ISSN 0236-235X (P)
ISSN 2311-2735 (E)

Публикационная активность

(сведения по итогам 2017 г.)
2-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,500
2-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,405
Двухлетний импакт-фактор РИНЦ с учетом цитирования из всех
источников: 0,817
5-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,319
5-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,264
Суммарное число цитирований журнала в РИНЦ: 6012
Пятилетний индекс Херфиндаля по цитирующим журналам: 404
Индекс Херфиндаля по организациям авторов: 338
Десятилетний индекс Хирша: 17
Место в общем рейтинге SCIENCE INDEX за 2017 год: 527
Место в рейтинге SCIENCE INDEX за 2017 год по тематике "Автоматика. Вычислительная техника": 16

Больше данных по публикационной активности нашего журнале за 2008-2017 гг. на сайте РИНЦ

Вход


Забыли пароль? / Регистрация

Добавить в закладки

Следующий номер на сайте

4
Ожидается:
16 Декабря 2018

Исследовательское проектирование сложных объектов: от моделей жизненных циклов к с–технологиям

Статья опубликована в выпуске журнала № 1 за 2000 год.[ 22.03.2000 ]
Аннотация:
Abstract:
Авторы: Валькман Ю.Р. () - , ,
Количество просмотров: 13849
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (1.43Мб)

Размер шрифта:       Шрифт:

Предлагаемая вниманию читателей статья продолжает изложение результатов исследований, опубликованных, в частности, в [1–6].

Жизненные циклы сложных изделий: определение, цели построения и использования

Развитием средств, методов, технологий его создания и эксплуатации, с одной стороны, происходит все большая детализация этапов жизненных циклов (ЖЦ), в частности его конструирования, с другой – расширение ЖЦ, учет все больших объемов информации, знаний, данных о его изготовлении и функционировании при его проектировании.

Рис. 1. Стадии ЖЦ изделий

·   Первый фактор эволюции техники и технологий постепенно привел к выделению (в процессах разработки новых изделий) операций исследовательского проектирования и формированию на их базе отдельного этапа ЖЦ. И в настоящее время зарождается новое прикладное научное направление – исследовательское проектирование (ИП) сложных объектов. Эта фаза ЖЦ проектирования сложного изделия – начальная. Целью соответствующих операций является разработка обоснованного технического задания на конструирование нового изделия современной техники. Операции ИП – процессы обоснования целесообразности и эффективности его создания.

·   Второй фактор научно-технического прогресса привел к использованию в проектировании новой методологии, названной за рубежом Concurrent Engineering (параллельное или совмещенное проектирование) [7].

На рисунке 1 представлены стадии ЖЦ сложных изделий. На рисунке 1а показана организация жизненного цикла изделия при последовательной технологии, а на рисунке 1б – ЖЦ изделия при параллельной технологии. Тем самым обосновано название технологии. В [9] декларируется повышение качества изделий, сокращение модификаций конструкций изделия на стадиях его изготовления (в 2-3 раза) и экономия времени от идеи до рынка (на 25-50%) при использовании С-технологии.

В качестве сложных технических объектов (здесь сложных изделий или объектов) можно рассматривать современный корабль или самолет. Они  представляют собой соединение сложных многоцелевых систем, функционирующих, прежде всего за счет многофункционального взаимодействия, энергетической, электрической, электромеханической, радиотехнической, навигационной и других подсистем, управляемых как вычислительными устройствами, так и человеком.

Приведем основные особенности таких изделий, условно ограниченных в пространстве и времени совокупности технических средств, имеющих единое целевое назначение, а также следующие признаки:

·   по составу (архитектуре) – большое (как правило, изменяющееся), число элементов, организованных в виде устройств входа (воздействие внешней среды), процессора (собственно элементов системы) и устройств выхода (воздействия на внешнюю среду);

·   по связям между элементами (структуре) – сложность и разнообразие изменяющихся во времени качественно и количественно прямых и обратных связей, чаще всего имеющих иерархическую организацию;

·   по управлению (функционированию) – обязательное наличие в структуре собственно объекта какой-либо подсистемы, минимизирующей рассогласование между заданными (желаемыми) и действительно реализованными выходами;

·   по поведению (целям) – обязательное наличие единой целевой функции, реализуемой в некотором (как правило, ограниченном) множестве операций с наложением системы ограничений.

Рис. 2. Общая схема жизненного цикла объекта новой техники

Рис. 3. Детальная схема ЖЦ с отображением малого цикла

Преобразование сложного изделия во времени происходит в рамках ЖЦ, объединяющих три крупные фазы [13]: проектирование по техническому заданию (Т3), постройку и программированную эксплуатацию (ПЭ). На рисунках 2 и 3 представлены схемы структур жизненных циклов объекта новой техники. На рисунке 2 показано, что общая тенденция ЖЦ заключается в минимизации временных затрат на первые два этапа, и в максимизации сроков эксплуатации сложного объекта. Для обеспечения этого необходимо при его проектировании учитывать условия и факторы его функционирования. В этом и заключается основная идея программированности эксплуатации. Прежде всего каждый новый вид техники проектируется и создается для функционирования во взаимодействии с другими видами техники, образуя единую систему. Подробно о технологии построения и использования программированных ЖЦ сложных объектов см. [10-13]. На рисунке 3 детальная схема ЖЦ демонстрируется с отражением малого ЖЦ.

Таким образом, понятие ЖЦ в приложении к техническим объектам возникло в связи с необходимостью интеграции процессов проектирования, изготовления и использования сложных технических систем, с одной стороны, и развитием системного подхода как методологической основы анализа и синтезе технических систем – с другой. Целью введения этого понятия можно считать объединение различных технологий, связанных с процессом существования объекта, в единую метатехнологию, в которой определены законы преобразования ролевых функций компонентов локальных технологий.

 Эта основная интегральная цель делится на следующие подцели:

Ø        разделение обобщающего процесса на основные этапы (фазы);

Ø        обеспечение непрерывности фаз в рамках обобщающего процесса;

Ø       определение основных характеристик фаз процесса;

Ø        исследование взаимного влияния этапов друг на друга;

Ø        использование интегрального критерия эффективности ЖЦ (функционала от частных критериев фаз);

Ø        обеспечение управления реализацией фаз ЖЦ.

Возможность управления и интеграции обусловили создание программируемых ЖЦ.

В [12] дано следующее определение ЖЦ применительно к объектам проектирования (ОП): упорядоченная совокупность изменений состояния ОП между начальным и конечным называется ЖЦ ОП. При этом начальное состояние ОП связывается с моментом возникновения замысла (идеи) или начала финансирования процесса его создания; конечное – с моментом его элиминации (прекращения деятельности в связи с физическим или моральным старением, замены, преобразования в качественно новый объект).

Рис. 4. Последовательно-паралллельное представление процессов технологии создания сложного объекта

 

Рис. 5. Модель ЖЦ сложного изделия, используемая в системе МОРЖ

Однако, с нашей точки зрения, в этом определении явно не выделено то, что состояние объекта (по самой сути ЖЦ) изменяется, как правило, дискретно. Жизненный цикл фиксирует наиболее существенные, характерные для конкретного объекта состояния, определяет основные характеристики и их значения в данных состояниях и идентифицирует процессы между двумя последовательными состояниями.

На рисунке 4 дана графическая трактовка последовательно-параллельного представления процессов технологии создания сложного объекта. Таким образом, создание средств автоматизации ИП должно способствовать обеспечению коммуникации :

·   между различными специалистами, занятыми созданием сложных объектов на различных этапах жизненного цикла (по вертикали);

·   различных точек зрения на объект специалистов разных предметных областей на каждом этапе ЖЦ (по горизонтали).

И, как следствие, такие средства обеспечивают:

*  возможности выявления противоречий на самых ранних этапах проектирования сложных объектов;

*  определение целостности, целесообразности, сбалансированности соответствующих проектных и конструкторских решений;

*  способствование принятию компромиссных решений в конфликтных ситуациях.

На рисунке 5 представлена модель ЖЦ сложных изделий, используемая в системе МОРЖ. Построенные и используемые в рамках этого проекта модели обеспечивают поддержку нормированной эксплуатации кораблей с учетом ограничений ресурсов и прогноза технического состояния различных подсистем и агрегатов.

Целесообразно использовать эти модели на самых ранних этапах проектирования сложных изделий.

Анализ построенных ЖЦ позволяет сделать следующие выводы:

¨ разделение ЖЦ на фазы зависит только от принятой точки зрения;

¨ фазы могут быть как достаточно общими, так и весьма детальными;

¨ некоторые этапы декомпозируются намного подробнее, чем другие;

¨ моменты начала и конца ЖЦ также зависят от контекста рассмотрения;

¨ используется построение иерархических структур ЖЦ различных степеней декомпозиции, возможно до уровня детальных операций;

¨ фазы ЖЦ, как и любого процесса, упорядочены во времени, однако продолжительность их, как правило, не фиксируется;

¨ линейная структура и упорядоченность во времени не определяют полностью временную последовательность фаз, существенным аспектом является качество реализации этапов ЖЦ и возможность повторного и циклического выполнения этапов или их фрагментов;

¨ сложные объекты могут иметь множество ЖЦ на разных уровнях декомпозиции со сложными взаимоотношениями.

Жизненные циклы – технологии

Широкое распространение понятия ЖЦ обусловило его частое использование и при проектировании технологий.

Рис. 6 . Модель поведения самолета

Таким образом, ЖЦ процесса является базой для построения технологии в данной предметной области. Естественно, ЖЦ может существовать без технологии. Технология, очевидно, появляется как метасистема по отношению к ЖЦ, когда возникает необходимость и существует возможность управления процессами в данной предметной области. Между различными технологиями возможны иерархические отношения как между обслуживаемыми ими ЖЦ. Тогда технология более высокого уровня выступает в качестве внешней среды по отношению к нижележащим и определяет их характеристики.

Для использования моделей ЖЦ в соответствующих технологиях необходимо перейти к рассмотрению более детальных ЖЦ. На рисунке 6 представлен пример из [14] модели поведения самолета. Эту модель можно считать детализацией фазы 6 общего ЖЦ (см. рис. 5). Такая модель позволяет рассматривать ЖЦ как модели состояний с правилами переходов. И в  [14] выделяются объекты (с использованием идеологии объекта ориентированного анализа и проектирования), производится координация ЖЦ отдельных подсистем и агрегатов и строятся модели действий и/или операций перехода сложного изделия из одного состояния в другое.

Интересно рассмотреть отношения между ЖЦ (локальными и глобальными) и соответствующими технологиями.

Как показывает опыт развития промышленных технологий, правильному проектированию технологических процессов способствует рассмотрение конкретной технологии в рамках некоторой более общей технологии. Обобщающей технологией по отношению к компьютерной технологии ИП, очевидно, будет технология ИП сложного изделия, которая, в свою очередь, является отдельным процессом в технологии проектирования новых изделий. Последняя является отдельной фазой технологии создания сложных объектов, которая есть локальный этап ЖЦ существования изделия. Таким образом, мы получаем иерархическую структуру вложенных технологий. Схема этой структуры представлена на рисунке 1.5.

Таким образом, ЖЦ каких-либо процессов (создания, проектирования, эксплуатации сложных изделий) являются базой для построения технологий в данных предметных областях. Заметим, однако, что если в модели ЖЦ фиксируются только начальные и конечные состояния объекта (и идентифицируются соответствующие фазы), то в технологии определяются и операции, обеспечивающие необходимые преобразования состояний рассматриваемого объекта.

Рис. 7. Система вложенных технологий

Стрелки-дуги на рисунке 7 показывают целесообразность (в соответствии с принципами С-технологии и технологии программированной эксплуатации) использования различных моделей на каждой предыдущей стадии. И в конце концов в процессах ИП строится не только система моделей (или супермодель)  сложного изделия, но и моделей среды его создания, функционирования и  эксплуатации. Фактически строится система имитационного моделирования этих процессов. Заметим (см. [14] и рис. 6), модели технологий создания и функционирования сложных изделий часто являются алгоритмическими. Но многие процессы и операции этих технологий вообще остаются на уровне эвристических. Тогда как в процессах ИП чаще используют [6] формальные аппараты классической математики (дифференциальные уравнения, экспериментально-статистические модели и т.п.). Поэтому проблема симбиоза этих моделей в целостную структуру не является тривиальной. А без синтеза такой структуры на этапах ИП не удается привести корректный анализ последствий принимаемых проектных и конструкторских решений, их влияние на технологичность создания и эксплуатации локальных агрегатов и функционирование сложного изделия в целом. В настоящее время эти решения принимаются в основном на базе опыта проектировщиков и исследователей. На рисунке 7 последовательное влияние принимаемых на различных стадиях ЖЦ решений отражено прямыми стрелками.

Между технологиями может существовать и причинно-следственная связь типа “если..., то...”. Особый интерес в этом отношении представляет анализ известной триады этапов ЖЦ изделий (и вообще любых объектов искусственного происхождения) проектирование – изготовление – использование. Эта триада в обобщенную структуру технологий входит рекурсивно, что является отражением иерархической структуры сложного изделия. Причинно-следственное отношение в данном случае означает, что, с одной стороны, проектные решения, принятые при разработке какого-либо узла, влияют на изготовление (сборку) изделия и его эксплуатацию, с другой стороны, проектируемая технология эксплуатации изделия определяет характеристики технологии его создания. Существенно отметить, что технологичность изготовления отдельной детали не обеспечивает технологичности изготовления изделия, и тем более не гарантирует технологичности его эксплуатации.

Вообще можно ввести некоторую условную шкалу для классификации технологий в зависимости от возможности выбора управляющих воздействий (см. рис. 8) от жестко программируемых (автоматных) процессов, которые, начавшись, продолжаются по заданной программе без каких-либо отклонений, до хаотических, причинно-следственные связи, которых не прослеживаются. Так можно по управляемости выделить следующие классы:

·   программируемая технология (небольшой объем точной входной информации с заранее обусловленными процессами ее переработки);

·   профессионально-техническая технология (большой объем точной входной информации, в значительной мере творческий процесс ее обработки);

·   научно-техническая технология (определенный объем точной входной информации, творческий характер ее обработки);

·   научно-исследовательская технология (неопределенный объем неточной входной информации, творческий характер ее обработки).

Рис. 8. Условная шкала классификации

Естественно, между этими опорными классами технологий находится множество промежуточных классов. При этом если для программируемых технологий характерна жесткая регламентация последовательности и состава процессов и уместным является максимальное использование стандартов, унификации, норм, нормативов и нормалей, то для научно-исследовательских технологий (к которым, естественно, относится ИП) характерна высокая степень неопределенности состава и последовательности процессов и поэтому возможно лишь минимальное применение регламентирующих категорий и процедур, а желательно широкое использование различных методик и рекомендаций. Для технологий научно-исследовательского характера целесообразно применение средств искусственного интеллекта (ИИ) в виде ЭС.

Специфика процессов ИП

Проектирование соответствует информационному процессу, в котором осуществляется преобразование входной информации о проектируемом объекте, состоянии знаний в рассматриваемой области, предыдущем или аналогичном опыте проектирования в выходную информацию в виде проектных документов, выполненных в заданной форме и содержащих проектные решения или результаты проектирования.

Проектирование можно рассматривать как целенаправленную последовательность актов принятия проектных решений, в результате которых осуществляется построение описания проектируемого объекта с заданной степенью детализации.

Проектная деятельность имеет ряд специфических особенностей:

·   Продуктом проектной деятельности является упорядоченная совокупность сведений, служащих знаковой моделью объекта, в момент проектирования реально еще не существующего.

·   Процедуры проектирования реального объекта соответствуют преобразованию его исходного описания в некотором конечном пространстве.

·   Способы преобразования информации при проектировании нельзя отразить в виде математических соотношений, т.е. невозможно построить строгую математическую модель такого процесса преобразования.

·   Ввиду сложности проектируемых объектов на каждом этапе разработки вовлекаются различные специалисты, что придает проектированию характер коллективной деятельности.

·   Проектируемый объект входит в упорядоченную иерархию объектов и, с одной стороны, выступает как часть системы более высокого уровня, а с другой – как система для объектов более низкого уровня. В соответствии с этим процесс проектирования можно разделить на два этапа: внешнего (объект – часть системы более высокого ранга) и внутреннего проектирования (объект – совокупность компонентов).

·   Проектирование, как правило, имеет итерационный многовариантный характер; для принятия проектных решений используются различные научно-технические знания.

Процесс проектирования реализуется в соответствии с определенным планом, который обычно представляется в виде логической схемы (логического графа) построения проекта. Такая схема отображает очередность выполнения основных проектных процедур и операций. Проектная процедура соответствует формализованной совокупности действий, выполнение которых оканчивается принятием проектного решения. Под проектным решением понимается промежуточное или конечное описание объекта проектирования, необходимое и достаточное для рассмотрения и определения дальнейшего направления или окончания проектирования.

Проектная процедура состоит из элементарных проектных операций со строго установленным порядком проектирования. Проектная операция – это действие или формализованная совокупность действий, составляющая часть проектной процедуры, алгоритм которых остается неизменным для ряда проектных процедур. При этом алгоритм проектирования соответствует совокупности предписаний, необходимых для выполнения проектирования.


 Рис. 9. Место интегрировнной модели сложного изделия в системе его проектирования, создания, использования

Характерными чертами процессов исследовательского проектирования сложных объектов являются: значительный уровень неопределенности, источниками которой могут быть неполнота, обобщенность исходных данных, в том числе внутренняя противоречивость, неоднозначность и размытость задания на проектирование, содержащего приближения оценки характеристик объекта в виде числовых диапазонов, а также словесное описание целей, ограничений и условий чисто качественного типа; принципиальные ограничения по точности определения количественных параметров и особенно качественных факторов; отсутствие аналитических зависимостей, уравнений, связывающих проектные параметры и критерии, и, как следствие, расплывчатость представлений об их взаимодействии; изменчивость динамический характер причинно-следственных отношений при проектировании. Эта неопределенность обусловлена сложностью задач, дефицитом информации, лимитом времени на принятие решений. Неточность и неполнота исходных данных вызваны нечетким, недостаточным знанием характеристик новых материалов и комплектующих изделий, свойств технологических процессов, условий эксплуатации новых изделий.

Основная сложность ИП заключается  в том, что проектировщик должен на основании современных данных прогнозировать некоторое будущее состояние, которое возникнет только в том случае, если его прогнозы верны. Кроме этого, коллектив проектировщиков и конструкторов сложных изделий должен добиться, чтобы каждый из многочисленных и разнообразных показателей (параметров), интересующих заказчика обладал двумя свойствами:

*  не выходил за пределы возможностей поставщиков, изготовителей, системы сбыта, комплектующих и т.п. (ни на одном из этапов существования и преобразования изделия – см. ЖЦ выше);

*  был увязан с тем, что ему предшествует, с тем, что за ним следует и с другими, связанными с ним.

Тесные связи между далеко отстоящими друг от друга этапами ЖЦ заставляют проектировщиков широко использовать эвристические методы.

Использование термина исследовательское проектирование подчеркивает тот факт, что по сути рассматриваются процессы аналитического синтеза сложных объектов. Обычно исследование соотносится с анализом, а проектирование – с синтезом. Поэтому в системологии эти операции обычно противопоставляются. Так, в [19] все системные задачи делят на два основных класса – проектирование и исследование.

Задачей исследования систем является накопление знаний о различных свойствах и характеристиках объектов и их систематизация.

Задачей проектирования является исследование накопленных знаний для создания новых объектов, для которых на специфицированные переменные наложены определенные ограничения.

Принципиальное различие между этими задачами состоит в том, что в первом случае создаваемый объект в целом первоначально существует только в виде образа у разработчиков, а во втором – исследуемый объект, процесс реально существует. Поэтому наиболее важной чертой проектирования систем является то, что некоторые параметрически инвариантные ограничения на некоторые конкретные переменные (отображающие свойства и характеристики создаваемого объекта, агрегата, процесса) определяются пользователями. Совершенно иначе обстоит дело с исследованием объектов (систем), где эти ограничения неизвестны, и задача состоит в том, чтобы адекватно их определить с учетом конкретных целей исследований.

Принципы построения исчисления моделей

Для создания компьютерной технологии поддержки "широких и сложных" ЖЦ (соответствующих операций и процессов проектирования, создания и использования) сложных объектов необходима разработка и поддержка в вычислительной среде интегрированной модели изделия. Такая интегрированная модель представляет собой сложно структурированную систему взаимосвязанных локальных моделей не только проектируемых агрегатов и подсистем изделия, но и моделей создания и эксплуатации объекта в целом в рамках соответствующей инфраструктуры.

На рисунке 9 условно представлено окружение этой модели. Создание такой интегрированной модели и ее использование на ранних стадиях ЖЦ проектирования сложных изделий и является общим аспектом С-технологии и идеологии программированной эксплуатации. Однако если цель первой состоит в максимизации совмещения операций других этапов ЖЦ, то цель второй заключается в учете максимума информации, данных, знаний о процессах будущей эксплуатации изделия. И поэтому разработка целесообразной, целостной структуры моделей, синтез-анализ которой производится на всех стадиях ЖЦ изделия, но в большей мере на этапах ИП является критичной при любом подходе.

В [2–5] излагаются принципы построения такой структуры моделей в вычислительной среде и создания соответствующей технологии ее использования в процессах ИП. Теоретико-методологической основой синтеза этой структуры является аппарат построения модельно-параметрического (<М,Р>) пространства  [2, 3]. В [4] рассмотрены принципы построения исчисления обликов сложных изделий с использованием методов прикладной семиотики [20,21]. Здесь предлагается концепция построения исчисления моделей в ИП с применением аппарата логических многообразий [22].

Введем множество L этих формальных систем, используемых в ИП.

Это языки: L1 – арифметики натуральных чисел; L2 – арифметики вещественных чисел; L3 – геометрических образов; L4 – числовых функций дифференциального исчисления; L5 – числовых функций интегрального исчисления; L6 – отношений (в терминах узлов, и ребер) теории графов; L7 – числовых функций дифференциальных уравнений в частных производных; L8 – реляционной алгебры и т.д.

Пусть в ИП используется N формальных аппаратов. Тогда L = .

Представляется важным отметить следующие особенности использования языков Li в ИП.

Каждый из этих формализмов (Li ) имеет, явно и неявно свою систему аксиом Ai. Но при использовании различных формальных аппаратов в ИП сложных объектов к этим системам необходимо добавить систему аксиом, характеризующих проектируемый сложный объект (ACP).

Эти отношения-аксиомы могут и не отражаться на используемом формализме, например на исчислениях вещественных чисел, или операциях элементарной алгебры. Но могут и определять некоторые подклассы используемых аппаратов. Например, нет необходимости применять в операциях ИП аппарат решения дифференциальных уравнений в полном объеме. И тогда ACP  как бы вырезает из данного формального аппарата релевантное подмножество соответствующего Li.

Таким образом, можно ввести множество  = Ai È, где  – множество аксиом, полученных отображением множества ACP в исчисление языка Li.

В каждом языке Li выделяется компонента Ri , которая представляет собой множество Hi правил и алгоритмов вывода новых выражений. Вместе с тем в логических многообразиях явно выделено тело исчисления Ti (см. [22]).

Предметом нашего интереса и являются эти  тела Ti – элементы, которые получаются применением алгоритмов Hi  к выражениям из . Точнее, те элементы тел Ti, которые исследователь считает целесообразным разместить в -пространстве. Обозначаем их . Введем T¢ =. Вполне очевидно, что для всех i = 1, 2, ... N  Ì T¢.  Может показаться, что Ì T¢. Однако в -пространство могут входить модели, которые не выводятся дедуктивными средствами каких-либо исчислений, а, отражая опыт исследователей, являются обобщением его знаний – индуктивной компонентой -пространства. И так как такие модели нельзя относить к каким-либо телам , то в общем случае Ë T, но представляет интерес анализ множества ( - T¢). А для обеспечения возможности его осуществления необходимо T¢ представить в форме -пространства. И эта проблема является центральной в построении исчисления моделей в ИП, точнее их логического многообразия.

Может показаться, что, строго говоря, из-за наличия в -пространстве моделей, не имеющих дедуктивного хвоста к  (соответствующих цепочек вывода от аксиом)  логическим многообразием называть нельзя. Но с позиций -пространства эти модели являются исходными (аксиомами), поэтому мы имеем право говорить об исчислении моделей. Заметим, что и в решении практических задач мы не доводим доказательство какого-либо утверждения до уровня аксиом известных исчислений, а останавливаемся на уровне общеизвестных истин.

Решение проблемы отображения T¢ в  значимо по крайней мере еще по трем причинам.

·    Во-первых, для определения пересечения двух и более тел локальных исчислений Тi ÇTj.

·    Во-вторых, для обеспечения перехода от одних Тi  к другим, или - от одних Li к другим: установление мостиков, указателей,... .

·    В-третьих (как следствие во-первых и во-вторых), для определения причин противоречий, получаемых посредством использования различных формальных аппаратов (Li) в приложении к интерпретации одних и тех же данных.

 
Рис. 10. Условная схема отношений между телами Ti и в логическом многообразии исчислений, используемых в ИП

Фактически для этого необходимо строить изоморфные отображения соответствующих  ® ,  ®  (или Li  ® Lj и Ri ®  Rj). Но для того, чтобы не строить отображение всех Li  ® Lj для различных i и j (их, очевидно, будет N2/2), предлагается строить только изоморфизмы Li ® LMP, число которых равно N. И при появлении в ИП нового, (N + 1)-го формального аппарата и включения его в логическое многообразие необходимо будет только разработка процедур изоморфного отображения LN=1 ® LMP. Здесь под Lмр понимается язык построения -пространства. Его мы называем алгеброй и логикой текстов и контекстов моделей [3,4].

На рисунке 10 представлена условная схема отношений между телами Тi и в логическом многообразии исчислений, используемых в ИП сложных объектов.

Таким образом, язык LMP  позволит не только транслировать различные Li ® Lj, но и склеивать цепочки  дедуктивных выводов. И тогда действительно станет возможным построение T¢=. При этом элементами языка Lмр являются параметры, модели и отношения между ними. Поэтому, вероятно, не все элементы языков Li будут иметь образы в Lмр. И тогда появляется необходимость в текстовом сопровождении соответствующих отображений.

Обозначим систему этих отображений S = {si : Li  ® Lмр}, i=. Для языка Lмр можно определить систему аксиом   Ì Lмр  и построить язык Rмр.

На основании приведенных рассуждений можно показать справедливость следующего вывода.

Любая аксиома из множества Rмр языка Lмр:

(1) представляет собой определение модели (Mj) или параметра (Pi);

(2) принадлежит телу  какого-либо языка Li (i=) или вводится вообще извне (относительно исчислений, используемых в ИП), например в форме требований к функциям сложного объекта, или из стандартных методик.

Соответствующее тело TMP Ì LMP  мы называем -пространством, то есть TMP  = .

Теперь, по аналогии с определением обликов [1] в широком и узком смыслах можно ввести понятие исчислений моделей.

Исчислением моделей в широком смысле (в ИП) в форме логических многообразий будем считать систему CMLM = ({, Hi, } i=, S, AMP, HMP , ), где , Hi,  - локальные формальные системы и исчисления, используемые в ИП (i = 1, ..., N); S = {si : Li  ® Lмр}, i= – система изоморфных отображений языков Li (i=) в язык Lмр; AMP – аксиомы исчисления моделей (языка Lмр); HMP – операции вывода языка Rмр; – модельно-параметрическое пространство.

Исчислением моделей в узком смысле (в ИП) будем называть систему

СМмр = (Амр, Нмр, ).

Все компоненты этого именованного множества были определены выше.

В заключение отметим, что в настоящее время в Институте кибернетики НАН Украины разрабатываются программно-информационный комплекс системы управления базами данных и знаний математических моделей, синтезируемых и анализируемых в процессах ИП. Макетные варианты этой системы проходят апробацию в I Центральном НИИ военного кораблестроения МО РФ (г. С.-Петербург).

Список литературы

1.     Валькман Ю.Р. Исчисление моделей – основа интеллектуализации процессов исследовательского проектирования.// Программные продукты и системы. - 1995. - №4 - С.18-23.

2.     Валькман Ю.Р. Модельно-параметрическое пространство – представление знаний об исследуемых процессах и объектах.// Сб. научн. тр. V Национальной   конф. с международ. участием: Искусственный интеллект — 96 (КИИ-96) в 3 т. - Казань, 1996. - С.229-304.

3.     Валькман Ю.Р. Основные концепции построения аппарата исчисления моделей в исследовательском проектировании сложных объектов// Нац. конф. с международ. участием: Искусственный интеллект-94.- В 2 т. - Рыбинск, 1994. - Т. 2. - С. 255-262.

4.     Валькман Ю.Р.. Прикладная семиотика в исследовательском проектировании: исчисление обликов сложных изделий // Программные продукты и системы. - 1997. - № 2 - С.9-16.

5.     Валькман Ю.Р. Принципы построения алгебры и логики текстов и контекстов математических моделей//Тр.III Конф. по искусств. интел. (КИИ-92), Тверь. - 1992. - Т.1. - С.48-53.

6.      Захаров И.Г., Постонен С.И., Романьков В.И. Теория  проектирования  надводных кораблей. - Санкт-Петербург: ВМА, 1997. - 548 с.

7.     Jo H.H., Hamid R.P., Wong J.P. Concurent Engineering: the Manufacturing Pholosophy for the 90’s, Computers in Industrial Engneering, Vol. 2.1, 1991, p.35-39.

8.     Reddy Y.V., Wood R.T., Cleetus Y.J.  The DARPA  Initiative in Concurent Engineering, Concurent Engineering Research in Review, vol. 1, 1991, p.2-10.

9.     Kusiak A., Concurent Engineering: Automation, Tools and Techniques, J. Wiley and Sons, N.Y., 1993.

10.  Жук К.Д., Кошлак В.П. Целедостижение и программированная эксплуатация сложных технических систем. - Киев, 1983. - 35 с. - (Препр./АН УССР. Ин-т кибернетики; № 88-25).

11.  Тимченко А.А., Радионов А.А. Основы информатики системного проектирования объектов новой техники. - Киев: Наук. думка, 1991. - 152 с.

12.   Жук К.Д. Системные методы в программировании жизненных циклов новой техники // Автоматизация проектирования сложных систем.- Минск: ИТК АН БССР, 1976.- 15-26 с.

13.   Программные комплексы моделирования процессов эксплуатации сложных технических систем. / Е.В.Дубровина, С.В.Игнатов, В.В.Литвинов и др. - Киев: Наук. думка. - 1994. -244 с.

14.   Шлеер С., Меллер С. Объектно-ориентированный анализ: моделирование мира в состояниях. –  Киев: Диалектика. – 1993. – 240 с.

15.   Информационные технологии в испытаниях сложных объектов: методы и средства /Скурихин В.И., Квачев В.Г., Валькман Ю.Р., Яковенко Л.П. - Киев: Наук.думка, 1990. - 320 с.

16.   Тарасов В.Б. О системно-организованном подходе в искусственном интеллекте // Сб. научн. тр. VI Международ. конф.: Знания – диалог – решение (KDS–97). - Ялта, 1997. – С. 57–69.

17.   Ойхман Е.Г., Попов Э.В. Реинжиниринг бизнеса: Реинжиниринг организаций и информационные технологии. – М.: Финансы и статистика. – 1997. – 336 с.

18.   Статические и динамические экспертные системы /Э.В. Попов, И.Б. Фоминых, Е.Б. Кисель, М.Д. Шалот. – М.: Финансы и статистика, 1996. – 320 с.

19.  Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач. - М.: Радио и связь, 1990. - 544 с.

20.  Поспелов Д.А. Прикладная семиотика  и  искусственный интеллект.// Программные продукты и системы. -1996. - №3 - С.10-13.

21.  Эрлих А.И. Прикладная семиотика – новые возможности моделирования в  системах управления.// Cб. научн. тр. V Национальной конф. с международ. участ.: Искусственный интеллект-96 (КИИ-96), Казань, 1996. - С.486-493.

22.   Бургин М.С. Логические методы в системах искусственного интеллекта.// Вестник Всесоюз. об-ва информатики и вычислит. техники. - Москва, 1991. -№ 2. - С. 66-78.


Постоянный адрес статьи:
http://swsys.ru/index.php?page=article&id=864
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (1.43Мб)
Статья опубликована в выпуске журнала № 1 за 2000 год.

Назад, к списку статей

Хотите оценить статью или опубликовать комментарий к ней - зарегистрируйтесь