Автореферат диссертации (Киберфизическая интеграция строительных систем), страница 6

ср-вамПереченьпрограммныхсредствФормулированиедополнительных техническихтребованийФормулирование перечняпрограммных средствСводный анализ программныхсредствАнализ возможностеймоделированияАнализ возможностейформирования управленияАнализ возможностей выводаданныхРисунок 10 Алгоритм методики автоматизированного проектированияпрограммного обеспечения функций КССВ общем случае, структура КСС верифицируетсяуникальности информации (7) и сохранения информации (8).покритериямhун =27унm∑ln= kl∑mln= kl(7)где:o – номер элемента;N – количество элементов в КСС (или группе интегрируемых киберфизическихстроительных систем);унkl – объём уникальной информации об o-м элементе КСС (или группыинтегрируемых КСС), произведенной в КСС (или в группе интегрируемых КСС);kl – суммарный объём информации об o-м элементе КСС (или группыинтегрируемых КСС), произведенной в КСС (или в группе интегрируемых КСС).Под элементом КСС здесь понимается источник данных, т.е.

координат вектора6),параметров строительных систем (1̅), вектора управляющих воздействий (56 ),вектора сигналов о параметрахвектора возмущающих воздействий (8строительных систем (LM), вектора целевых параметров строительных систем (1`̅ ),вектора целевых сигналов о параметрах строительных систем (LM` ), векторасигналов управления (dM) и вектора сигналов о возмущающих воздействиях (]M )Критерий уникальности информации позволяет оценить наличие или отсутствиедублирования производства информации об элементе КСС.Максимальное значение рассматриваемого критерия достигает 1:(8)0 < hун ≤ 1Если значение критерия уникальности информации для анализируемойкиберфизической системы составляет 1, это означает, что в анализируемой системеотсутствуют случаи дублирования генерации информации о каком-либо элементе.Другими словами, информация о каждом элементе анализируемойкиберфизической системы производится один раз, а далее распространяетсяинтеграционными средствами между всеми потребителями данной информации.Критерий сохранения информации имеет вид (9):ун(9)k(v)hсохр = v∑wn= kwунгде:h – номер стадии жизненного цикла КСС (согласно универсальной моделитопологии киберфизических строительных систем);M – номер достигнутой к рассматриваемому моменту стадии жизненного циклаКСС (согласно универсальной модели топологии киберфизических строительныхсистем);унk(v) – объём уникальной информации (обо всех элементах КСС), содержащейся вКСС на достигнутой к рассматриваемому моменту стадии жизненного цикла(согласно универсальной модели топологии киберфизических строительныхсистем);унkw – объём уникальной информации (обо всех элементах КСС), произведённой вКСС на h-й стадии жизненного цикла (согласно универсальной модели топологиикиберфизических строительных систем).28Критерий сохранения информации представляет собой отношениеуникальной информации об элементах КСС, которая содержится в КСС надостигнутой к рассматриваемому моменту стадии жизненного цикла к суммарномуобъёму уникальной информации, произведенной в КСС к рассматриваемомумоменту на текущей и всех предшествующих стадиях жизненного цикла.Максимальное значение рассматриваемого критерия достигает 1:(10)0 < hсохр ≤ 1Критерий сохранения информации позволяет оценить преемственностьинформации между стадиями жизненного цикла КСС.

Другими словами, есликритерий равен 1, это значит, что вся произведённая к рассматриваемому моментууникальная информация, была передана без потерь с предшествующих стадийжизненного цикла и содержится в КСС.Для оценки интегрированности внешних КСС применяется критерийсвязности (11):xy(11)hсв =xzгде:xy – количество информационных потоков между интегрируемыми КСС;xz – количество соотносящихся информационных объемов у интегрируемых КСС.Критерий связности представляет собой отношение количества информационныхпотоков между интегрируемыми КСС к количеству соотносящихсяинформационных объемов у интегрируемых КСС.Максимальное значение рассматриваемого критерия достигает 1:(12)0 < hсв ≤ 1Критерий связности позволяет оценить полноту построения связей междуинтегрируемыми КСС.

Другими словами, если критерий равен 1, это значит, чтопостроены все возможные связи между интегрируемыми КСС.Верификация структуры данных КСС, также предполагает оценкукорректности формирования элементов матрицы параметров строительных систем(0), матрицы управляющих воздействий (4), матрицы возмущающих воздействий(7), матрицы сигналов параметров строительных систем (a), матрицы сигналовуправления (c), и матрицы сигналов о возмущающих воздействиях (e).Разработанная методика верификации структуры данных КССпредусматривает различные подходы к верификации на различных стадияхжизненного цикла КСС, обеспечивая тем самым наибольшую из возможныхкорректность верификации.

Методика верификации структуры данных КССпредставлена в виде алгоритма на Рисунке 13.29Ij.7.1.i.1.1Ij.6.1.i.1.1Ij.5.1.i.1.1Ij.4.1.i.1.1Ij.3.1.i.1.1Ij.2.1.i.1.1Ij.1.1.i.1.1Ij.7.1.i.2.1Ij.6.1.i.2.1Ij.5.1.i.2.1Ij.4.1.i.2.1Ij.3.1.i.2.1Ij.2.1.i.2.1Ij.1.1.i.2.1Ij.7.1.i.3.1Ij.6.1.i.3.1Ij.5.1.i.3.1Ij.4.1.i.3.1Ij.3.1.i.3.1Ij.2.1.i.3.1Ij.1.1.i.3.1Ij.7.1.i.4.1Ij.6.1.i.4.1Ij.5.1.i.4.1Ij.4.1.i.4.1Ij.3.1.i.4.1Ij.2.1.i.4.1Ij.1.1.i.4.1Ij.7.1.i.5.1Ij.6.1.i.5.1Ij.5.1.i.5.1Ij.4.1.i.5.1Ij.3.1.i.5.1Ij.2.1.i.5.1Ij.1.1.i.5.1Ij.7.1.i.6.1Ij.6.1.i.6.1Ij.5.1.i.6.1Ij.4.1.i.6.1Ij.3.1.i.6.1Ij.2.1.i.6.1Ij.1.1.i.6.1Ij.7.1.i.7.1Ij.6.1.i.7.1Ij.5.1.i.7.1Ij.4.1.i.7.1Ij.3.1.i.7.1Ij.2.1.i.7.1Ij.1.1.i.7.1i.1.1i.2.1i.3.1i.4.1i.5.1i.6.1i.7.1j.1.1j.2.1j.3.1j.4.1j.5.1j.6.1j.7.1Ii.1.1.j.1.1Ii.2.1.j.1.1Ii.3.1.j.1.1Ii.4.1.j.1.1Ii.5.1.j.1.1Ii.6.1.j.1.1Ii.7.1.j.1.1Ii.1.1.j.2.1Ii.2.1.j.2.1Ii.3.1.j.2.1Ii.4.1.j.2.1Ii.5.1.j.2.1Ii.6.1.j.2.1Ii.7.1.j.2.1Ii.1.1.j.3.1Ii.2.1.j.3.1Ii.3.1.j.3.1Ii.4.1.j.3.1Ii.5.1.j.3.1Ii.6.1.j.3.1Ii.7.1.j.3.1Ii.1.1.j.4.1Ii.2.1.j.4.1Ii.3.1.j.4.1Ii.4.1.j.4.1Ii.5.1.j.4.1Ii.6.1.j.4.1Ii.7.1.j.4.1Ii.1.1.j.5.1Ii.2.1.j.5.1Ii.3.1.j.5.1Ii.4.1.j.5.1Ii.5.1.j.5.1Ii.6.1.j.5.1Ii.7.1.j.5.1Ii.1.1.j.6.1Ii.2.1.j.6.1Ii.3.1.j.6.1Ii.4.1.j.6.1Ii.5.1.j.6.1Ii.6.1.j.6.1Ii.7.1.j.6.1Рисунок 11 Модель внешней интеграции КССIi.1.1.j.7.1Ii.2.1.j.7.1Ii.3.1.j.7.1Ii.4.1.j.7.1Ii.5.1.j.7.1Ii.6.1.j.7.1Ii.7.1.j.7.130​элементыматрицы AМодульвывода данных​элементыматрицы B​элементыматрицы C​элементыматрицы R​элементыматрицы D​элементыматрицы EАМ"Аппаратныесредства"Модульручного вводаданныхАМ"Структурыданных"БДАМ"Программныесредства"БДБДБДтипысигналовБДтреб.

кинтерф-мБДтреб. к в-дуинф.данныепредшест-хстадийБДБДМодульмашинноговвода данныхАМ"Верификация"БДБДРисунок 12 Схема информационной технологии автоматизированногопроектирования КСС31ДАНачалоРасчет значения критерияуникальности информацииРасчет значения критериясохранения информацииРасчет значения критериясвязностиНаличиевнеш.

КССНЕТОпределение допустимогопроцента отклонения примоделированииНЕТПланированиеДА​БДОценка соответствиякритериямНЕТНЕТПроектированиеНЕТСозданиеДАЭксплуатацияДАДАМоделирование режимовэксплуатацииСравнение данныхДАСравнение данныхМоделирование режимовэксплуатацииНЕТВывод изэкспл. и ут-яДАМоделирование режимовэксплуатации​БД​БД​БДНЕТВосстановление​БД​БД​БДСравнение данных​БДОценка корректности моделиКонецРисунок 13 Алгоритм методики верификации структуры данных КССВ целях иллюстрации, с точки зрения практической реализациипредложенных подходов, в работе рассмотрены элементы процессапроектирования структуры данных условной КСС с простой траекториейжизненного цикла. В целях повышения наглядности описания процессовпостроения структуры данных рассматриваемой КСС,задано наличие 3параметров состояния, 3 управляющих воздействий и 3 возмущающих воздействийдля каждой строительной системы рассматриваемой КСС.Перспективы развития и применения методологии киберфизическойинтеграции строительных систем связаны с 5 основными направлениями:1.

Расширение предложенных подходов на смежные области.2. Углубление предложенных подходов до уровня частных случаев.3. Реализация предложенных подходов на уровне прикладныхпрограммных средств.4. Реализация предложенных подходов на уровне нормативнотехнических документов.5. Реализация полученных результатов в образовательном процессе.32ЗАКЛЮЧЕНИЕ1. Проведен анализ теории и практики построения и функционированиястроительных систем как объектов управления и киберфизическойинтеграции. В рамках проведённого анализа установлено определениеКСС, рассмотрены подходы к классификации строительных систем иопределен подход к классификации строительных систем применяемый врамках настоящей работы, опирающейся на объектно-ориентированноерассмотрения строительных систем с точки зрения удовлетворения ихфункционалом потребностей объекта строительства.

Выделены группыпотребностей: обеспечение конструктивных параметров, обеспечениеводой, обеспечение микроклимата, обеспечение освещения, обеспечениеэлектропотребления, обеспечение газоснабжения, обеспечение связи,обеспечение транспорта, обеспечение охраны, обеспечение пожарнойбезопасности. Относительно каждой группы потребностей объектовстроительства определена группа инженерных систем, представляющаясядостаточной для рассмотрения в рамках настоящей работы и включающаяв себя 42 строительные системы, обеспечивающие 10 выделенныхпотребностей объектов строительства.Также, выделены 3 измерения интеграции КСС - “жизненный цикл”,“иерархия” и “связи”, характеризующие интеграцию КСС по различнымаспектам.2.

Проведён анализ объектов и процессов автоматизации проектированияКСС. В рамках проведённого анализа рассмотрены подходы кформализации жизненных циклов строительных систем, а также средстви способов обмена информацией в КСС. Задачи автоматизациипроектирования КСС рассматриваются в рамках настоящей работы какзадачи реализации жизненного цикла “проектирование – производство –эксплуатация”,построениеметодологииавтоматизированногопроектирования, разработку и исследование моделей и алгоритмов длясинтеза и анализа проектных решений.3.