Реферат: Автоматизоване проектування комп’ютерних систем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

Автоматизоване проектування комп’ютерних систем


1.    Структура системи автоматизованого проектування засобівобчислювальної техніки

САПР складаються з проектуючих та обслуговуючих підсистем.

Проектуючі підсистеми. Вони мають об'єктну орієнтацію і реалізуютьвизначений етап (стадію) проектування або групу безпосередньо пов'язанихпроектних задач. Приклади проектуючих підсистем: ескізне проектування виробів,проектування корпусних деталей, проектування технологічних процесів механічноїобробки.

Проектуючі підсистеми поділяються на проектно залежні та проектнонезалежні. Проектно залежні підсистеми призначені для виконання проектнихпроцедур, які специфічні для конкретного класу об’єктів. Проектно незалежніпідсистеми розраховані на виконання типових проектних процедур.

Обслуговуючі підсистеми. Такі підсистеми маютьзагальносистемне застосування і забезпечують підтримку функціонуванняпроектуючих підсистем, а також оформлення, передачу і вивід отриманихрезультатів. Приклади обслуговуючих підсистем: автоматизований банк даних,підсистеми документування, підсистема графічного введення-виведення.

Засоби автоматизації проектування також можна згрупувати завидами забезпечення автоматизованого проектування.

До компонентів технічного забезпечения відносять пристрої обчислювальноїі організаційної техніки, засоби передачі даних, вимірювальні та інші пристроїі їх поєднання, що забезпечують функціонування ПТК і КСАП, в тому числідиалоговий, багатокористувацький і багатозадачний режими роботи, а такожпобудову ієрархічних і мережевих структур технічного забезпечення.

До компонентів математичного забезпечення відносять методиматематичного моделювання об’єктів і процесів проектування, математичні моделіоб’єктів і процесів проектування, алгоритми рішення задач в процесіпроектування.

Взаємозв’язки між компонентами математичного забезпечення повиннізабезпечувати формалізацію процесу проектування і його цілісність.

Компоненти програмного забезпечення, які об’єднані в ПМК, повиннімати ієрархічну організацію, в якій на нижньому рівні розміщуються моніторуправління компонентами нижніх рівнів програмних модулів.

Програмний модуль повинен регламентувати функціонально закінченеперетворення інформації; бути написаний на одній з стандартних мовпрограмування; задовольняти угодам про представлення даних, прийнятим в данійСАПР; бути оформленими у відповідності з вимогами ЕСКД.

Монітор призначений: для управління функціонованим наборомпрограмних модулів ПМК, включаючи контроль послідовності і правильностівиконання; для реалізації спілкування користувача з ПМК і програмних модулів звідповідними базами даних (БД); для збору статистичної інформації.

До компонентів лінгвістичного забезпечення відносять мовипроектування (МП), інформаційно-пошукові (ІПМ) і допоміжні мови, щовикористовуються в обслуговуючих підсистемах, і для зв’язку з ними проектуючихпідсистем.

Компоненти лінгвістичного забезпечення повинні бути узгодженими зкомпонентами забезпечення інших видів, бути відносно інваріантними доконкретного вмісту баз даних, надавати в компактній формі засоби для опису всіхоб’єктів і процесів заданого для системи класу з необхідним степенемдеталізації і без суттєвих обмежень на об’єкт опису, бути розрахований восновному на діалоговий режим їх використання.

Мови проектування повинні базуватися на термінах, прийнятих вконкретній системі, забезпечувати опис, управління і контроль процесупроектування, бути орієнтованими на користувачів з різним рівнемпрофесіональної підготовки (в тому числі не маючих спеціальної підготовки вобласті програмування), забезпечувати однозначне представлення інформації,стандартний опис однотипних елементів і високу надійність ідентифікації опису.

Інформаційне забезпечення – це сукупність відомостей, якіподані базам даних і базам знань, що містять відомомсті про певну проблемнусферу разом з правилами їх використання у конкретних ситуаціях.

До компонентів методичного забезпечення відносять: затвердженудокументацію інструктивно-методичного характеру, яка встановлює технологіюавтоматизованого проектування; правила експлуатації КЗАП, ПТК і ПМК; нормативи,стандарти та інші документи, що регламентують процес і об’єкт проектування.

Компоненти методичного забезпечення повинні розміщатися намашинних носіях інформації, що дозволяють здійснювати як довгостроковезбереження документів, так і їх оперативний вивід в форматах, що установленнівідповідними стандартами.

Організаційне забезпечення повинно включати документи (положення,інструкції, розписки, кваліфікаційні потреби та ін.), що встановлюютьорганізаційну структуру, функції і порядок взаємодії між собою підрозділів прироботі САПР, в тому числі інструкції персоналу.

Компоненти організаційного забезпечення повинні встановлюватиорганізаційну структуру системи і підсистем, включаючи взаємозв’язок їїелементів; задачі і функції служби САПР і зв’язаних з нею підрозділів проектноїорганізації; права и відповідальність належних осіб по забезпеченню створення іфункціонування САПР; порядок підготовки и перепідготовки користувачів САПР.

 

2.    Опис життєвого циклу продукту в процесі розробки і виробництва заметодом Зейда

Щоб зрозуміти значення систем CAD/CAM/CAE (всі ці системиразом називаються системами автоматизованого проектування), необхідно вивчитирізні задачі і операції, які приходиться вирішувати і виконувати в процесірозробки і виробництва продукту. Всі ці задачі, взяті разом, називаються життєвимциклом продукту (product cycle). Приклад життєвого циклу продукту, описаногоЗейдом, з незначними вдосконаленнями приведено на рис. 1.

Прямокутники, нарисовані суцільними лініями, представляютьдва головних процеси, які складають життєвий цикл продукту: процес розробки іпроцес виробництва.

Процес розробки починається з запитів споживачів, якіобслуговуються відділом маркетингу, і закінчується повним описом продукту(виконується в формі рисунка). Процес виробництва починається з технічних вимогі закінчується поставкою готових виробів.

Операції, що відносяться до процесу розробки, можна поділитина аналітичні і синтетичні.

Процес виробництва починається з планування, яке виконуєтьсяна основі отриманих на етапі проектування креслень, а закінчується готовимпродуктом.

В результаті підготовки виробництва складається план випуску,списки матеріалів і програм для обладнання.


/>

Рис. 1. Життєвий цикл продукту

Остання фаза процесу розробки — підготовка проектної документації.На цьому етапі корисним стає використання систем підготовки робочих креслень.Здатність подібних систем працювати з файлами дозволяє систематизуватизбереження і забезпечення зручності пошуку документів.

Комп’ютерні технології використовуються і на стадії виробництва.Процес виробництва включає в себе планування випуску, проектування і придбаннянових інструментів, замовлення матеріалів, програмування машин с числовимпрограмним керуванням (ЧПК), контроль якості і упаковку.

3.    Основні поняття про системи автоматизованого виробництва САМ

Автоматизоване проектування (computer-aided design — CAD) представляє собоютехнологію, що полягає в використанні комп’ютерних систем для полегшеннястворення, зміни, аналізу і оптимізації проектів. Таким чином, будь-якапрограма, що працює з комп’ютерною графікою, так само як і будь-який додаток,що використовується в інженерних розрахунках, відноситься до системавтоматизованого проектування. Іншими словами, більшість засобів CAD можутьпредставляти собою від геометричних програм для роботи з формами доспеціалізованих додатків для аналізу і оптимізації.

Автоматизоване виробництво (computer-aided manufacturing — САМ) — цетехнологія, що полягає в використанні комп’ютерних систем для планування,управління і контролю операцій виробництва через прямий або непрямий інтерфейсз виробничими ресурсами підприємства. Одним з найбільш поширених підходів доавтоматизації виробництва являється числове програмне управління (ЧПУ,numerical control — NC).

ЧПУ полягає в використанні запрограмованих команд для управліннястанком, який може шліфувати, різати, фрезерувати, штампувати, згинати таіншими способами перетворювати заготовки в готові деталі.

Ще одна важлива функція систем автоматизованого виробництва —програмування роботів, які можуть працювати на гнучких автоматизованихділянках, вибираючи і встановлюючи інструменти і деталі, що обробляються настанках з ЧПУ. Роботи можуть також виконувати свої власні задачі, наприкладзайматися зваркою, збіркою і переносом обладнання і деталей по цеху.

4.    Основні поняття про системи автоматизованого конструювання САЕ

Автоматизоване конструювання (computer-aided engineering —САЕ) —це технологія, що полягає в використанні комп’ютерних систем для аналізугеометрії CAD, моделювання і вивчення поведінки продукту для удосконалення іоптимізації його конструкції. Засоби САЕ можуть здійснювати безліч різнихваріантів аналізу.

Найбільш широке застосування в конструюванні має методкінцевих елементів (finite-element method — FEM). З його допомогоюрозраховуються потужність, деформації, теплообмін, розподілення магнітногополя, потоки рідини та інші задачі, рішати які будь-яким іншим методомнепрактично.

Для використання методу кінцевих елементів потрібнаабстрактна модель належного рівня, а не сама конструкція. Абстрактна модель відрізняєтьсявід конструкції тим, що вона формується шляхом виключення несуттєвих деталей.

Готова абстрактна модель розбивається на кінцеві елементи, щоутворюють аналітичну модель. Програмні засоби, що дозволяють конструюватиабстрактну модель і розбивати її на кінцеві елементи, називаються препроцесорами(preprocessors). Програмні засоби, що забезпечують візуалізацію, називаються постпроцесорами(postprocessors).

5.    Апаратне та програмне забезпечення САПР

Для реалізації комп’ютерно-орієнтованого підходу допроектування і виробництва потрібно спеціальне апаратне і програмнезабезпечення.

Ключовим аспектом являється інтерактивне управління формою,тому апаратне і програмне забезпечення для інтерактивного маніпулювання формамивідноситься до числу основних компонентів, що складають системи CAD/CAM/CAE.Графічні пристрої і периферійні пристрої вводу-виводу разом з звичайнимобчислювальним модулем складають апаратне забезпечення систем CAD/CAM/CAE (рис.1).


/>

Рис. 1. Компоненти систем CAD/CAM/CAE

Апаратне забезпечення

Графічний пристрій складається з дисплейного процесора,пристрою відображення, або дисплейного пристрою (монітор), і одного абодекількох пристроїв вводу. Дисплей (монітор) представляє собою екран, на якийвиводиться графічне зображення, однак вивід конкретного зображення на екранвиконується дисплейним процесором.

Векторні графічні пристрої

Векторні графічні пристрої складаються з дисплейногопроцесора, дисплейного буфера пам’яті і електронно-променевої трубки (рис. 2.).

/>

Рис. 2 Компоненти векторного графічного пристрою


Дисплейний процесор зчитує дисплейний файл (display list), якийпредставляє собою послідовність кодів, що передаються додатком, яківідповідають графічним командам. Дисплейний файл зберігається в розділіпам’яті, який називається дисплейним буфером (display buffer). Дисплейнийпроцесор здійснює також завантаження дисплейного файлу в дисплейний буфер.Після цього дисплейний процесор формує необхідні напруги на вертикальних ігоризонтальних парах пластин.

Растрові графічні пристрої

Принцип функціонування растрових графічних пристроїв можнаописати наступним чином.

Дисплейний процесор приймає графічні команди від додатку,перетворює їх в точкове зображення, або растр, після чого зберігає растр врозділі пам’яті, який називається буфером кадру (frame buffet) (рис. 3).

Растрові графічні пристрої повинні зберігати в своїй пам’ятізображення у вигляді растру, на відміну від векторних, які зберігають лишедисплейні файли. Тому вимоги до пам’яті в цих двох видів пристроїввідрізняються як і методи оновлювання зображення на екрані. Час оновленнязалишається постійним незалежно від складності зображення. Буфер кадру врастрових пристроях вимагає більшої пам’яті, ніж дисплейний буфер в векторнихграфічних пристроях.

/>

Рис. 3. Компоненти растрового графічного пристрою

Програмні компоненти

Будь-яка програма, що використовується життєвому цикліпродукту для скорочення часу і вартості розробки продукту, а також дляпідвищення його якості, може бути віднесена до класу CAD/САМ/САЕ.

Програми CAD дозволяють конструктору створювати форми іманіпулювати ними на моніторі в інтерактивному режимі, зберігаючи результати вбазі даних. Однак в принципі будь-яка програма, що полегшує процес розробки,може бути названа програмою CAD.

Будь-яка програма, що використовується в процесі виробництвапродукту, вважається засобом САМ. Таким чином, до САМ відносяться програми дляпланування, управління і контролю виробничих операцій через прямий або непрямийкомп’ютерний інтерфейс з виробничими ресурсами.

Програми САЕ використовуються для аналізу геометріїконструкції і дозволяють розробнику моделювати і вивчати поведінку продукту дляпокращення і оптимізації проекту. Типовим прикладом являється програма длярозрахунку напруг, деформації або теплопередачі в деталі методом кінцевихелементів.

 

6.    Конфігурація апаратних засобів САПР.

Графічні пристрої рідко використовуються поодинці. Частішевсього вони об’єднуються в кластер того або іншого роду, який розрахований наобслуговування множини користувачів. Існують три типи основних варіантівконфігурації такого кластера.

Перша конфігурація складається з мейнфрейму (mainframe) імножини графічних пристроїв (рис.1).


/>

Рис. 1. Мейнфрейм с графічними приладами

Графічні пристрої підключаються до мейнфрейму. До нього такожпідключаються і пристрої виводу, такі як принтери і плоттери. Цей підхід до цихпір використовується виробниками автомобілів і кораблів, у яких є великі базиданих, які обробляються централізовано. Хоча є деякі недоліки. Він потребуєвеликих початкових вкладень в апаратне і програмне забезпечення, а такожобслуговування системи, що експлуатується коштує недешево. Обслуговуваннямейнфрейму завжди включає в себе розширення системної пам’яті і жорсткогодиску, що для мейнфрейму обходиться значно дорожче, ніж для невеликихкомп’ютерів. Крім того, оновлення операційної системи також є непростоюзадачею. Програми CAD/CAM/CAE потребують частої заміни в зв’язку з виходомнових, більш потужних версій і альтернатив.

Друга конфігурація складається з автоматизованих робочихмісць проектувальника (робочих станцій — workstations), об’єднаних в мережу(рис. 2).

/>

Рис. 2. Робочі станції, об’єднані в мережу

До тієї ж мережі підключаються пристрої виводу — плоттери іпринтери. Робоча станція — це графічний пристрій з власними обчислювальнимиресурсами. Продуктивність робочих станцій збільшується вдвічі кожен рік призбереженні їх ціни. Даний підхід володіє ще й іншими перевагами. Користувачможе працювати з будь-якої станції мережі, вибираючи її у відповідності зісвоєю задачею, причому системні ресурси не будуть залежати від задач іншихкористувачів. Ще одна перевага — це відсутність необхідності в крупнихпервинних вкладеннях. Кількість робочих станцій і програмних пакетів можезбільшуватися поступово, по мірі зростання потреб в ресурсах CAD/CAM/CAE.

Третя конфігурація аналогічна другій за винятком того, щозамість робочих станцій використовуються персональні комп’ютери з операційнимисистемами Windows 98 та ХР. Конфігурації на базі персональних комп’ютерівпопулярні в невеликих компаніях, особливо якщо продукти, що випускаютьсяскладаються з невеликої кількості деталей обмеженої складності, а також вкомпаніях, що використовують системи CAD/CAM/CAE головним чином для побудовикреслень.

7.    Блочно-ієрархічний підхід до проектування складних комп’ютернихсистем

Проектування технічного об'єкта зв'язане із створення,перетворенням і представленням у прийнятій формі образу цього об'єкта. Образоб'єкта чи його складових частин може створюватися в уяві людини в результатітворчого процесу чи генеруватися по деяких алгоритмах у процесі взаємодіїлюдини й ЕОМ. У будь–якому випадку проектування починається при наявностізавдання на проектування, що відбиває потреби суспільства в одержанні деякоготехнічного виробу. Завдання представляється у виді тих чи інших документів і євихідним (первинним) описом об'єкта. Результатом проектування, як правило,служить повний комплект документації, що містить достатні даны для виготовленняоб'єкта в заданих умовах. Ця документація являє собою остаточний опис об'єкта.

Проектована система розчленовується на ієрархічні рівні. На вищомурівні використовується найменш деталізоване представлення, що відбиває тількизагальні риси й особливості проектованої системи. На наступних рівнях ступіньдетальності розгляду зростає; при цьому система розглядається не в цілому, аокремими блоками.

При блочно–ієрархічному підході до проектування складна задачавеликої розмірності розбивається на послідовно розв'язувані групи задач малоїрозмірності, причому усередині груп різні задачі можуть вирішуватисяпаралельно. На кожнім рівні існують свої представлення про систему й елементи.Те, що на більш високому i–му рівні називалося елементом, на наступному (i–1)–мурівні стає системою. Часто елементи самого нижчого з рівнів називають базовимичи елементами компонентами.

При проектуванні складних систем іноді приходиться оперуватиописами, у яких одночасно представлені два ієрархічних рівні, у цьому випадкузастосовують терміни система, підсистема й елементи.

На нижчому рівні проектуються принципові схеми, елементами яких єЛЕ – логічні елементи. На наступному рівні проектуються функціональні схеми,для яких базовими елементами є ФВ – функціональні вузли. Далі створюютьсяструктурні схеми з функціональних пристроїв (ФПР), які складають функціональнийкомплекс (ФК).

Таким чином, ієрархічні рівні являють собою рівні опису об'єктів,які розрізняються ступенем детального відображення властивостей об'єкта. Інакшеїх називають горизонтальними рівнями чи рівнями абстрагування. Сукупністьописів деякого рівня разом з постановками задач і методів одержання цих описівназивають ієрархічним рівнем проектування.

На горизонтальних рівнях існують групи задач, зв'язані зпроектуванням схем, конструкцій, технології. Ці групи задач разом звикористовуваними для їхнього рішення моделями, методами, формами документаціїназиваються аспектами проектування (іноді аспекти проектування називаютьвертикальними рівнями проектування).

8.    Класифікація параметрів об’єктів проектування

Параметр – це величина, що характеризує властивості аборежими роботи об’єкту. Серед параметрів об’єктів проектування виділяютьпоказники ефективності, які являються кількісною одиницею ступеню відповідностіоб’єкта, його цільового призначення.

Показники ефективності поділяють на показники:

-         виробництва

-         надійності

-         вартості

-         маси

-         габаритів

-         точності

Термін показник ефективності часто використовують на високихієрархічних рівнях проектування. Вихідні параметри – це показники якості, пояких можна робити висновки про правильність функціонування системи. Вихідніпараметри залежать як від властивостей елементів, так і від особливостейзв’язків елементів один з одним в залежності від структури або конфігураціїсистеми. Внутрішні параметри – це параметри елементів. Зовнішні параметри – цепараметри зовнішні по відношенню до об’єкта, середовища, яке впливає на йогофункціонування.

На кожному ієрархічному рівні вихідні параметрихарактеризують властивості системи, а внутрішні параметри – властивостіелементів. При переході до нового рівня внутрішні параметри можуть стативихідними і навпаки.

Об’єкти при такому розгляданні слід називати дискретнимописом або дискретними об’єктами. Якщо на даному рівні розглядання враховуютьсяреальні значення внутрішніх параметрів, то об’єкт називається об’єктом знеперервним описом.

Для дискретних об’єктів основна задача – задача синтезуструктури. Для неперервних об’єктів основні результати одержуються при рішеннізадачі параметричної оптимізації.

/> - векторвихідних параметрів

/> - векторвнутрішніх параметрів

/> - векторзовнішніх параметрів

/>           (1)

(1) – вигляд функціональної залежності, яка визначається структуроюсистеми.

9.    Математичні моделі об’єктів проектування

Існують два підходи до верифікації проектних процедур: аналітичнийі чисельний.

Аналітичний підхід заснований на використанні формальних методівдоказу відповідності двох порівнюваних описів. Для реалізації аналітичногопідходу необхідно в рамках деякої формальної системи установити мовупредставлення проектних рішень і правила перетворення пропозицій і конструкційцієї мови, потрібно розробити алгоритми цілеспрямованого застосування правилдля приведення порівнюваних варіантів до виду, по якому можна зробити висновокпро наявність чи відсутність відповідності цих варіантів. В даний час класоб'єктів, для яких удається реалізувати аналітичний підхід обмежений.

Чисельний підхід заснований на математичному моделюванні процесівфункціонування проектованих об'єктів. Моделювання— це дослідження об'єкташляхом створення його моделі й оперування нею з метою одержання корисноїінформації про об'єкт. При математичному моделюванні досліджується математичнамодель (ММ) об'єкта.

Математичною моделлю технічного об'єкта називається сукупністьматематичних об'єктів (чисел, скалярних перемінних, векторів, матриць, графів іт.п.) і єднальних їхніх відносин, що відбиває властивості моделюючоготехнічного об'єкта, що цікавлять інженера-проектувальника. Математична модель,що відбиває поводження моделюючого об'єкта при заданих зовнішніх впливах, щозмінюються в часі, називається імітаційною.

При конструюванні необхідно визначити насамперед геометричні ітопологічні властивості об'єктів: форму деталей і їхнє взаємне розташування вконструкції. Ці властивості відображаються за допомогою структурнихматематичних моделей, що можуть бути виражені рівняннями поверхонь і ліній,системами нерівностей, графами, матрицями інциденцій і т.п.

При функціональному проектуванні моделюють стан чи процеси —послідовності змінюючих друг друга станів об'єкта. Таке моделюванняздійснюється за допомогою функціональних математичних моделей. Типова формафункціональних ММ— система рівнянь, що виражає взаємозв'язок між фазовими(характеризують стан об'єкта), зовнішніми (характеризують стан зовнішньоїстосовно об'єкта середовища) і незалежними перемінними, якими можуть бути час tі просторові координати. Рішенням системи рівнянь є залежності елементіввектора фазових перемінних, що представляються у виді сукупності графіків чи утабличній формі.

10.           Різновидності проектних процедур при підготовці та веденні проекту

Процедури структурного синтезу по характеру проектованого об'єктаподіляються на синтез схем (принципових, функціональних, структурних,кінематичних і ін.), конструкцій (визначення геометричних форм, взаємногорозташування деталей), процесів (технологічних, обчислювальних і ін.),документації (креслень, пояснювальних записок, відомостей і ін.). Основніпроцедури параметричного синтезу — оптимізація номінальних значень параметрівелементів і їхніх допусків. Важлива задача призначення технічних вимог напараметри об'єкта, розв'язувана при зовнішньому проектуванні, віднесена дозадачі оптимізації допусків. Ідентифікація моделей полягає в розрахунку параметрів,які використовуються у ММ. Для процедур оптимізації, як правило, потрібновиконання великого обсягу обчислень за допомогою складних програмнихкомплексів. В окремих випадках задовільні результати параметричного синтезувиходять на основі спрощених методик, подібних до розрахункових методикнеавтоматизованого проектування.

На рис. 1 представлена одна з можливих класифікацій проектнихпроцедур.

Детермінована верифікація може бути спрямована на виявленнявідповідності структур об'єктів, заданих двома різними описами (структурнаверифікація), чи значень вихідних параметрів (параметрична верифікація).Параметрична верифікація може виконуватися по повній сукупності параметрів чипо їхній частині, в останньому випадку розрізняють верифікацію статичну, динамічну,у частотній області.

Статистичний аналіз призначений для одержання статистичних зведеньпро вихідні параметри при заданих законах розподілу параметрів елементів.

Результати статистичного аналізу можна представляти гістограмами,оцінками числових характеристик розподілів вихідних параметрів.

/>

Рис. 1. Класифікація проектних процедур

Аналіз чутливості полягає в розрахунку коефіцієнтів чутливостівихідних параметрів yj змінам параметрів елементів (чи зовнішніхпараметрів) xi.

Розрізняють абсолютний і відносний коефіцієнти чутливості:

/>

де /> та /> - номінальні значення параметрів/> і /> відповідно.

Задачі, у яких дослідження властивостей об'єкта зводиться дооднократного рішення рівнянь моделі при фіксованих значеннях внутрішніх ізовнішніх параметрів, називаються задачами одноваріантного аналізу. Задачі, щовимагають багаторазового рішення рівнянь моделі при різних значеннях внутрішніхі зовнішніх параметрів, називаються задачами різноманітного аналізу.

11.           Процеси управління проектом (ініціалізації, планування, виконання,аналіз, управління, завершення).

Управління проектом – це процес планування організаційуправління задачами і ресурсами, які направлені на досягнення визначеної мети вумовах, які обмежені в часі і що мають ресурси і значення вартості робіт. Вкожному проекті є специфічні для кожної прикладної області процеси.

Управління проектами можна поділити на виконання наступнихпроцесів:

1.                процес ініціалізації

2.                процес планування

3.                процес виконання

4.                процес аналізу

5.                процес управління

6.                процес завершення

перераховані процеси тісно взаємодіють між собою і на різнихстадіях будь-якого проекту вони реалізуються з різною інтенсивністю.

Взаємозв’язок основних груп процесів:

/>

Сутністю процесів ініціалізації являється прийняття рішеньпро управляючий перехід з однієї фази в іншу. Процеси планування призначенізабезпечувати всебічну розробку планів планування проектів.

Процеси аналізу включають в себе аналіз як плану, так івиконання проекту. Аналіз плану повинен відповідати на питання про те,наскільки план реалізації проекту задовольняє вимогам, а також очікуваннямучасників проекту. Результатом є оцінка показників плану учасниками даногопроекту і групою управління проекту.

Під процесом виконання проекту розуміють процеси реалізаціїствореного плану. Процес управління виконання проекту включає в себе розробку іреалізацію рішень про необхідні управляючі впливи, які мають за свою метууспішність реалізації проекту.

Процеси завершення проекту мають за мету забезпеченнявпорядкованого завершення проекту, включаючи закриття підписання контрактів востаточні розрахунки, документальне оформлення всього проекту.


12.           Особливості проектування інформаційних систем. Стадії та етапипроектування

Проектування як процес, що розвивається в часі, поділяють настадії, етапи, проектні процедури й операції.

Стадії проектування.

При проектуванні складних систем виділяють стадії напередпроектних досліджень, технічного завдання і технічної пропозиції, ескізного,технічного, робочого проектів, іспитів і впровадження.

На стадії науково–дослідних робіт (НДР) – наперед проектнихдосліджень, технічного завдання і технічної пропозиції – на підставі вивченняпотреб суспільства в одержанні нових виробів, науково–технічних досягненьпромисловості, наявних ресурсів визначають призначення, основні принципипобудови технічного об'єкта і формулюють технічне завдання (ТЗ) на йогопроектування.

На стадії ескізного проекту дослідно–конструкторських робіт (ДКР)перевіряються коректність і реалізаційність основних принципів і положень, щовизначають функціонування майбутнього об'єкта, і створюється його ескізнийпроект.

На стадії технічного проекту виконується всебічне пророблення всіхчастин проекту, конкретизуються і деталізуються технічні рішення.

На стадіях робочого проекту, дослідів і упровадження формуєтьсявся необхідна документація для виготовлення виробу. Далі створюється івипробується досліджувальний зразок чи пробна партія виробів, за результатамиіспитів вносяться необхідні корективи в проектну Документацію, після чогоздійснюється впровадження у виробництво.

Етапи проектування.

Етап проектування – частина процесу проектування, що включає всебе формування всіх описів об'єкта, що вимагаються, які відносяться до одногочи декількох ієрархічних рівнів або аспектів. Часто назви етапів збігаються зназвами відповідних ієрархічних рівнів і аспектів. Так, проектування технологічнихпроцесів розбивають на етапи розробки принципових схем технологічного процесумаршрутної технології, операційної технології й одержання керуючої інформаціїна машинних носіях для програмно–керованого технологічного обладнання.

Проектні процедури.

Складові частини етапу проектування називають проектнимипроцедурами. Проектна процедура – частина етапу, виконання якої закінчуєтьсяодержанням проектного рішення. Кожній проектній процедурі відповідає деяказадача проектування, розв'язувана в рамках даної процедури.

Проектна операція.

Більш дрібні складові частини процесу проектування, що входять доскладу проектних процедур, називають проектними операціями.

Приклади проектних процедур: оформлення креслення, виробу,розрахунок параметрів підсилювача, вибір типової конструкції для побудовиелектродвигуна. Приклади проектних операцій: креслення типового графічногозображення (зубцюватого зачеплення, рамки креслення і т.п.), рішення системиалгебраїчних рівнянь які описують статичний стан підсилювача, розрахунокпоказників ефективності чергового варіанта побудови електродвигуна.

Таким чином, поняття рівня й аспекту відносяться до структуруванняпредставлень про проектований об'єкт, а поняття етапу – до структуруванняпроцесу проектування.

 

13.           Оцінка якості та ефективності проектування інформаційної системи

Проектування ІС є особливо важливиметапом, адже (саме тоді закладаються її базові характеристики (споживчівластивості), найголовнішими серед яких є якість і надійність. Це означає, щоІС у процесі свого функціонування має забезпечити:

— інформаційні потреби користувачів;

— адекватність ІС реальнимінформаційним і технологічним процесам ОУ;

— високу економічну ефективність.

Споживчі властивості ІС виражають:

— функціональна повнота. Відображаєрівень задоволення інформаційних потреб користувачів — осіб, які приймаютьрішення (ОПР), та рівень автоматизації управлінських робіт на заданому ОУ;

— своєчасність. Забезпечуєтьсяможливістю своєчасного здобуття потрібної інформації;

— функціональна надійність. Відображаєнадійність інформаційного, програмного, технічного та ергономічного забезпеченьпід час оброблення даних;

— адаптивна надійність. Виражається увластивості системи виконувати свої функції при їх зміні під впливомнавколишнього середовища (зміна ресурсів, структури інформаційно-обчислювальноїсистеми та ін).

Під час розроблення ІС слідураховувати, що інформаційні потреби користувача залежать від рівня структуриуправління, на якому він знаходиться.

Перший, найнижчий, рівень (управліннядільницею, робочим місцем) — оперативне управління. Саме таким є управлінняпроцесом випуску продукції. Суть його полягає в тому, що інженерно-технічнийперсонал під час управління виносить оперативні рішення, які визначаютьсянабором різноманітних чітко визначених правил. Наприклад, прийняття рішеннящодо збільшення запасів матеріалів, якщо їхній рівень стає нижчим відустановленого.

Другий рівень стосується технічного абоадміністративного втручання (управління цехом). Працівники цього рівня можутьприймати як регламентовані, так і нерегламентовані рішення. Управліннябудується на основі застосування методів моделювання процесів.

На цих рівнях прийняття управлінськихрішень про виконання задач ІС повинно бути добре структурованим, а також маютьбути задані правила вироблення рішень для можливих ситуацій, крім аварійних.

На третьому рівні реалізуєтьсястратегічне управління, що є функцією вищого управлінського персоналу. Процесприйняття рішень нерегламентований, тому особливо важливою для нього єдовідкова функція ІС. Керівники системи управління, які не володіютьформальними методами програмування, можуть використовувати мову запитів длядоступу до інформації, що зберігається у файлах, не вдаючись до посередництватехнічного персоналу. Тому під час проектування ІС слід ураховувати вимоги,пов'язані з функціями управління об'єктом, які вона має задовольняти:

— релевантність (лат. relevant —суттєвий, доречний). Одержувана інформація (мусить бути відповідною запитамбудь-якій ОПР (директора, майстра та ін.). Існують відмінності між даними йінформацією. Інформація — це дані, релевантні споживачеві;

— управління за відхиленнями. Це непотребує значної кількості детальної інформації. ОПР повинні бути поінформованіпро критичні чинники, що впливають на результати підприємства (фірми);

— точність. Дані, на основі якихформується інформація, мають бути адекватними і відображати поточний стан ОУ(не застарілі);

— своєчасність. Інформація має бутиподана тоді, коли вона потрібна користувачеві;

— пристосованість. Система повинназадовольняти різні запити користувача. Наприклад, запит підсумковий (про обсягзбуту продукції), запит детальний (про обсяг збуту продукції за споживачами).

Ефект від упровадження ІС може бутисоціальним, технічним та економічним.

Соціальний ефект характеризується впливомавтоматизації на роботу працівників апарату управління,інформаційно-обчислювального центру (ІОЦ), а також на членів суспільства,соціальне обслуговування яких поліпшується з упровадженням ІС.

Технічний ефект характеризуєтьсяшвидкодією виконання певних операцій, збільшенням продуктивності машин, системтощо.

Економічний ефект оцінюєтьсяекономічним ефектом протягом року, економічною ефективністю (економією протягомроку), коефіцієнтом економічної ефективності, одноразовими і капітальнимивитратами, терміном окупності.

Економічний ефект протягом року виражаєфактичну економію порівняно з витратами на створення ІС:

/>

де Е — економічна ефективність ІС, щоскладається з прямої Eпр та побічної Eп ефективностей,тобто Е = Епр + Еп, причому Епр = С0 – С1. Тут С0 — вартісні витрати обробленняданих за існуючим варіантом; С1 — вартісні витрати за пропонованим у проекті ІСваріантом оброблення даних.

У наведеному вище виразі економічногоефекту протягом року Ен — нормативний коефіцієнт ефективності (за галуззюнародного господарства); К — сума одноразових і капітальних витрат, причому

/>

де Кп.в — передвиробничі витрати, пов'язаніз проектуванням ІС; Кв — капітальні витрати на придбання, транспортування,монтаж, налагодження обчислювальної техніки (ОТ) та допоміжного обладнання.


14.           Розрахунок параметрів мережевого графіка. Правила побудовимережевого графіка

Мережевий графік складається з елементів двох видів — робіт іподій, і дозволяє в наочній формі представити структуру проекту з поглядувхідних у нього робіт.

Іншими словами, мережевий графік відображає взаємозв'язки міжроботами у середині проекту і порядок їхнього виконання.

З математичної точки зору він є спрямованим графом, у якомукожна робота представляється орієнтованою дугою, а кожна подія — вершиною(вузлом). Кожна подія визначається як момент часу, коли завершується однаробота (чи група робіт) і починається інша. Будь-яка робота, включена вмережевий графік, вважається описаною (заданої), якщо зазначені номери подій,між якими вона укладена, і її тривалість.

Сформулюємо основні правила побудови мережевого графіка.

·         Кожна робота представляється однієї і тільки однією дугою, тобтожодна робота не повинна з'являтися в графіку двічі. При цьому будь-яка робота вразі потреби може бути розбита на дві чи більш частин, кожної з який будевідповідати своя дуга. Наприклад, програмування модуля можна представити якдвох робіт: уведення тексту програми і її налагодження.

·         Ні одна пара робіт не повинна визначатися однаковими початковою ікінцевою подіями (у противному випадку дві різні роботи будуть ідентифікованіоднаково). Можливість такого неоднозначного завдання робіт існує в тихвипадках, коли дві (чи більш) роботи можуть виконуватися одночасно.

·         Ні одна подія не може відбутися доти, поки не будуть закінчені усівхідні в нього роботи.

·         Ні одна робота, що виходить з даної події, не може починатисядоти, поки не відбудеться дана подія

Мережевий графік дозволяє по-перше оцінити (визначити)тимчасові характеристики проекту і вхідних у нього робіт. У цьому відношеннінайбільш важливе значення в побудові плану проекту мають так називані критичніроботи.

Робота вважається критичню, якщо затримка її початкуприводить до затримки терміну закінчення проекту в цілому. Некритична роботавідрізняється тим, що проміжок часу між її раннім початком і пізнім закінченнямбільше її фактичної тривалості. Іншими словами, будь-яка некритична робота маєрезерв часу.

Критичний шлях являє собою безупинну послідовність критичнихробіт, що зв'язує вихідні і завершальні події мережі (мережевого графіку).

15.           Технологічна операція проектування, технологічна мережапроектування

Технологічна операція проектування

Технологія проектування ІС — створенняабо модернізація її проекту на основі використання методів і засобівпроектування.

Основою технології проектування ІС єтехнологічний процес — пов'язана з розробленням її проекту діяльність колективуспеціалістів, яка має задовольняти потрібні споживчі властивості й умовиефективності при використанні відповідних засобів проектування та виділенихресурсів.

На кожній стадії (етапі) проектування(передпроектне обстеження, створення технічного і робочого проектів,упровадження, модернізація та супровід) існує своя технологія його проведення звідповідними технологічними процесами, що відображають особливості виконанняпроектних робіт саме на цій стадії.

Через те що у процесі проектування ІСзастосовуються різні засоби, технологія проектування має бути формалізована.Доцільно для кожного засобу створювати технологію його використання припроектуванні ІС, побудовану за формалізованим каноном. Тоді розробник ІС можекористуватися будь-якими засобами проектування. Основою для формалізації єтехнологічна операція (ТО) проектування — відносно самостійний фрагменттехнологічного процесу, в якому визначено вхід (V), вихід (W), перетворювач(П), ресурси (R) і засоби (S).

Графічна інтерпретація ТО може бутиподана так:

/>

Документи (D) — фіксують факти, умови,вимоги, кількісні та якісні параметри.

Параметри (Р) — це характеристика,умови або певні обмеження проектної системи. Наприклад, обсяг фінансування,виділений на проектування системи; календарна доба проектування; площа,виділена під обчислювальний центр (ОЦ); кількість працюючих на ОУ та ін.

Універсум (U) — повний перелік можливихзначень певного компонента технічного забезпечення або обсяг знань про нього.Універсум може містити перелік та опис СУБД, перелік та характеристики ТПРтощо.

Програма (G) — програмні рішення зреалізації заданої функції управління або з оброблення даних.

Перетворювач (П) — методика,формалізований або машинний алгоритм перетворення входу ТО на її вихід.

Ресурси (R) — нормовані значеннятрудових, матеріальних, технічних (машинних) ресурсів, необхідні для виконанняперетворювача за допомогою відповідних засобів проектування (S).

Засоби проектування — ТПР, ППП, типовіпроекти ІС, інструментальні засоби проектування.

Усю сукупність перетворювачів, щовизначають зміст відповідних ТО для створення ІС, можна поділити на кількавеликих класів: пошук і вибірка інформації, створення універсальнихуніверсумів, управління метаданими, вибір загальносистемних проектних рішень,використання інструментальних засобів проектування, параметризація компонентівІС, перетворення алгоритмів і програм, проведення контролю, формалізаціярозрахунку показників.

Технологічна мережа проектування

Реальний процес проектування ІСвідображається в технологічній мережі проектування.

Технологічна мережа проектування (ТМП)— взаємопов'язана за входом і виходом послідовність ТО проектування, виконанняяких має забезпечити створення проекту ІС.

Складанню ТМП передує ознайомлення зекономічним ОУ, що дає змогу одержати загальне уявлення про нього, сформулюватиосновні цілі та задачі проектування, визначити перелік основних комплексівробіт, у тому числі ТО.

Проектування ІС — складний процесроботи багатьох виконавців, що включає багато різноманітних робіт і потребуєсуворої впорядкованості, певної послідовності та планомірності їх виконання.

Найпоширенішим методом планування йуправління розробленням і впровадженням проекту є система планування мереж тауправління — СПУ (РЕRТ), за допомогою якої можна отримати уявлення про всю ТМП,що забезпечує найраціональнішу послідовність проектних робіт.

Порядок виконання робіт зі створення ІСподається у вигляді графа мережі, який включає детальний опис проектування імістить багато операцій (робіт).

Збільшений граф мережі за стадіями йетапами проектування дає змогу простежити розвиток системи від початку робіт зїї створення до введення в експлуатацію. Його параметри обчислюють на ЕОМ іззастосуванням спеціального ППП.

Застосування графіків мереж дляорганізації управління процесом проектування ІС дає змогу визначити йогозагальну трудомісткість і на основі існуючих нормативів з'ясувати потрібнукількість ресурсів на виконання проектних робіт. Календаризація графіка мережіздійснюється на основі наявності трудових і технічних ресурсів. Для цьогорозробляють календарний графік для виконавців з урахуванням застосовуваних нимитехнічних засобів у процесі проектних робіт.

Визначення критичного шляху і резервівза ТО дає змогу контролювати виконання проектних робіт, оперативно керуватипроцесом проектування, перерозподіляючи роботи між виконавцями-розробникамисистеми або навпаки (виконавців між роботами) з метою створення проекту ІС усуворо встановлені терміни.

Використання сучасних засобівавтоматизації проектування ІС допускає оптимізацію графіка мережі, що значноскорочує терміни створення проекту, знижує витрати праці на його розроблення.

Отже, СПУ для організації процесупроектування ІС вказує на те, що під час роботи з ТМП може бути використанийматематичний апарат.

Якщо в ТМП у жодній ТО незастосовуються засоби проектування, тобто всі подані в ній операції виконуютьсявручну, то таку мережу називають канонічною ТМП, яка відображає процесстворення ІС для конкретного ОУ. У ній цей процес подається на найнижчому рівнідекомпозиції і є базою для обґрунтування застосування та розроблення різнихзасобів проектування (ТПР, ППП тощо).

Якщо до канонічної ТМП застосуватиметод композиції, виділяючи в ній певні фрагменти, то для кожного з них можнавизначити спільні вхід, вихід і синтезувати перетворювач, тобто збільшити ТО.За допомогою таких ТО створюють засоби, які дають змогу автоматизувативиконання проектних робіт у межах виділених фрагментів. Відбувається збільшенняТМП, вона стає коротшою, виникає можливість утворення САПР ІС, що автоматизуєвесь процес її створення і є узагальненим перетворювачем, на вході якого поданоматеріали обстеження об'єкта, вимоги до нової системи управління та ресурсипроектування, а на виході формується потрібний проект ІС.

Використовуючи канонічну мережупроектування, можна побудувати ТМП, орієнтовані на певні категоріїспеціалістів, керівників, аналітиків, програмістів та ін. У таких мережахдокладно описуються ділянки, які їх цікавлять, а інші призначаються длязбільшення.

Канонічна мережа проектування може бутиосновою для порівняння двох і більше альтернативних ТМП. Наприклад, існують двіТМП ІС для ОУ. З метою вибору кращої порівнюють ресурси (вартісні, трудові) таїх проектування й еквівалентність за здобутим результатом.

Отже, процес проектування ІС можнаформально описати за допомогою ТМП. Якщо відомо повний набір ТО, потрібних длястворення відповідного проекту, то існує також формалізований алгоритм побудовиТМП.

Серед вихідної множини ТО Т = {Тi} єальтернативні сукупності їх, що ведуть до створення сукупності альтернативнихТМП, з якої слід вибрати конкретну, що відповідала б умовам вартості,трудомісткості та ін.

еще рефераты
Еще работы по информатике, программированию