Автореферат диссертации (Киберфизическая интеграция строительных систем), страница 3

Этопозволит повысить совокупнуюэффективность жизненного цикла“проектирование-производствоэксплуатация” объектовстроительстваПубликация результатоаРезультаты диссертации опубликованы в 2007–2018 гг. в 106 научных работах, в том числе – в 37 работах в научных изданиях, входящих вПеречень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученойстепени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук и в 22 работах в научных изданиях индексируемых в международных реферативныхбазах Scopus и Web of Science. В результате проведенных исследований автором (в составе авторского коллектива) получены 10 Патентов РФ наполезные модели, 12 Патентов РФ на промышленные образцы, 32 Свидетельства о регистрации программы для ЭВМ.Рисунок 1 Методологическая схема диссертационной работы12Во второй главе диссертации рассмотрены методология киберфизическойинтеграции строительных систем, универсальная модель топологии КСС и моделькиберфизической интеграции строительных систем.Киберфизическая интеграция строительных систем – это процесс построениякиберфизических строительных систем.Цель киберфизической интеграции строительных систем – созданиеинтегрированной среды управления процессами строительных систем,охватывающей все стадии жизненного цикла (от планирования до вывода изэксплуатации и утилизации) и все уровни иерархии киберфизических систем (отфизического уровня строительных систем до уровня управления).Предлагаемый теоретический аппарат киберфизической интеграциистроительных систем содержит ряд методологий, методик, моделей и алгоритмов,обеспечивающих повышения эффективности и инновационного потенциалапроцессов и результатов реализации жизненного цикла “проектирование –производство – эксплуатация” на основе автоматизации проектированиякиберфизических строительных систем.Методология киберфизической интеграции строительных системрассматривает ряд измерений интеграции КСС (“иерархия”, “жизненный цикл” и“связи”) и опирается на модель киберфизической интеграции, модель внешнейинтеграции КСС и методологию автоматизации проектирования КСС.Модель киберфизической интеграции строительных систем рассматриваетвсе возможные состояния, занимаемые КСС на жизненном цикле (при различныхструктурах жизненного цикла и сложности КСС).

Настоящая модельрассматривает взаимосвязь и структуры информационных потоков междуразличными уровнями иерархии и различными стадиями жизненного цикла КСС иприменяется для описания процессов обмена и управления данными на жизненномцикле КСС.Модель киберфизической интеграции строительных систем основана на трёхвзаимосвязанных моделях – универсальной модели топологии КСС, общей моделиобмена данными КСС и общей модели управления данными КСС.

Модельописывает интеграцию КСС по двум из трёх рассматриваемых измеренийинтеграции – “иерархия” и “жизненный цикл”.Универсальная модель топологии КСС рассматривает топологическиеуровни КСС на всех стадиях жизненного цикла. Модель описывает полную группувозможных состояний КСС на всех возможных стадиях жизненного цикла ипроцессы перехода из одного состояния в другое для каждого уровня топологии.Общая модель обмена данными КСС рассматривает вопросы обменаданными между различными уровнями топологии КСС в рамках одной стадиижизненного цикла. Модель описывает процессы управления объектами различнойприроды, включая аспекты формирования управляющих воздействий и реакцийобъектов управления.Общая модель управления данными КСС рассматривает вопросы управленияданными в рамках одной стадии жизненного цикла.

Модель описывает процессысбора и накопления данных, обеспечивая расчет необходимых вычислительныхмощностей. Также, модель рассматривает процессы анализа объекта управления и13автоматизированного составления правил формирования управляющихвоздействий.Структураинформационныхпотоков,описываемаямодельюкиберфизической интеграции строительных систем, лежит в основе моделивнешней интеграции КСС.Одним из основных элементов методологии киберфизической интеграциистроительных систем является методология автоматизации проектирования КСС.Методология автоматизации проектирования КСС основана на алгоритмеавтоматизированного проектирования структур данных КСС и методикеверификации структур данных КСС.Алгоритм автоматизированного проектирования структуры данных КССописывает процедуры автоматизированного проектирования на стадияхпроектирования, восстановления и преобразования (согласно универсальноймодели топологии КСС).

В структуру настоящего алгоритма включены элементы,основанные на применении методики автоматизации проектирования аппаратногообеспечения функций КСС и методики автоматизации проектированияпрограммного обеспечения функций КСС.Методика автоматизации проектирования аппаратного обеспеченияфункций КСС распространяется на процедуры автоматизированногопроектирования аппаратных средств, обеспечивающих определённый наборфункций КСС.

Методика автоматизации проектирования программногообеспечения функций КСС распространяется на процедуры автоматизированногопроектирования программных средств, обеспечивающих определённый наборфункций КСС.Методика верификации структуры данных КСС рассматривает алгоритмыверификации структуры данных КСС на различных стадиях жизненного цикла(согласно универсальной модели топологии КСС).

Настоящая методика описываетпроцедуры автоматизированной верификации структуры данных КСС.Логико-смысловая схема киберфизической интеграции строительныхсистем, графически демонстрирующая взаимосвязи описанных выше компонентовтеории киберфизической интеграции строительных систем, приведена на Рисунке2.Универсальная модель топологии КСС рассматривает топологическиеуровни КСС на всех стадиях жизненного цикла. К рассматриваемымтопологическим уровням относятся – физический уровень; уровеньпреобразования; уровень контроля и уровень управления.

Под физическимуровнем понимаются непосредственно строительные системы, то есть физическиепроцессы и объекты, являющиеся объектами управления для системавтоматического и автоматизированного управления. Понятие “уровеньпреобразования” объединяет совокупность устройств, реализующих обменвоздействиями между строительными системами и программно-аппаратнымисредствами и комплексами автоматизированного и/или автоматическогоуправления. Уровень контроля включает в себя непосредственно программноаппаратные средства и комплексы автоматизированного и/или автоматическогоуправления. Уровень управления объединяет модели и технологии принятия14решений. На уровне управления храниться и обрабатывается информация обобъектах и процессах прочих уровней (физического уровня, уровняпреобразования и уровня контроля).Автоматизацияпроектированияаппаратного обеспеченияфункций КССОбласть применения:автоматизированноепроектирование аппаратныхсредств КССПредставление:Методика автоматизациипроектирования аппаратногообеспечения функций КССАвтоматизацияпроектирования структурыданных КССОбласть применения:автоматизированноепроектирование структурыданных КСС для различныхстадий жизненного циклаПредставление:Алгоритмавтоматизированногопроектирования структурыданных КССАвтоматизацияпроектированияпрограммного обеспеченияфункций КССОбласть применения:автоматизированноепроектирование программныхсредств КССПредставление:Методика автоматизациипроектированияпрограммного обеспеченияфункций КССАвтоматизация проектирования КССОбласть применения:автоматизированное проекирование КССПредставление:Методология автоматизации проектирования КССКиберфизическая интеграция строительных системОбласть применение:описание, анализ и проектирование интегрированных жизненных циклов "проектирование-производствоэксплуатация" КССПредставление:Методология киберфизической интеграции строительных системВнешняя интеграция КССОбласть применения:описание структуры ипроцессов обмена даннымимежду двумя и более КССПредставление:Модель внешней интеграцииКССПроцессы киберфизическойинтеграциистроительных системОбласть применения:описание процессов обменаданными и управленияданными на жизненном циклеКССПредставление:Модель киберфизическойинтеграции строительныхсистемВерификация структурыданных КССОбласть применения:автоматизирвоаннаяверификация структурыданных КССПредставление:Методика верификацииструктуры данных КССОбмен данными КССОбласть применения:Описание структуры данныхпо уровням иерархии КССПредставление:Общая модель обменаданными КССУправление данными КССОбласть применения:описание процессовуправления данными КССПредставление:Общая модель управленияданными КССТопология КССОбласть применения:описание динамики развитияукрупненной структуры КССна протяжении жизненногоцикла (в различных вариантахего реализации)Представление:Универсальная модельтопологии КССРисунок 2 Логико-смысловая схема киберфизической интеграции строительныхсистем15Универсальная модель топологии КСС приведена на Рисунке 3.

Модельпредставлена в виде графа состояний, где состояния соответствуют определенномууровню (уровень управления, уровень контроля, уровень преобразования ифизический уровень) КСС на определённой стадии жизненного цикла КСС.Возможные процессы изменения состояния обозначены как !"# $# %# &"' $' %' , где) –номер КСС (в рассматриваемой группе интегрируемых КСС), * – номер стадиижизненного цикла КСС, + – номер уровня иерархии, , – номер исходногосостояния, - –номер следующего состояния.Pn.4.1-n.5.1n.5.1Pn.2.1-n.3.1Pn.1.1-n.2.1n.1.1n.2.1Pn.3.1-n.4.1n.3.1n.4.1Pn.5.1-n.4.1Pn.4.1-n.7.1n.7.1Pn.6.1-n.4.1Pn.4.1-n.6.1n.6.1Pn.4.2-n.5.2n.5.2Pn.5.2-n.4.2Pn.3.2-n.4.2n.3.2n.4.2Pn.4.2-n.7.2n.7.2Pn.6.2-n.4.2Pn.4.2-n.6.2n.6.2Pn.4.3-n.5.3n.5.3Pn.3.3-n.4.3n.3.3n.4.3Pn.5.3-n.4.3Pn.4.3-n.7.3n.7.3Pn.6.3-n.4.3Pn.4.3-n.6.3n.6.3Pn.4.4-n.5.4n.5.4Pn.3.4-n.4.4n.3.4n.4.4Pn.5.4-n.4.4Pn.4.4-n.7.4n.7.4Pn.6.4-n.4.4Pn.4.4-n.6.4n.6.4Рисунок 3 Универсальная модель топологии КСС16Модель киберфизической интеграции строительных систем, представленнаяна Рисунке 4, как видно из логико-смысловой схемы методологиикиберфизической интеграции строительных систем, основана на универсальноймодели топологии КСС, общей модели обмена данными КСС и общей моделиуправления данными КСС.Модель описывает области КСС и процессы формирования, накопления,передачи, хранения и использования информации на всём жизненном цикле КСС.Также, рассматриваемая модель описывает процессы формирования, накопления,передачи, хранения и использования информации на всех уровнях КСС в рамкахкаждой стадии жизненного цикла (по общей модели обмена данными и общеймодели управления данными).