деятельности (функционирования, поддержания, развития), то возрастает значимость комплексного моделирования не только этих процессов, но и сопряженных с ними процессов управления. Вместе с тем, практика внедрения современных информационных технологий обусловлена объективными факторами, снижающими эффективность их применения для проектно-конструкторских организаций:
- многоаспектность используемых в процессе проектирования знаний, обусловленная необходимостью принятия решений, базирующихся на увязке в памяти специалистов-конструкторов информации обо всем жизненном цикле машиностроительных объектов;
- внедрение разнородных автоматизированных систем различного назначения (САПР, систем организационного управления, управления качеством, управления ресурсами, электронного документооборота и др.), что затрудняет их интеграцию без предварительного моделирования деятельности проектно-конструкторской организации как единой сложной системы.
Выявленные проблемы и трудности, связанные с особенностями проектно-конструкторскои деятельности, определили необходимость разработки метода и создания средств поддержки комплексного моделирования деятельности проектно-конструкторскои организации в условиях внедрения ИПИ-технологий. Это позволило сформулировать цель работы и поставить научную задачу.
Целью работы является повышение эффективности деятельности проектно-конструкторскои организации за счет разработки метода и средств взаимосвязанного моделирования проектных и управленческих процессов в проектно-конструкторскои организации в условиях внедрения ИПИ-технологий.
Для достижения поставленной цели в работе решена научная задача, включающая: исследование существующих методов и средств моделирования деятельности проектно-конструкторскои организации; формальное описание совокупности семантических моделей деятельности проектно-конструкторскои организации; разработку метода взаимосвязанного семантического моделирования деятельности проектно-конструкторскои организации; разработку методики взаимосвязанного моделирования проектных и управленческих процессов при автоматизации деятельности проектно-конструкторскои организации в условиях внедрения ИПИ-технологий; разработку инструментальных средств поддержки формирования, визуализации и обработки взаимосвязанных моделей проектных и управленческих процессов в деятельности проектно-конструкторскои организации.
Научная новизна работы состоит в том, что:
- предложено формальное описание комплекса моделей деятельности проектно-конструкторскои организации, заключающееся в формировании различных взаимосвязанных представлений концептуальных моделей проектной деятельности на основе системного подхода, а также визуализации и обработке полученных моделей.
- разработан метод моделирования деятельности проектно-конструкторскои организации.
При разработке теоретических положений диссертационной работы использован аппарат теории множеств, теории систем, теории графов, математической логики, теории баз данных.
Практическая ценность работы заключается в разработке методики взаимосвязанного моделирования проектных и управленческих процессов при автоматизации деятельности проектно-конструкторскои организации, охватывающей процедуры формирования, визуализации и обработки концептуальных моделей --процесса проектирования и процесса управления проектированием, а также их взаимосвязанного представления; разработке инструментальных средств поддержки моделирования деятельности проектно-конструкторской организации, позволяющих получить набор текстовой и графической документации результатов моделирования.
В первой главе рассмотрены основные подходы к автоматизации деятельности предприятий и организаций в машиностроении, проведено исследование и проанализированы особенности деятельности проектно-конструкторских организаций, выявлены существующие методы и средства моделирования деятельности предприятий и организаций. Проведённый анализ показал, что интегрирующим элементом современных автоматизированных систем деятельности предприятии и организаций в промышленности является формирование модельных представлений, заложенных в основу этих систем. От того, насколько полно и объективно в полученных моделях отражены информация и знания о предметной области в рамках всего жизненного цикла изделия, зависит эффективность автоматизации деятельности проектно-конструкторской организации.
Деятельность любого предприятия или организации есть совокупность взаимосвязанных процессов различных видов. Эффективность основной деятельности, направленной на получение целевого продукта, зависит от процессов управления и обеспечения её ресурсами, а конкурентоспособность предприятия или организации - от процессов развития этих видов деятельности. Для обеспечения поэтапной автоматизации деятельности предприятия или организации необходимо не только семантическое моделирование процессов и задач, подлежащих автоматизации, но и их согласованная увязка. „Поэтому основной задачей моделирования при автоматизации интеллектуальных и информационных процессов в проектно-конструкторской организации является наличие целостного подхода к деятельности организации, при котором увязываются и согласовываются эти виды деятельности и соответственно виды моделей.
Исследования в области моделирования деятельности проектно-конструкторских организаций на примере проектно-конструкторской организации в области станкостроения позволило охарактеризовать её особенности с точки зрения системного подхода, выявить связи процесса проектирования с другими фазами в рамках жизненного цикла, оценить роль и специфику этого вида деятельности.
Выявленные особенности проектно-конструкторской деятельности определили требования к выбору методов и средств моделирования деятельности проектно-конструкторской организации. Методологии рассмотрены и проанализированы с учетом таких характеристик, как: набор модельных представлений; поддерживаемые этапы жизненного цикла создаваемой прикладной автоматизированной системы; возможности интеграции моделей для различных задач; достоинства и недостатки при создании, эксплуатации и развитии прикладной автоматизированной системы.
При этом анализ выявил ряд недостатков, свойственных большинству существующих методологий: отражение в модельных представлениях отдельных аспектов моделирования деятельности организаций, что не обеспечивает взаимосвязанного модельного описания с учетом таких особенностей проектной деятельности, как минимальный объем информации на начальных этапах проектирования машиностроительных объектов, наличие множества аспектов описания проектируемого объекта, итерационный и неформализованный процесс разработки объектов, наличие недокументированных знаний, используемых для получения проектных решений, распараллеливание проектных работ, обуславливающее необходимость неформального согласования их результатов; создаваемые модельные описания разрабатываемой системы жестко ориентированы на возможности ее реализации в выбранной программно-технической среде.
В большинстве современных инструментальных средств моделирования деятельности предприятий и организаций используются существующие методологии. Анализ инструментальных средств показал, что указанные средства недостаточно полно могут учитывать выявленные особенности деятельности проектно-конструкторской организации для её моделирования. Кроме того, они обладают достаточной трудоемкостью освоения и высокой стоимостью, что затрудняет их использование в проектных организациях машиностроительного комплекса.
В тоже время, аналитический обзор позволил выделить особенности и преимущества применения методологии автоматизации интеллектуального труда (МАИТ), в которой определяющую роль при моделировании проектной деятельности играет концептуальное моделирование, позволяющее выявить и зафиксировать систему знаний и понятий выделенной предметной области, а также закономерности семантических и синтаксических модельных представлений на трех уровнях абстрагирования.
Исходя из полученных результатов анализа, был сделан вывод о необходимости разработки метода взаимосвязанного семантического моделирования проектных и управленческих процессов в деятельности проектно-конструкторской организации в условиях внедрения ИПИ-технологий. Это позволило сформулировать цель работы и поставить научную задачу для ее достижения.
Во второй главе рассмотрены вопросы обоснования совокупности моделей, описывающих деятельность проектно-конструкторской организации, их формального описания, представления и обработки.
Поскольку описание деятельности проектно-конструкторской организации есть сложный комплекс взаимосвязанных моделей, относящихся к различным видам деятельности, осуществляемых в организации, то для формирования этого описания необходимо выполнение согласованного семантического моделирования процессов проектирования и управления проектной деятельностью.
В данной главе приведено формальное описание взаимосвязанных представлений концептуальных моделей процессов проектирования и управления проектированием. Методологическим базисом для такого описания являются: укрупнённая классификация видов деятельности предприятия или организации: функционирование, управление, поддержание, развитие и системный подход. Теоретической основой для разработки данного метода служат теоретические положения концептуального моделирования в рамках методологии МАИТ и теория систем.
Выполненное формальное описание различных форм представления концептуальных моделей процесса проектирования и управления проектной деятельностью позволило перейти к разработке методики взаимосвязанного моделирования проектных и управленческих процессов в деятельности проектно-конструкторской организации.
В третьей главе изложена методика взаимосвязанного моделирования проектных и управленческих процессов в деятельности проектно-конструкторской организации. Разработанная методика используется при поэтапной автоматизации деятельности проектно-конструкторской организации в машиностроении. Формальным обоснованием данной методики является совокупность моделей, изложенных во второй главе. Исходной информацией служат результаты этапа анализа деятельности проектно-конструкторской организации: информация, полученная от экспертов предметной области и из документальных источников организации (нормативно-справочные материалы, внутренние и внешние стандарты). Разработаны алгоритмы выполнения процедур:
- формирования и графического представления концептуальной модели процесса проектирования;
- преобразование концептуальной модели процесса проектирования с учётом характеристик управления проектной деятельностью;
- формирования и графического представления концептуальной модели процесса управления.
Процедура формирования и графического представления концептуальной модели процесса проектирования позволяет описать основную функциональную область деятельности проектной организации при осуществлении единичного процесса проектирования определённого класса объектов машиностроения от предпроектного обследования до рабочего документирования.
Преобразование концептуальной модели процесса проектирования путём дополнения её недостающими характеристиками, описьшающими субъектов проектных действий, требуемых ресурсов для каждого проектного действия, в том числе временных, позволяет перейти к взаимосвязанной форме представления процесса проектирования и управления проектной деятельностью как единой сложной системы.
Формирование концептуальной модели процесса управления позволяет зафиксировать: получение временных характеристик проектных задач; наличие у субъектов статусных прав на осуществление проектного действия; получение значений характеристик ресурсов и их оценка, а также различных интегральных оценок, относящихся к проектным задачам более высокого уровня сложности.
Разработка данной методики позволила перейти к созданию инструментальных средств поддержки взаимосвязанного моделирования проектных и управленческих процессов в деятельности проектно-конструкторской организации.
В четвертой главе описана реализация программных средств поддержки формирования, визуализации и обработки взаимосвязанных моделей деятельности проектно-конструкторской организации.
В качестве среды реализации была выбрана программная среда Borland C++ Builder. Данное средство разработки ориентировано на создание приложений, имеющих графический интерфейс пользователя, многооконный интерфейс и поддерживающих работу с данными. Средства выбранной среды разработки позволяют поддерживать широкий спектр СУБД для хранения данных проекта. Была выбрана СУБД MS Access, обеспечивающая за счет использования технологий OLE Automation и СОМ высокий уровень интеграции между любыми установленными в системе приложениями.
Реализация автоматизированной системы включала организацию вычислительной среды: разработку структуры и состава информационной базы; создание необходимых таблиц, содержащих описание моделей деятельности проектно-конструкторской организации; набор проіраммньїх модулей, обеспечивающих выполнение процедур концептуального моделирования.
Особенности моделирования деятельности проектно-ко негру кто рек их организаций
В данной работе объектом исследования послужил процесс проектирования объектов станкостроения в проектно-конструкторской организации Мое СКБ АЛ и АС.
Процесс проектирования объектов станкостроения является одной из фаз жизненного цикла любого машиностроительного изделия и, чтобы охарактеризовать его особенности, необходимо, с точки зрения системного подхода, выявить все его связи с другими фазами в рамках цикла и оценить роль и специфику этого вида деятельности.
Под жизненным циклом машиностроительного изделия будем понимать совокупность фаз или последовательный ряд состояний, которые проходит в своем развитии это изделие от зарождения идеи до его утилизации.
Разделение труда на основе промышленного способа производства или расчлененность производственных процессов, направленных на получение определенного состояния машиностроительного изделия, ставит задачу связывания нли согласования этих процессов. Роль "связки" производственных процессов в жизненном цикле изделия выполняют потоки; материальные, энергетические, информационные.
Эти потоки в свою очередь образуют соответствующие инфраструктуры машиностроительных предприятий и организаций.
Информационные потоки обеспечивают целостное представление об изделии. Форма информационных потоков и их организация была отработана под возможности человека и была ориентирована на традиционную (бумажную) технологию обмена информацией. Достаточно эффективная обработка традиционных информационных потоков обеспечивалась: - регламентацией формы и содержания документов для представления результатов на разных фазах жизненного цикла машиностроительного изделия (ЕСКД, ЕСТП и т.д.); - широким базовым (высшим и/или специальным) образованием специалистов.
Следует отметить, что главной отличительной особенностью проектной деятельности является то, что она прогнозная. Проектировщик на основании имеющейся информации и, располагая определенным объемом знаний, прогнозирует перспективное состояние изделия, возникновение которого обусловлено точностью его прогноза. При этом такой прогноз охватывает фазы жизненного цикла от эксплуатации или функционирования изделия до его утилизации. Но точность прогноза определяется адекватным выбором средств достижения цели при прослеживании цепочки событий в обратном порядке - от перспективного функционирования до начала проектирования.
Соотношение объемов информации и знаний, поступающих на каждую фазу цикла, позволили сделать вывод о том, что начальные фазы цикла располагают минимумом информации (явной) и максимумом знаний (неявных) и что при переходе к последующим фазам явный объем информации значительно возрастает за счет объективирования неявных знаний.
Вычленение проектной деятельности из жизненного цикла может быть выполнено только с учетом всех ее связей с другими фазами жизненного цикла. В проектной деятельности аккумулируется и взаимоувязывается информация и знания о всем жизненном цикле изделия. Поэтому качество проектирования зависит от того, насколько специалист знает закономерности функционирования создаваемого изделия, закономерности его проектирования и изготовления и систему ограничений на эти процессы, а также множество параметров этих процессов, воздействуя на которые можно интенсифицировать процесс создания изделия и его составляющих, повысить качество изделия. Выявление этих закономерностей составляет главную задачу исследовательской деятельности машиностроительной отрасли и значительно затруднено в силу отсутствия теоретических основ для многих производственных процессов в машиностроении.
Отечественная практика проектирования имеет систему регламентации для любых изделий и на различных организационных уровнях - от государственного (государственные стандарты) до уровня предприятия (стандарты предприятия). Государствен ные и отраслевые стандарты, имеющие непосредственное отношение к процессу проектирования объектов станкостроения, нашли отражение в действующих в Мое СКБ АЛ и АС стандартах предприятия, нормативно-справочных и руководящих; материалах, используемых в процессе проектирования объектов станкостроения в СКБ. Регламентация проектно-конструкторской деятельности в машиностроении имеет следующие особенности: наличие общего порядка постановки изделий на производство (включая регламентацию стадий разработки); - наличие функциональной специализации объектов разработки: регламентация уточненного содержания стадий и особенностей фиксации результатов на каждой стадии для групп или классов объектов по машиностроительным отраслям; - спиралевидный процесс разработки: в зависимости от сложности и новизны объекта разработки каждая стадия отражает более детальную проработку проектных решений по данному объекту; - необходимость и порядок согласования проектных решений на отдельных стадиях (витках спирали) проектирования с заказчиком изделия.
Перечисленные- выше особенности проектно-конструкторской деятельности обусловлены "внешними" условиями, т.е. ее связями с другими фазами жизненного цикла.
Исходя из общей характеристики проектно-конструкторской деятельности можно заключить, что расчлененность жизненного цикла машиностроительного объекта в промышленном производстве сопровождается расчлененностью и представления о нем в виде набора документов различного вида (текстовых, табличных, графических - чертежей, схем, диаграмм, пояснительных записок, спецификаций и т.д.), а единый образ этого объекта формируется в только в памяти специалистов. Поэтому объективирование этого целостного образа и фиксация его представления - одна из самых сложных проблем автоматизации проектно-конструкторской деятельности.
Формальное описание концептуальных моделей процессов проектирования и управления проектированием
Концептуальное моделирование предметных задач включает процесс формирования концептуальных моделей на двух уровнях абстрагирования - объектном и конкретном.
Модель объектного уровня является фрагментом системы знаний предметной области, а модель конкретного уровня представляет множество фактов и сведений, относящихся к данной области. Элементами концептуальных моделей для предметных задач являются предметные категории для объектного уровня и экземпляры предметных категорий для конкретного. Между элементами концептуальной модели существуют бинарные и тернарные связи. Ограничениями на элементы и связи концептуальной модели являются предметные зависимости на объектном уровне и экземпляры предметных зависимостей на конкретном, между которыми также могут быть сформированы бинарные связи. Предметные зависимости можно классифицировать по степени формализации: аналитические зависимости (как правило, выражены формулой или системой уравнений), статистические зависимости (выраженные в табличном виде), эмпирические зависимости (как правило, фиксируют связь между параметрами на основе опыта специалиста).
Концептуальное представление я-ой предметной задачи формально описывается набором моделей в виде: КР(п) = КР2(п),КРЗ(п) , (1) где п=рк - обозначение р-ой предметной задачи для концептуальной модели процесса проектирования fc-ro класса объектов машиностроения; n Uk обозначение н-ой предметной задачи для концептуальной модели процесса управления этим процессом проектирования. Тогда модели деятельности проектно-конструкторской организации МРк и МВк могут быть описаны как: КР2{п) - концептуальная модель п-ой предметной задачи на объектном уровне; КРЗ(п) = {КРЗ(пт)}, (2) где КРЗ(пт) - концептуальная модель конкретного уровня m-ой реализации п-ой предметной задачи. Концептуальная модель любого уровня абстрагирования для п-ой предметной задачи имеет вид: KPi(z) = Mi(z), THi{z),FUi(z) , (3) где z=n описывает концептуальную модель п-ой предметной задачи объектного уровня (i=2), z-nm описывает концептуальную модель т - реализации и -ой предметной задачи конкретного уровня (i=3); Mi(z) - множество категорий, THi(z) - множество статических отношений на категориях, FUi(z) - множество динамических отношений. Mi{z) = {m&} - множество категорий і-го уровня. Статические отношения представлены набором структур: THi{z)= Ti{z)Mi(z)Mi{z),Thi{z) , (4) где Ti{z) с Mi{z) х Mi(z) - множество бинарных отношений на Mi(z), Hi(z) с Mi{z)xMi(z) x Mi(z) (5) - множество тернарных отношений на Mi(z), Hi(z) = {k k} - множество схем категорий, Thi(z) с Hi(z) х Hi(z) - множество бинарных отношений на Hi{z). Динамические отношения представлены двумя системами предметных зависимостей: FUi(z)= 7i(z)tUi(z) t (6) Fi(z) = (Vi(z),FVi(z)), (7) где Vi(z) = {vik}- множество предметных зависимостей 1-го рода і-го уровня абстрагирования, FVi(z) с Vi(z) х Vi(z) - множество бинарных отношений на Vi(z).
Ограничение отражает существование функционального отношения на подмножестве множества Mi(z) в виде: /1: Mi{z) - Vi(z). Ui(z) = (Qi(z),UQi(z)), (8) где Qi(z) = {q[} - множество предметных зависимостей 2-го рода і-го уровня абстрагирования; UQi(z) с Qi(z) х Qi(z) - множество бинарных отношений на Qi(z). Ограничение отражает существование квазифункционального отношения на подмножестве множества Hi(z)b виде: /2: Hi(z) - Qi(z).
На объектном уровне: соотношения между предметными зависимостями 1-го рода и предметными категориями можно представить (позиция (1) рисунка 2.1): где Q f (и) - отражает соотношения структурных и контекстуальных предметных USD Ai категории и индекс F помечает подмножество множества } предметных категории, которое характеризует sp-e ограничение или предметную зависимость для выделенной предметной задачи. соотношения между предметными зависимостями 2-го рода и предметными категориями можно представить (позиция (2) рисунка 2.2): 4i(U«v) =К,-,%)И, & - («) (Ю) где F sp(n) - условие, определяющее особые связи монадических предметных категорий в рамках схем предметных категорий. На конкретном уровне: соотношения между экземплярами предметных зависимостей 1-го рода и экземплярами предметных категорий можно представить (позиция (3) рисунка 2.2): tffi, t, s, uspt) = (b? bf) &Hg(nm), (11) где /?/ еВ./пт), ..., by eBjq(nm) - структурные экземпляры предметных категорий j го подмножества; Щ (пт) - отражает соотношения структурных и контекстуальных экземпляров предметных категорий в рамках spl-ro ограничения 1-го рода; индекс и&р\ помечает подмножества Вл(пт), ,.., BJnm) множества экземпляров предметных категорий, которые характеризует spl-oe ограничение 1-го рода. соотношения между экземплярами предметных зависимостей 2-го рода и экземплярами предметных категорий можно представить (позиция (4) рисунка 2.2): 0 %г)=№ #Х & F !pr() (12) где Ff tpr(nm) - отражает соотношения монадических и контекстуальных экземпляров предметных категорий в рамках схем экземпляров предметных категорий; В общем виде структура компонентов формального описания концептуального представления предметных задач для двух уровней абстрагирования представлена на рис.2.2.
Формирование и визуализация понятийной структуры концептуальной модели процесса проектирования
Набор спецификаций для понятийной структуры включает в себя формы F1 и F2, которые содержат информацию обо всех предметных категориях проекта и являются едиными для всех концептуальных моделей деятельности проектно-конструкторской организации. Набор спецификаций для понятийных структур включает следующие описания: - предметных категорий (форма F1, рисунка 3.5); - бинарных связей предметных категорий (форма F2, рисунка 3.5). Форма Fl: Описание предметных категорий Код ПК Наименование ПК Класс ПК Тип ПК Статус ПК Оценка Примеча ния Форма F2: Описание бинарных связей предметных категорий Код связи ПК Класс связи ПК Код ПК1 Код ПК2 Код ПКЗ Наименование связи ПК Тип связи ПК Оценка
Спецификации понятийной структуры концептуальной модели проекта СТО
Правила заполнения спецификаций понятийных структур по формам F1 и F2 соответствуют правилам заполнения спецификаций концептуальных структур методологии МАИТ [22]. Заполнение происходит на основе информации, которой владеет предметный специалист. Форма F1: - Код ПК, класс ПК, наименование ПК заполняются в зависимости от уровня иерархии понятийной структуры и классификационных признаков; - Тип ПК - нетерминальная, ПК является родовой для других ПК или терминальная в противном случае; - Статус ПК - Р (полная), при отсутствии у нее горизонтальных связей или, в противном случае - С (статическое ограничение); - Оценка - число, отражающее потенциальную мощность множества экземпляров данной ПК для данной предметной задачи Форма F2: - Код связи ПК - конкатенация идентификаторов предметных категорий, входящих в Ill связь; - Класс связи ПК - SO, РО, Z0, КО, 00, R0, СО, SP, PZ, ZK, КО, OR, RC, PS, ZP, KZ, OK, RO, CR (фиксация класса связи выполняется на основе кодировки классов ПК и видов бинарных связей); - Наименование связи ПК - конкатенация типа связи ПК и наименования исходной ПК; - Тип связи - С(состав)/ Упорядочивание)/ К(Компоновка) - Оценка - число (1 или 99 для связи состав, ранг - для ранжированной компоновки).
Процедура визуализации понятийной структуры модели выполняется автоматически на основе данных таблиц F\ «Описание предметных категорий», F1 «Описание бинарных связей предметных категорий» и заключается в иерархической гюклассовой фиксации предметных категорий и бинарных связей между ними на уровне и между уровнями.
Процедура визуализации концептуальной структуры включает в себя последовательный обход записей таблицы F1 и для текущей зафиксированной по данной таблице предметной категории выполнение следующих действий: 1) Фиксация кода текущей предметной категории и запись его значения в переменную А 2) Определение класса предметной категории и запись его значения в переменную по табл. FL 2) Если текущая предметная категория принадлежит классу «цикл», то она отображается как корень дерева понятийной структуры. 3) Если текущая предметная категория не принадлежит классу «цикл», то фиксация кода предметной категории, в состав которой входит текущая предметная категория, по таблице F2 на основе запроса на выборку и запись её кода в переменную С. 4) Циклический перебор элементов дерева понятийной структуры (счётчик Ї), и если текущий элемент дерева совпадает с главной предметной категорией (С), то добавить к этому элементу дерева дочерний узел - предметную категорию с кодом (А) и наименованием, зафиксированным по коду категории из табл. FI.
Шаблон понятийной структуры концептуальной модели процесса проектирования представлен на рисунке 3.7.
Формирование единой понятийной структуры концептуальной модели процесса проектирования позволяет учитывать многоаспектность описания объекта проектирования и связи по различным аспектам.
Структура предметных зависимостей отражает состав и связи множества предметных зависимостей 1 -го рода, используемых при решении проектных задач: задачи-проекта, задачи-этапа, задачи-стадии, задачи-проектной процедуры и задачи-проектной операции.
Исходной информацией для формирования системы ограничений на полученную понятийную структуру является декомпозиция процесса проектирования на перечисленные проектные задачи.
Описание программного модуля формирования, визуализации и обработки концептуальных моделей процессов проектирования и управления проектированием
Можно сформулировать требования к средствам поддержки формирования, визуализации и обработки взаимосвязанных концептуальных моделей процессов проектирования и управления проектированием: 1. Программное обеспечение должно предоставлять возможность создавать комплект документации по результатам работы с проектом. 2. Разработанное программное обеспечение производит моделирование деятельности проектной организации в соответствии с приведенной методикой. 3. Сохранение информации о проекте должно производиться в формах спецификаций и диаграмм, предлагаемых в рамках МАИТ. 4. Внутреннее представление данных о проекте должно соответствовать формальному описанию концептуальных моделей.
Дополнительным требованием является обеспечение совместимости программного комплекса с наиболее распространенными целевыми вычислительными платформами файлов.
Программный комплекс предназначен для поддержки работы специалиста в области представления информации и знаний - когнитолога (специалиста по построению системы знаний автоматизируемой предметной задачи) в рамках групп автоматизации деятельности на предприятии или в организации. Его рабочее место является физической средой функционирования для комплекса. Поэтому становится целесообразным использовать целевую операционную систему - Microsoft Windows 98/2000/NT/XP. Необходимость работы с базами данных в программно-технической среде для разрабатываемого приложения обуславливается фиксацией системы знаний в виде спецификаций.
Последнее время широкое распространение получили среды визуального программирования, в которых программист получает возможность визуального подключения к программе некоторых кодов из специальных библиотек компонентов, что стало возможным с развитием объектно-ориентированного программирования. Наиболее часто используемыми являются визуальные среды Delphi, C++ Builder фирмы Borland (Inprise Corporation), Visual C++, Visual Basic фирмы Microsoft, Visual Ada фирмы ЮМ и др. Между основными визуальными средами этих фирм Delphi, C++ Builder и Visual C++_ имеется существенное различие: визуальные среды фирмы Microsoft обеспечивают более низкий уровень программирования «под Windows». Это является их достоинством и недостатком. Достоинством - так как уменьшается вероятность возникновения «нестандартной» ситуации, т.е. ситуации, не предусмотренной разработчиками библиотеки компонентов, а недостатком - так как это существенно загружает программиста «рутинной» работой, от которой избавлен программист, работающий с Delphi или C++ Builder [35-38,70,71,86-90].
Была выбрана программная среда Borland C++ Builder. Данное средство разработки ориентировано на создание приложений, имеющих графический интерфейс пользователя, многооконный интерфейс и поддерживающих работу с данными. Средства выбранной среды разработки позволяют поддерживать широкий спектр СУБД для хранения данных проекта.
Для создания автоматизированной подсистемы была выбрана система управления реляционными базами данных Microsoft Access 2000.
Microsoft Access - это система управления реляционными базами данных, которая позволяет проектировать и связывать в единое приложение таблицы, запросы, формы, отчеты, автоматизировать систему с помощью макросов, создавать пользовательское меню и нестандартные панели инструментов, использовать, если это необходимо, языки SQL и Access Basic. Microsoft Access предназначена для хранения и поиска данных, представления информации в удобном виде и автоматизации часто повторяющихся операций. Access также предоставляет в распоряжение пользователя механизмы работы с базами данных различных форматов. К примеру, можно прямо общаться с базами данных dBase, Paradox без конвертирования их в формат, используемый Access.
Система Access работает под управлением Microsoft Windows 98/2000/NT/XP, так что при работе с ней пользователю доступны все преимущества Windows. Можно вырезать, копировать и вставлять данные из любого приложения Windows в Access и наоборот; можно создать проект формы в Access и вставить его в конструктор форм. С помощью технологии СОМ, объектов OLE в Windows и компонентов Microsoft Office можно превратить Access в настоящую операционную среду баз данных.
Microsoft Access позволяет собрать все данные в одном месте и быстро находить нужные сведения для подведения итогов. Обновление данных выполняется мгновенно, достаточно один раз внести изменения и они будут автоматически отражены везде, где это необходимо.
