Popov_2 (Попов П.М., 2000 - Организация автоматизированных систем подготовки авиационного производства (PDF)), страница 10

4.3).Соотношение (4.12) позволяет определить полное время выполнения программы {ПK} сучетом потока внешних и внутренних прерываний и определить длительности интерваловтипа Па-Пе при взаимодействии модулей. При синтезе системы это соотношение позволяетпроектировать временные интервалы с заданными характеристиками.4.3. Процессы изменения очередей в узлах автоматизированной системыуправления технологическими процессамиПри функционировании АСУ ТП в техническом комплексе циркулируютинформационные потоки, отображающие состояние различных технологическихпроцессов.

Моменты времени появления сигналов датчиков носят неустановившийсяхарактер. При этом интенсивность поступающих с датчиков информационных потоковизменяется иногда в несколько раз, увеличивая этим нагрузки на все модули и узлыкомплекса.Поскольку узел может в среднем обрабатывать за единицу времени // запросов, приувеличивающейся интенсивности потока Л нагрузка p=Л/м может стать больше единицы.Такую ситуацию следует называть работой узла с "большой нагрузкой". Очевидно, чтодлительная работа узла в таком режиме невозможна, так как образуются очерединеограниченной длины с неограниченным временем ожидания, и АСУ ТП какуправляющая система перестает функционировать.В принципе можно вести расчет всех узлов управляюще-обрабатывающего центра намаксимальную интенсивность потоков.

Однако такой расчет приводит к завышеннымпростоям оборудования комплекса при меньших нагрузках. Очевидно, имеет смыслоценить, как будут вести себя узлы комплекса АСУ ТП, если параметры потоковпеременные.Введем для наглядности следующую модель информационного потока переменнойинтенсивности, поступающего в узлы комплекса (рис. 4.5).Используя рассмотренный метод, можно показать, что аналогичные соотношенияимеются и для времени ожидания т.При определении предельных характеристик процессов в качестве расчетныхсоотношений целесообразно использовать полученные выше зависимости.5.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИИ ОБМЕНА ИНФОРМАЦИИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХСИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ (АСУ ТП)Процесс моделирования и проектирования системы передачи и обмена информации вавтоматизированных системах можно разделить на несколько этапов: определение составатехнических средств, определение априорной конфигурации сети, математическое иэлектронное моделирование, и собственно, проектирование системы. Для решения каждойиз этих задач необходимо разработать критерий оптимизации и после этого строитьматематическую (и электронную) модель рассматриваемой системы для осуществления еесинтеза.5.1.

Математическое описание и моделирование системы передачии обмена информацииМодель системы передачи информации, полученная в [2] в виде функциональныхуравнений (5.1), неудобна из-за трудностей решения этих уравнений. Однакоиспользование свойств преобразования Лапласа позволяет получить из этихфункциональных уравнений соотношения для вычисления моментов любого порядка (втом числе математических ожиданий и дисперсий) случайных величин, характеризующихработу системы передачи информации.В [9] описана процедура используемого метода получения параметров установившихсязначений процессов в системах массового обслуживания на основании функциональныхуравнений,представляющихсоотношениямеждуизображениямиЛапласадифференциальных законов распределения различных случайных параметров системы.103Таблица 5.1 Формулы для вычисления дисперсий потерь временина передачу информации________________5.2.

Критерий оптимизации системы передачи и обработкиинформации в АСУ ТПОдной из трудоемких и сложных задач при разработке методики оптимизации сетипередачи и обработки информации (интерфейса) являются выбор и обоснование критерияоптимизации. Процедура выбора критерия предполагает анализ возможных локальныхкритериев, ранжировку этих критериев по важности и выбор наиболее значимыхкритериев, разработку алгоритма104вычисления каждого локального критерия и составление комплексного критерияоптимизации.К основным критериям оптимизации относятся минимизация стоимости аппаратуры,интерфейсов; минимизация затрат времени на передачу информации (с учетом ожидания вочередях), минимизация вероятности рассеивания и потери части информации системойпри исправной аппаратуре и интерфейсных технических средствах; максимизациянадежности работы комплекса технических средств, Минимизация трудозатрат и ресурсовна обслуживание технических средств.Учет всех этих критериев при построении комплексного критерия оптимизацииприводит к усложнению задачи оптимизации.

Поэтому для анализа и оптимизациисистемы передачи информации целесообразно использовать только первых три локальныхкритерия как наиболее важных, а последний критерий объединить с первым[рассматривая этот локальный критерий как минимизацию стоимости (Су) аппаратуры сучетом накладных расходов на ее обслуживание за время эксплуатации], а остальныекритерии учесть в качестве ограничений при постановке задачи оптимизации.При использовании в комплексном критерии трех указанных выше локальныхкритериев задача оптимизации системы передачи информации остается все ещедостаточно сложной, так как в процессе ее решения должны осуществлятьсяодновременно поиск параметров технических средств и выбор структуры интерфейса.

Длядальнейшего упрощения этой задачи поиск оптимальных параметров технических средстви оптимизации структуры интерфейса удобнее всего выполнять методомпоследовательных итераций.Пусть Iк - комплексный критерий оптимизации вида1к=С+а1 ,(5.27) где I - часть критерия,учитывающая затраты времени на передачу информации и стоимость технических средствверхнего и нижнего уровней сети;С - стоимость интерфейса и технических средств промежуточных уровней иерархи(концентратов данных) с учетом накладных расходов;а - коэффициент, связывающий между собой локальные критерии С и I.

Вдальнейшем величина I выражается в единицах стоимости, поэтому принимается а=1.Соотношение (5.27) позволяет реализовать следующую процедуру поискаоптимальной сети:на первом шаге величина С принимается равной нулю и осуществляется поископтимальной системы согласно критерию(5.28)1к->тin.Концентраторы данных в этом случае предполагаются отсутствующими, а системапередачи информации рассматривается как двухуровневая, содержащая только верхний инижний уровни иерархии.На втором шаге на основании выбранных на первом шаге характеристик системыверхнего и нижнего уровней определяются число уровней иерархии105в системе, число и места расположения концентраторов, способы взаимодействия междуними, а также их оптимальные технические параметры и стоимость (с учетом накладныхрасходов).На третьем шаге полученные на втором шаге характеристики промежуточныхуровней иерархии фиксируются и не используются, а затем применяются в критерии(5.27) в виде неварьируемого члена С.

При этом задача сводится к оптимизации системыпередачи и обработки информации согласно критерию (5.28) с учетом новых исходныхданных, и описанная выше процедура повторяется.После нескольких циклов этот процесс дает возможность определить оптимальнуюструктуру и оптимальные технические характеристики сети передачи информации(интерфейса) для всех уровней иерархии и одновременно позволяет определитьоптимальное число уровней иерархии.

Преимуществом этого метода являетсявозможность разделения задачи синтеза интерфейса на две задачи: задачу выбораоптимальных характеристик и оптимальной дисциплины управления только дляверхнего и нижнего уровней, при заданных потерях времени и стоимостных затратах востальных звеньях системы, и задачу выбора оптимальной структуры сетипромежуточных уровней иерархии, при заданных характеристиках и заданной дисциплинеуправления для верхнего и нижнего уровней, то есть задачу выбора оптимальной архитектуры системы.118многогранника, представляющей результат пересечения (2n+2) граней, описывающихсяуравнением (5.57) для различных значений i. Алгоритм поиска оптимальных параметровсистемы передачи и обработки информации, построенный в соответствии с оптимальнымметодом, представим в следующем виде (рис.5.1).Рис.

5.1. Алгоритм поиска оптимальных параметров системы передачи иобработки информации5.6. Методы выбора проектных решений при созданиимногокритериальных моделей систем автоматизированногопроектирования и управления разработкамиПредставим графическую модель построения сложного отображения пространствауправляемых параметров общей задачи проектирования автоматизированной системы(обобщенной) в ее критериальное пространство(рис.5.2).Рис. 5.2. Построение сложного отображения пространства управляемых параметровобщей задачи проектирования в ее критериальное пространство128Адаптивные решающие правила многокритериальной оптимизации.Серьезным недостатком апостериорных решающих правил является использование гипотезо возможностях локальных проектных решений по переработке информации при выборерешений.

Согласно [б], локальное проектное решение достаточно надежно выполняетследующие операции по переработке информации:1. Упорядочение критериев по важности.2. Сравнение (больше, меньше, одинаково) ценности значений двух критериев прификсированных значениях остальных.3. Определение удовлетворительного значения одного показателя эффективности.4. Выделение показателей, значения которых должны быть улучшены, могут бытьухудшены или остаться не хуже уже достигнутого уровня.5. Выделение показателей, значения которых наиболее неудовлетворительны.В качестве примера адаптивной процедуры, не использующей сложных для проектныхрешений операций, рассмотрим метод ограничений, состоящих из следующих шагов.Таким образом, рассмотренные методы моделирования и проектирования системыпередачи, обмена и обработки информации в автоматизированных системах проектированияи управления разработками (на примере АСУ ТП) показывают, что система передачи иобмена информации является сложным объектом проектирования, поддаетсяматематическому описанию (моделированию) и также подчиняется законам иерархичностипостроения.

В процессе проектирования «Автоматизированных систем проектирования иуправления разработками» неоднократно возникает необходимость осуществления де-129композиции проектируемых подсистем (к которым относится система передачи, обмена иобработки информации) и соответственно задач их проектирования. Поэтому,координация задач проектирования, логичное математическое и натурное моделированиедолжны обеспечить создание работоспособной и эффективной «Автоматизированнойсистемы проектирования и управления разработками», примеры которой будут приведеныниже со сравнительными характеристиками, и др.6.

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИУПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТКАМИ, АДАПТИРОВАННЫЕ В АВИАЦИОННОМПРОИЗВОДСТВЕРассмотрим некоторые системы (и их программные продукты) автоматизированногопроектирования и управления разработками, выполненные по обобщенной схемепроектирования, но удачно адаптированные на предметную область - авиационноепроизводство. К таким автоматизированным системам следует отнести самыесовременные автоматизированные системы:CADDS-5, CATIA, CIMATRON, UNIGRAphics, АСКТД, разработчиками которыхявляются известные международные концерны, такие как: IBM, Computervision, DassoAviashon, PTC и др.6.1. Комплексная автоматизированная система проектирования иуправления разработками - CADDS-5CADDS-5 - это система для проектирования объектов любой сложности и масштаба.Это продукт, интегрирующий работу сотен программистов и конструкторов.

Это комплекспрограмм, поставленных на мощных станциях фирм Sun Microsystem, DEC и SiliconGraphics. При работе CADDS-5 в сети возможно подключение персональных ЭВМ, накоторыхустанавливаетсясистемаавтоматизированногопроектированияитехнологической подготовки производства Personal Designer dj Personal Machinist,разработанная фирмой COPUTER VISION. Оба модуля (обе системы) имеют прямойинтерфейс обмена данными.Ядро системы - геометрический моделер, создающий каркасные поверхностные итвердотельные геометрические модели. Создаваемые модели представлены в базе данныханалитически, что позволяет вычислить границы тел и пересечений с максимальновозможной точностью.Геометрия сложных поверхностей описывается математическим аппаратомнерегулярных рациональных В-сплайнов (NURBS). Особого внимания заслуживаютпараметрические возможности моделера системы CADDS-5. Вариационные изменениягеометрии производятся при прямом назначении параметров или при вычисленииуравнений, которые могут связывать в соот-130ношения геометрические размеры между собой или физическими характеристикамивнешней среды.Главная задача, поставленная перед системой CADDS-5 — это способностьмоделировать параметрическую сборку большого проекта изделия (объекта) изфункциональных компонентов, в результате чего создавать электронную модель(прототип) изделия (объекта).CADDS-5 ориентирована на групповую технологию разработки изделий.