Методические указания к выполнению отдельных частей дипломного проекта

Введение

Обосновывается актуальность темы, степень новизны, формулируется цель и задачи проектирования, которые увязываются с вопросами повышения эффективно­сти и улучшения качества.

Общая часть

В общей части дипломного проекта рассматриваются следующие вопросы:

• общесистемные вопросы;

• постановка задач дипломного проектирования;

• обзор известных проектных решений по данной тематике.

В общесистемном разделе излагается системный подход к описанию объектов управления, производится анализ их общих характеристик и существующих систем управления, исследуется функциональная структура, состав и взаимодействие под­систем и задач.

Материалы общесистемного раздела разрабатываются по результатам проводи­мой студентом самостоятельно учебно-исследовательской работы и результатам преддипломной практики.

Системный подход к анализу концепции управления означает необходимость рассмотрения каждого участка производства во всей совокупности образующих его элементов как более крупной системы, в которую он входит, и решения всех вопро­сов с позиций этой общей системы. Каждое явление в развитии производства необ­ходимо рассматривать не изолированно, а в его связях с другими явлениями. Си­стемность, наконец, заключается в том, что и меры по хозяйственному руководству должны представлять собой систему, не быть разрозненными и случайными.

Прежде чем приступить к решению поставленной в дипломе задачи, следует рассмотреть ее в связи с более общей задачей. Если предстоит разработка некото­рой задачи в той или иной подсистеме АСОИУ, АСНИ, САПР, то необходимо рассмотреть в общих чертах всю подсистему в целом, описать ее функциональное

— 16 —

назначение, входную и выходную информации, внутренние логические и информа­ционные связи и указать место и роль в общей схеме данной подсистемы той зада­чи, которая решается в дипломном проекте.

Если дипломный проект посвящен разработке АСОИУ некоторого технологи­ческого процесса, то в данном разделе следует рассматривать в общих чертах техно­логический процесс, как объект управления, осветить работу наиболее важных агре­гатов, рассмотреть совокупность локальных регуляторов, применяемых в данном технологическом процессе с точки зрения возможности их использования в рассматриваемой АСУТП. Выявить и описать основные взаимосвязи технологиче­ского процесса.

Если в дипломном проекте рассматриваются отдельные вопросы построения той или иной подсистемы (информационная база данных, пакеты прикладных про­грамм, система и средства передачи данных, выбор комплекса технических средств и т. д.), то в данном разделе необходимо в общих чертах рассмотреть подсистему в целом, определить роль и место рассматриваемого в дипломном проекте вопроса в данной подсистеме (системе). Данные вопросы могут быть самостоятельным объек­том разработки.

При разработке комплекса задач управления описывается организационно-эко­номическая сущность задачи в соответствии с документом «Описание постановки задачи» технического проекта.

В постановке задач конкретизируются задание и конечная цель дипломного проектирования.

В обзоре проектных решений кратко излагаются существующие решения по данному вопросу с указанием достоинств и недостатков того или иного решения, учитывается отечественный и зарубежный опыт.

В зависимости от направленности дипломного проекта в общей части делается акцент на те вопросы, детальной разработке которых будет посвящена специальная часть дипломного проекта.

— 17 —

Специальная часть

Работа над специальной частью требует от дипломника практического при­менения знаний по специальным дисциплинам для решения конкретных задач в об­ласти системотехники.

Задачей автоматизации производства и управления является не столько автома­тизация отдельных производственных операций, сколько комплексная автоматиза­ция всего цикла «исследование - производство». Сквозная автоматизация цикла «исследование - производство» включает в себя иерархию различных автоматизи­рованных систем: АСНИ, выполняющую научно-исследовательские работы по со­зданию изделий новых моделей, технологий; САПР, широко используемую на эта­пах конструкторской и технологической подготовки производства; АСУТП; АСУП корпоративного уровня, управляющую работой всех перечисленных систем, всего производства.

Дипломные проекты студентов специальности АСОИУ связаны, как правило, с разработкой функциональной или обеспечивающей части перечисленных выше ав­томатизированных систем. Весь возможный перечень тем дипломных проектов для специальности 2202, дающей квалификацию инженера - системотехника, составить практически невозможно, поэтому в методических указаниях приводится только примерный перечень тем и вопросов, подлежащих разработке.

4.3.1. Проектирование подсистем и задач АСОИУ

По данной проблеме темы дипломных проектов связаны чаще всего с разра­боткой функциональных подсистем и задач АСОИУ, информационного обеспече­ния, технического обеспечения и т. д.

Основное внимание при разработке данной темы необходимо уделить построе­нию и анализу совокупности задач (подзадач), решаемых в подсистеме, а также раз­работке алгоритмов решения задач и их программной реализации.

Задача представляет собой основную структурную единицу функциональной части АСОИУ. Выделение задачи позволяет вести автономное проектирование и внедрять некоторые из задач параллельно с проектированием других. При этом должны учитываться информационные взаимосвязи между различными задачами.

— 18 —

Результатом проектирования любой задачи является один из разделов технического проекта "Описание постановки задачи" и соответствующий раздел рабочего проек­та "Программы решения задачи".

В специальной части дипломного проекта необходимо проработать следующие вопросы:

1.Входная информация.

Здесь дается описание процедур подготовки исходной информации, включая перечень подразделении исполнителей, описание регламента и технологических операций подготовки данных.

Приводятся наименования и формы документов, условные обозначения, прави­ла заполнения, сроки годности и хранения документов. Кроме того, необходимо дать количественные характеристики входного потока информации.

2.Выходная информация.

Приводится описание условных обозначений, форм получаемых документов, процедур получения и использования этих форм. Дается перечень подразделений и описание производственно-хозяйственных ситуаций, в которых используется полу­ченная форма. Кроме того, необходимо отразить количественные характеристики объема информации и сроки получения информации.

3.Внешние информационные связи.

Содержат перечень и описание внешних входных (нормативно-справочных и оперативных) и выходных (информация, хранимая для связи с другими задачами) массивов с указанием наименований и идентификатора массива, наименование за­дачи, образующей или использующей массив, средства его создания и обслужива­ния.

4.Внутренние информационные связи.

Содержат описание массивов, которые формируются и используются только в этой задаче.

5.Используемые средства пакета прикладных программ (ППП).

Содержат описание компонент задачи, реализуемых средствами ППП, с указа­нием документации ППП, где производится подробное описание математических

— 19 —

методов, алгоритмов и документации, определяющей параметры настройки ППП (параметры генерации, набор макроопределений, схемы описаний), а также пере­чень и описание алгоритмов блоков пользователя.

6.Выбор программных средств.

Производится обоснование выбора программных средств, исходя из процеду­ры обработки информации, характеристик используемой вычислительной техники.

7.Алгоритм решения задачи.

Содержит описание компонент задачи, реализуемых средствами оригинального программирования и средствами ППП. Дается описание алгоритма обработки дан­ных, приводятся расчетные формулы и соотношения для контроля вычислений и требования к точности вычислений.

Рекомендуется разработку алгоритма решения задачи производить в две ста­дии. На первой стадии разрабатывается информационная схема решения задачи, где показываются источники и приемники информации задачи, потоки документиро­ванной информации, пользователем процедуры по преобразованию входной и вы­ходной информации, блоки преобразования данных периферийными устройствами; блоки преобразования информации с помощью компьютера

Вторая стадия заключается в уточнении информационной схемы и разработке алгоритма задачи. Для наглядного представления последовательности решения за­дачи могут быть использованы технологии CASE.

На этапе рабочего проектирования разрабатывается программа решения зада­чи, которая оформляется в соответствии с единой системой программной докумен­тации (ЕСПД) или соответствующих ГОСТов.

В дипломных проектах следует рассмотреть вопросы обеспечения надежности информации и программ.

8.Контрольный пример.

Выполняется для проверки правильности разработанного алгоритма решения задачи, отладки программ. Приводятся исходные данные и конечные результаты расчетов по задаче. Правильность алгоритма и работы программ оценивается совпа­дением итоговых данных контрольного примера и результатов вычислений.

— 20 —

9.Выбор комплекса технических средств (КТС).

Дается обоснование выбора КТС (без подробного расчета), исходя из организа­ции сбора, передачи и подготовки информации на машинных носителях, обработки информации, методов получения выходных документов.

4.3.1.1. Разработка информационного обеспечения АСОИУ

В специальной части дипломного проекта по данной теме, как правило, рассматриваются возможные пути совершенствования документооборота на пред­приятии: решается задача создания информационной базы АСОИУ (баз и банков данных) и оптимизация ее построения, прорабатываются рекомендации по внедре­нию информационной базы АСОИУ, программного обеспечения и т. д.

Отдельно выделяются вопросы контроля входной и выходной информации, обеспечения защиты и достоверности информации. Кратко излагаются вопросы тех­нического обеспечения задач сбора и переработки информации.

Детально излагаются следующие вопросы:

1. Анализ существующего информационного обеспечения. В данном вопросе
дается анализ существующей системы классификации и кодирования технико-эко­
номической информации. Анализируются существующие методы организации, хра­
нения, накопления и доступа к информационным массивам. При этом выявляется
наличие и объем нормативных и справочных данных, периодичность и объем по­
ступления оперативной информации.

2. Совершенствование информационной базы. На основании проведенного ана­
лиза делаются выводы о возможных путях совершенствования информационного
обеспечения. Более рациональное информационное обеспечение может быть по­
строено за счет создания методов организации информационных массивов, в
большей степени соответствующих характеру решаемых задач, структуре предприя­
тия, технологии использования, а также за счет четкого разделения массивов на по­
стоянные, вспомогательные, текущие, промежуточные и служебные.

Особое внимание следует уделить мероприятиям по совершенствованию и упо­рядочению системы классификации и кодирования. Решается вопрос о возможно­сти создания базы или банка данных, об использовании уже существующих баз,

— 21 —

банков данных. Построение и использование специальных информационных языков - один из путей более компактной формы записи информации и обеспечения воз­можности обмена информацией между взаимодействующими АСОИУ.

Каждому мероприятию по усовершенствованию информационной базы необ­ходимо дать технико-экономическое обоснование.

3. Построение и оптимизация информационной базы АСОИУ. Необходимо
рассмотреть вопросы организации обновления, добавления и сортировки информа­
ционных массивов.

Как правило, прорабатываются процедуры сбора и подготовки первичных дан­ных, а также формы входных и выходных документов, задачи устранения избы­точности и дублирования информации, сокращения числа форм промежуточных до­кументов.

4. Обеспечение достоверности и сохранности информации. В данном вопросе
излагаются методы повышения достоверности обработки информации, системные,
программные, аппаратные. Мероприятия по обеспечению сохранности информаци­
онных массивов.

4.3.1.2. Разработка технического обеспечения АСОИУ

1. Обоснование требований и выбор комплекса технических средств. Цель по­строения КТС - обеспечить техническими средствами экономичное, надежное и своевременное выполнение следующих функций:

• сбор данных на местах;

• технологии ввода данных на рабочих местах по базе сетевых решений;

• обработка информации;

• вывод результатов обработки данных на дисплей, в каналы связи или средства
отображения;

• размножение документации и предоставление потребителям информации.

Схему технологического процесса рекомендуется строить отдельно для объек­тов-источников информации, отдельно для вычислительного центра, а также проме­жуточных пунктов сбора и ретрансляции, если таковые предусмотрены.

— 22 —

При предъявлении требований к составу КТС, выбору оборудования, расчету количества однотипного оборудования и расчету его загрузки необходимо прове­рить возможность выполнения всех процедур, предусмотренных технологическим процессом.

При прочих равных возможностях удовлетворения требований к КТС, предпо­чтение должно быть отдано варианту с минимальной стоимостью обработки дан­ных с помощью выбранного КТС. Величина стоимости определяется по приведен­ным затратам, т. е. с учетом стоимости как самого комплекса средств, так и затрат на его эксплуатацию.

Системные ограничения обычно оговаривают допустимые затраты времени на весь цикл - от момента начала подготовки на местах данных для передачи до задан­ного момента представления информации пользователям, а иногда и на некоторые группы операций внутри цикла. В рамках этих ограничений интервалы времени, выделяемого на выполнение одних операций, могут варьироваться в зависимости от времени, выделяемого на выполнение других операций. Поэтому процесс определе­ния типа и количества технических средств обычно носит итеративный характер.

В процессе анализа времени, затрачиваемого равными устройствами на выпол­нение их функций, и в процессе рассмотрения вариантов выявляются «узкие» места нехватки времени (или дороговизны) по отдельным группам устройств. В этом слу­чае следует либо выбирать устройства с большим быстродействием, либо увеличи­вать количество выбранных ранее устройств. Можно также снять критичность поло­жения по недостатку времени, выделяемого на работу данной группой устройств, увеличивая производительность смежной группы и тем самым, уменьшая время вы­полнения данной функции.

При первоначальном распределении общего выделенного времени на выполне­ние необходимых функций рекомендуется исключить из общего баланса те интер­валы времени, которые определяются внешней средой или жестко задаются какими-то другими условиями (например, регламентированные сроки приема-передачи дан­ных от внешних или вышестоящих организаций, от систем контроля технологиче­ских процессов и т. п.).

— 23 —

2. Разработка вопросов надежности сложных технических систем. Целью ука­занной темы дипломного проекта является разработка методов повышенной надеж­ности сложных технических систем на этапах их проектирования, изготовления или эксплуатации. Решение задач надежности необходимо рассматривать в рамках под­систем АСОИУ нормирования, обеспечения или контрольных расчетов надежности автоматизированной системы управления проектированием, изготовлением, или эксплуатацией сложных технических систем.

Проблема повышения надежности включает методы, которые можно разделить на три группы:

• схемно-конструкторские (этап проектирования);

• производственные (этап изготовления);

• эксплуатационные (этап эксплуатации).

Схемно-конструкторские методы повышения надежности используются инже­нерами-разработчиками в стадии проектирования технических систем. Произ­водственными считаются методы, определяющие пути повышения надежности в процессе производства и компоновки сложных систем. Эксплуатационные методы обеспечивают повышение надежности за счет организации технического обслужи­вания и ремонта систем на научной основе.

Наиболее актуальными задачами надежности сложных технических систем яв­ляются:

• выбор и обоснование показателей эффективности и надежности для сложных тех­
нических систем различного класса, исследование связи между показателями эф­
фективности и надежности;

• разработка систем автоматизированного проектирования (САПР) сложных си­
стем различного класса, исходя из требований обеспечения заданной надежности;

• автоматизация процесса проведения испытаний на надежность, совершенствова­
ние испытательного оборудования;

• разработка методов и алгоритмов определения оптимальных уровней надежности
и ремонтопригодности систем; и элементов при нормировании показателей на­
дежности;

— 24 —

• разработка систем контроля работоспособности технических систем и методов
диагностики отказов;

• автоматизация непрерывного статистического наблюдения за фактической на­
дежностью элементов сложных систол; в состоянии эксплуатации с целью прове­
дения мероприятий по повышению их эксплуатационной надежности;

• разработка эффективных методов автоматизированного прогнозирования отказов
элементов сложных технических систем;

• решение задачи оптимального технического обслуживания систем адаптивными
методами, позволяющими совмещать сбор данных об эксплуатационной надеж­
ности систем с управлением их обслуживанием;

• исследование вопроса влияния структурного построения сложной системы из од­
ной определенной комбинации элементов на надежность всей системы (структур­
ная надежность) и разработка методов количественной оценки показателей на­
дежности систем на основании информации о надежности отдельных элементов;

• исследование надежности систем производственного процесса с целью определе­
ния минимальной надежности АСОИУ, необходимой для автоматизированного
управления производственным процессом;

• исследование надежности комплексных систем «производственный процесс-
АСОИУ» для определения оптимальных значений показателей надежности таких
систем и их составных элементов; решение задачи оптимального резервирования
элементов сложных технических систем с целью ликвидации «узких» мест с
недостаточной надежностью рассматриваемых элементов для обеспечения требу­
емой надежности.

С позиций методов теории надежности проводится также и расчет комплекса технических средств (КТС) АСОИУ. Например, могут решаться следующие задачи:

• выбор рациональной структуры КТС;

• расчет состава и количества вычислительного оборудования;

• расчет количества терминального оборудования и линий передачи данных и др.

3) Вопросы взаимодействия оператора с техническими средствами переработки информации (съем и обработка информации датчиками, контроллерами Fieldbus).

— 25-Основные направления дипломных проектов:

• разработка вопросов взаимодействия оператора с техническими устройствами в
системах «человек - машина»;

• разработка методов и технических средств оценки функционального состояния и
рабочих параметров оператора.

В основной части дипломного проекта должны быть отражены вопросы функ­ционирования технических элементов разрабатываемой системы, анализ деятельно­сти оператора в системе, разработаны алгоритмы и программы оценки эффективно­сти решения задач управления, алгоритмы и программы расчета основных парамет­ров, определяющих состояние оператора в системе «человек - машина».

Дипломный проект может быть также посвящен разработке технических средств съема и обработки текущей информации о состоянии оператора в процессе выполнения рабочих операций.

4.3.2. Автоматизированные системы управления технологическими процессами ГАСУТГП

Разработка подсистем и задача АСУ ТП должна исходить из того, что данная система управления - это сложная иерархическая человеко-машинная система. Ха­рактер задачи может быть самым различным: это и задачи оптимизации, управления и контроля производственных процессов, задачи выбора структуры и состава техни­ческих средств, задачи выбора метода средств сбора и обработки данных для контроля параметров технологических процессов и т.п.

При решении задач оптимизации необходимо отразить следующие вопросы:

• Постановка задачи. В данном вопросе необходимо выбрать вид математической
модели технологического процесса. Модель может быть как статической, так и
динамической. Важно правильно определить критерии качества управления.

• Выбор метода решения поставленной задачи.

• Разработка алгоритма решения задачи. Здесь приводится описание входной, про­
межуточной и выходной информации. Если необходимо, приводится описание
расчетных формул и выполняемых вычислений. Основное внимание следует уде-

— 26 —

лить блок-схеме алгоритма и ее описаниям. Необходимо также привести распе­чатку программы на одном из алгоритмических языков.

• Контрольный пример.

• Сделать выводы о решении поставленной задачи по результатам решения
контрольного примера. Здесь решается реальный контрольный пример примени­
тельно к исследуемому технологическому процессу. Исходные данные для
контрольного примера должны быть получены на производстве.

• Выработка рекомендаций по внедрению результатов дипломного проектирования
в промышленность.

Особо следует отметить микропроцессорные системы управления. В задачах такого класса следует проработать следующие вопросы:

1. Выбор критерия управления. Здесь следует иметь в виду, что использование ми­
кропроцессорной техники в АСУТП позволяет одновременно учитывать физиче­
ские параметры и критерии технико-экономической эффективности. Это дает
возможность реализации качественного управления технологическим процессом.

2. Построение математической модели процесса. Математическая модель строится
не для всего технологического процесса, а для отдельных его составляющих. Это
облегчает разработку программ для мини- компьютеров, с помощью которых вы­
рабатываются управляющие воздействия (в задачах управления) или определяют­
ся и анализируются специфичные причины нестандартного функционирования (в
задачах контроля).

3. Выбор способа управления процессом. Выбор способа управления связан, в
частности, с проблемами надежности и стоимости. Стоимость систем с централь­
ным управлением обычно при большом числе управляемых объектов ниже стои­
мости децентрализованных систем. Такая закономерность, впрочем, с развитием
технологии производства микропроцессоров, приведшей к созданию высокоэф­
фективных однокристальных микропроцессоров, проявляется все в меньшей сте­
пени.

Кроме того, системы на базе центральных управляющих микроЭВМ являются технологически менее надежными. Они нуждаются в дорогостоящих, помехоустой-

— 27 —

чивых линиях связи. Поэтому принцип распределенного управления в микропро­цессорных системах постепенно становится превалирующим и реализация АСУТП в концепции Fieldbus является перспективной.

Эффективность микропроцессорной системы также может быть достигнута за счет рационального распределения функций управления между аппаратными и про­граммными средствами, особая роль отводится системам с перестраиваемой струк­турой, предоставляющей хорошие возможности для реализации различных алгорит­мов определения с использованием программируемых структур. Использование в процессе программно-алгоритмической обработки АСУ ТП комплексов автоматиза­ции проектирования класса SCAD А- систем является также желательным.

1. Построение алгоритма управления (контроля).При разработке алгоритма управле­
ния (контроля) необходимо учитывать существующий алгоритм управления
(контроля), выбранный критерий качества, особенности технологического про­
цесса, выбранный способ управления и т. п. Необходимо построить блок-схему
процесса управления (контроля) и дать ее описание. При разработке алгоритма
важно иметь в виду, что управление должно осуществляться в реальном масштабе
времени.

2. Программное обеспечение. Количество программных модулей определяется со­
держанием и количеством реализуемых функций системы управления. В диплом­
ном проекте программы разрабатываются по указанию руководителя дипломного
проекта. Решение задачи построения технического обеспечения АСУ ТП также
должно основываться на современной тенденции- широком применении персо­
нальных компьютеров и микроконтроллеров. Решение задачи, как правило, сле­
дует начинать с расчета необходимого количества различного оборудования и
выбора его конкретного вида. После произведенных расчетов выбирается способ
компоновки технических средств. Все расчеты и выбор компоновки должны ис­
ходить из заданной схемы технологического процесса.

— 28 —

4.3.3. Автоматизация проектирования

Тематика дипломных проектов по данной проблеме связана, как правило, с раз­работкой математических моделей и методов в САПР, технического, информаци­онного и математического обеспечения САПР.

Системный подход к решению задачи состоит в понимании того факта, что лю­бая система такой сложности, как САПР, не может быть создана и внедрена сразу вся целиком. Поэтому в дипломном проекте особенно важно отобразить и обосно­вать выбор совокупности решаемых системой задач на каждом этапе ее эволюци­онного развития с обеспечением их системного единства и взаимной совместимо­сти.

Круг конкретных задач, подлежащих разработке в специальном разделе ди­пломного проекта, разнообразен:

• создание информационной базы системы проектирования;

• создание ППП автоматизированного проектирования;

• построения технического обеспечения САПР;

• оптимизационные задачи;

• обеспечение надежности функционирования САПР и целый ряд других задач.

При решении любой из названных задач следует базироваться на следующих принципах:

• САПР - человеко-машинная система;

• САПР - иерархическая система, реализующая комплексный подход к автоматиза­
ции всех уровней проектирования;

• САПР - совокупность информационно согласованных подсистем;

• САПР - открытая и развивающаяся система.

При разработке ППП или отдельных программ разрабатываются следующие вопросы:

• алгоритмы автоматизируемых задач проектирования и блок-схемы алгоритмов с
комментариями к ним;

• решение задач на алгоритмическом или машинно-ориентированном языке;

— 29 —

• вопросы информационной совместимости с другими пакетами программ данной
системы;

• вопросы эксплуатации разработанного пакета и рекомендации по его внедрению.

САПР функционирует, как правило, в диалоговом режиме. При разработке язы­ка диалогового взаимодействия особое внимание следует уделить изучению профес­сионального языка конструктора (технолога), который специфичен для каждой кон­кретной области.

При этом отражаются следующие вопросы:

• описание структуры проектируемого объекта. Здесь необходимо привести имена
всех компонент объекта вместе с описанием их атрибутов, описание операций
проектирования, выбор фраз и обоснование способа построения фраз (директив);

• методы и организация лексического анализа фраз (директив), организация и
управление процессом проектирования. Разрабатывается программа языкового
взаимодействия конструктора (технолога) с информационной системой. При ре­
шении задач, связанных с построением технического обеспечения САПР, реша­
ются задачи, аналогичные тем, которые возникают при проектировании. При
этом необходимо иметь в виду, что задачи проектирования и конструирования во
многих инженерных областях по своему характеру и содержанию не относятся к
задачам вычислительным. Например, конструктор в соответствии с намеченным
принципиальным решением взаимно располагает детали, представляя результаты
в графической форме.

В связи с тенденцией создания специализированных автоматизированных ра­бочих мест для проектировщиков, конструкторов темы дипломных проектов могут быть посвящены разработке компонент этих систем.

4.3.4. Автоматизированные системы научных исследований ГАСНШ

В настоящее время автоматизированные системы научных исследований (АСНИ) находят широкое применение в народном хозяйстве и обеспечивают даль­нейшее развитие фундаментальных направлений в науке.

АСНИ отличаются от других типов автоматизированных систем (АСУТП, АСОИУП, САПР и т.д.) характером информации на выходе системы. Прежде всего,

— 30 —

это данные, получаемые в результате научной деятельности человека и создаваемые на основе этих данных математические модели исследуемых объектов, явлений или процессов. Адекватность и точность таких моделей обеспечивается всем комплек­сом методических, программных и других средств. Поэтому АСНИ являются систе­мами для получения, корректировки или исследования моделей, используемых за­тем в других типах автоматизированных систем для управления, проектирования.

Ниже приводятся возможные варианты тем дипломных проектов.

Разработка технической структуры АСНИ.

Цель дипломного проекта по данной теме - это выработка технических реше­ний, дающих полное представление о создаваемой АСНИ и ее подсистемах. После­довательность работ на стадии разработки технического проекта АСНИ следующая:

• разработка предварительной технической структуры АСНИ;

• анализ характеристик функционирования АСНИ;

• разработка базовой технической структуры АСНИ;

• разработка структуры информационного обеспечения АСНИ;

• разработка структуры математического обеспечения АСНИ.

В дипломном проекте чаще всего проводятся разработки одной из стадий со­здания технического проекта АСНИ или же некоторых стадий, но для какой-то кон­кретной подсистемы.

При разработке предварительной технической структуры АСНИ решаются сле­дующие вопросы:

• определение числа уровней АСНИ и совокупности алгоритмов, выполняемых на
каждом уровне;

• определение трудоемкости и сложности алгоритмов каждого уровня;

• определение технической структуры АСНИ и распределение функций по подси­
стемам;

• определение параметров устройств каждой функциональной группы технических
средств.

Решение задач анализа характеристик функционирования АСНИ должно учи­тывать, что процесс функционирования АСНИ имеет информационный характер, в

— 31 —

котором учитывают четыре основных звена: объект исследований, АСНИ, исследо­вателя и внешнюю среду.

При разработке базовой технической структуры АСНИ разрабатываются следу­ющие вопросы:

• Определение специфических требований к отдельным подсистемам, корректи­
ровка состава технических средств;

• сопоставление требований информационной и программной частей с техниче­
ской частью АСНИ;

• построение загрузочной диаграммы АСНИ;

• определение производительности отдельных подсистем и системы в целом.

Разработка структуры информационного обеспечения АСНИ основывается на базовой технической структуре АСНИ и характеристиках входящих в нее средств автоматизации. Информационное обеспечение должно строиться с учетом методо­логических положений проектирования АСНИ.

Разработка информационного обеспечения складывается из следующих стадий:

1. Выбор структуры данных. Здесь разрабатывается способ размещения данных в
памяти, выбирается вид структуры записей и дается обоснование его выбора.

2. Анализ общей схемы организации данных. При организации работы с данными
необходимо учитывать следующие основные требования: единство использова­
ния информационной базы всеми решаемыми в системе задачами; типовость схем
оперирования с массивами, позволяющая разработать общий программный аппа­
рат для работы с ними.

На стадии разработки структуры программного обеспечения АСНИ должны рассматриваться в основном вопросы выбора и создания прикладного программ­ного обеспечения, т. е. программ и ППП, предназначенных для осуществления про­цедур исследований для испытаний. Здесь можно выделить следующие основные моменты:

1. Определение набора типовых (стандартных) программ обработки. Составление списка программ. На основании анализа видов обработки данных и анализа

— 32 —

объектов автоматизации определяется необходимый состав стандартного матема­тического обеспечения.

2. Определение списка программ, которые необходимо разработать.

3. Разработка алгоритмов и программ. Разработка производится согласно списку,
определенному в п.2. Алгоритм разрабатывается на основании математической
модели автоматизированного процесса. При этом должна учитываться структура
используемых информационных массивов и особенности используемых техниче­
ских средств.

Проектирование автоматизированной систем комплексных испытаний слож­ных объектов.

При комплексных испытаниях сложных объектов АСНИ решают задачи полу­чения анализа совокупности рабочих параметров объектов, их агрегатов и узлов, управления технологическими процессами при подготовке и проведении исследова­ний.

Основной целью создания подобных систем является повышение производи­тельности труда при подготовке и проведении испытаний, сокращение исследова­тельского цикла обработки объектов и их агрегатов, уменьшение количества экспе­риментальных изделий за счет уплотнения программ испытаний, сокращения по­терь от качественного проведения ряда технологических операций и т.д.

При разработке комплексных испытаний в дипломном проекте разрабатывают­ся следующие вопросы:

1. Сбор данных, измерение, регистрация и индикация отдельных параметров,
контроль состояний отдельных узлов, отработка законов регулирования, реги­
страция аварийных ситуаций, экспресс-обработка информации с целью выдачи
управляющих действии;

2. Обработки данных с целью анализа группы взаимосвязанных параметров, фор­
мирование промежуточных массивов с целью организации режима «визуального
контроля», выдачи массивов на устройства отображения, анализа аварийных си­
туаций с целью выдачи данных оператору;

3. Реализация алгоритмов на конкретном вычислительном комплексе.

— 33 —

При разработке названных вопросов необходимо учитывать особенности реги­страции данных испытаний, обработки данных и организации оперативного контро­ля за ходом испытаний и ряд других особенностей.

Дипломные проекты могут быть посвящены решению вопросов общего харак­тера по отношению к рассмотренным системам, в этом случае можно предложить следующие варианты тем:

1. Оптимизация решений в АСОИУ.

2. Статистическое моделирование объектов и процессов управления.

3. Проектирование и модернизация программного обеспечения микропроцессорных
структур.

4. Исследование, разработка и повышение эффективности информационного обес­
печения человека.

5. Решение задач, связанных с технологией программирования, структурные или
объектные подходы.

6. Разработка программного обеспечения обработки информации в концепции
CASE- технологии проектирования.

7. Автоматизированные системы обучения.

8. Выбор параметров настройки и генерации комплексов системных программ
ППП.

Тема проекта может пересекаться с несколькими из перечисленных выше вари­антов. Допускаются и другие варианты тем, однако они не должны выходить за рамки специальности 2202. В таких ситуациях вопрос решается с куратором. В осо­бых случаях тема и содержание дипломного проекта согласуются с заведующим ка­федрой ИТАС.

Ниже приводится примерный перечень вопросов, которые могут составить со­держание специальной части по предложенным вариантам. I. Оптимизация решений в АСОИУ

1. Системный анализ объекта управления (оптимизации): определение целей,

уточнение границ объекта, анализ связей со средой, параметризация объекта,

выявление существенных факторов и ограничений и т. п.

— 34 —

2. Выбор и обоснование критериев эффективности, построение математической
модели. Определение или оценка численных значений всех параметров модели.

3. Анализ модели, проверка адекватности, исследование возможности упроще­
ния.

4. Разработка вопросов коррекции модели.

5. Выбор метода оптимизации.

6. Разработка алгоритмов и программ решения задачи.

7. Разработка интерактивных процедур принятия решений.

8. Апробирование системы оптимизации, оценка полученных результатов.

9. Разработка мероприятий и рекомендаций по внедрению результатов решений.
В качестве объекта оптимизации могут выступать как составляющие обеспечи­
вающей части АСОИУ (системы хранения и поиска информации, структуры КТС и
т.д.), так и функциональные задачи или подсистемы.

II. Статистическое моделирование объектов и процессов управления

1. Обоснование целесообразности применения статистического моделирования
для исследования объекта управления.

2. Выбор способа моделирования, обоснование применения технических средств,
моделирование с использованием реальных звеньев, с участием человека-опе­
ратора. Выбор масштаба времени.

3. Построение имитационных моделей. Составление общей структуры модели,
алгоритмов и программ.

4. Планирование эксперимента и автоматизированная обработка результатов экс­
перимента. Оценка характеристик стохастической взаимосвязи случайных ве­
личин н процессов (точное и интервальное оценивание параметров распределе­
ний, проверка гипотез, регрессионные модели и т. д.).

5. Анализ результатов эксперимента. Оценка эффективности производственного
или технологического процессов, организационно-технических систем.

Ш.Проектирование и модернизация программного обеспечения микропроцессор­ных структур, АСОИУ 1. Построение графа набора задач, приведенного к ярусно-параллельной форме.

— 35 —

2. Решение вопросов мультипрограммного преобразования алгоритмов.

3. Разработка алгоритмов мультипрограммного обеспечения.

4. Особенности уровней программирования систем реального времени.

5. Разработка моделей надежности программного обеспечения.

6. Разработка других системных программ, расширяющих возможности операци­
онной системы.

7. Разработка программ моделей надежности.

8. Разработка системных сервисных программ.

9. Взаимодействие со средствами, обеспечивающими ввод-вывод информации об
объекте управления.

10.Диспетчеризация внешних устройств, SCADA технологии. 11.Информационный обмен между оператором и техническими средствами. 12.Оценка надежности программных средств.

ГУ.Исследование, разработка и повышение эффективности информационного обес­печения человека в АСОИУ

1. Обследование функции и деятельности управленческого персонала предприя­
тий, цехов, участков с точки зрения количества и содержания информации.
Специфика функционирования УВК в режиме советчика и при супервизорном
управлении.

2. Разработка и выбор средств, методов исследования систем с человеком.

3. Определение объема информационных потоков оператора в АСОИУ.

4. Разработка модели производственной ситуации (при исследовании в лабора­
торных условиях). Исследование режимов работы объекта в различных ситуа­
циях, обоснование полноты набора задач АСОИУ, решаемых человеко-машин­
ным комплексом.

5. Выбор способов количественной оценки эффективности системы с человеком.

6. Разработка моделей для оценки законов управления в супервизорном управле­
нии.

7. Составление и проведение инженерно-психологического эксперимента.

— 36 —

8. Анализ результатов эксперимента. Рекомендации по улучшению информаци­онного обеспечения человека в АСОИУ. У.Решение задач, связанных с технологией программирования

1. Анализ недостатков существующих CASE технологий программирования или
конкретной технологии, которую предполагается усовершенствовать.

2. Решение организационных и экономических вопросов, связанных с внедрени­
ем новой технологии.

3. Разработка методических аспектов программирования больших программных
систем.

4. Разработка вопросов тестирования и отладки программ.

5. Решение технологических вопросов проектирования программ.

6. Решение вопросов документирования программной разработки.

7. Разработка программной поддержки технологии.

8. Решение вопросов адаптации технологии и программной поддержки к конкрет­
ной CASE среде проектирования.

9. Анализ перспектив развития технологии.

У1.Разработка информационного обеспечения АСОИУ в выбранной CASE среде.

1. Выбор и обоснование структуры базы данных.

2. Разработка фрагментов ППП для ведения базы данных.

3. Решение задач обработки информации, хранящейся в базе данных или в систе­
ме файлов.

4. Разработка программного обеспечения для удаленного доступа к базам данных
или отдельным файлам.

5. Разработка системы хранения и обработки информации с использованием ре­
ляционного и объектного подходов.

6. Разработка систем представления знаний (интеллектуальных банков).

7. Применение методов теории распознавания образов для организации процедур
поиска информации в АСОИУ. Анализ перспективных методов хранения и об­
работки данных.

8. Выбор CASE среды для разработки проекта АСОИУ.

— 37 —

УП.Автоматизированные системы обучения (АСО)

1. Анализ задач, решаемых АСО.

2. Анализ возможности использования стандартного оборудования вычислитель­
ных комплексов в АСО и разработка специальных терминальных устройств.

3. Разработка методики и алгоритмов решения задач программированного
контроля и обучения.

УШ.Выбор параметров настройки и генерация комплексов системы программ ППП

1. Назначение ППП, характеристика особенностей, связанных с генерацией про­
граммных модулей.

2. Анализ подмножества задач, для решения которых настраивается ППП.

3. Структура пакета, описание этапов генерации.

4. Выбор и описание параметров генерации.

5. Составление программ генерации.

6. Проведение генерации.

7. Анализ результатов генерации.

По уровню проработки общая и специальная части дипломного проекта долж­ны соответствовать требованиям, предъявляемым к техническому и рабочему проекту.

Экономическая часть

Задание по данной части дипломного проекта выдает консультант по экономи­ческой части проекта.

Расчет экономической эффективности АСОИУ, АСНИ, САПР производится для обоснования экономической целесообразности создания этих систем на кон­кретном объекте и осуществляется путем сопоставления капитальных и эксплуата­ционных затрат с экономией, достигаемой в результате создания АСОИУ, АСНИ, САПР.

Расчет экономической эффективности систем управления производится в соот­ветствии с методикой и рекомендациями кафедры экономики промышленного производства.

— 38 —

В некоторых случаях по указанию консультанта по экономической части проекта может рассчитываться не экономическая эффективность, а себестоимость создания проекта АСОИУ, АСНИ, САПР.

Вопросы охраны труда

В пояснительной записке на основе анализа производственных вредностей и опасностей по всему объекту (например, ВЦ, пункт оперативного управления АСО­ИУ и т. п.) излагаются принципы создания здоровых и безопасных условий труда, в разрезе всего дипломного проекта, и детально решается один-два наиболее важных вопроса охраны труда с полным инженерным обоснованием. Затем производится оценка принятых решений с точки зрения социальной и экономической эффектив­ности.

Объем данного раздела основной части не должен превышать 6-10 страниц ру­кописного текста.

Более конкретное содержание раздела согласуется с консультантом по охране труда. Раздел выполняется в соответствии с положениями и рекомендациями кафед­ры охраны труда и рудничной вентиляции Пермского государственного техниче­ского университета.

Заключение

Заключение дипломного проекта содержит окончательные выводы по всей ра­боте и показывает степень выполнения поставленных перед дипломником задач. Выводы даются на основе сравнения технико-экономических показателей действу­ющего производства и проектируемого варианта. Наряду с этим дипломник обязан показать в заключительной части проекта и другие преимущества, связанные с реа­лизацией проектных предложений (например, повышение общей культуры произ­водства, рост квалификации кадров, улучшение условий труда и т. п.), а также оха­рактеризовать содержание и методы проведения подготовительных работ. Если при решении задачи, поставленной перед дипломником, он по каким-то причинам не принял самое оптимальное решение, в заключении следует указать причины, обу­словившие выбор промежуточного варианта и охарактеризовать перспективы даль­нейшего развития работ в этой области.

— 39 —

Список литературы

В списке литературы должна быть указана вся использованная литература, а по тексту пояснительной записки - ссылки на нее. Все перечисленные в списке работы нумеруются. Допускается два варианта расположения источников: в порядке появ­ления ссылок в тексте и по алфавиту.

При ссылке на источник литературы в тексте приводится номер источника по списку литературы, заключенный в квадратные скобки. При ссылке одновременно на несколько источников номера их разделяются запятой внутри одних квадратных скобок. При включении в текст цитаты следует приводить в квадратных скобках, кроме номера источника, также номер страницы, на которой помещен цитируемый материал, разделяя их запятой. При оформлении списка литературы необходимо ру­ководствоваться «ГОСТ 7.1-84. Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления».

Необходимо указывать ссылки (адрес и название сайта) при использовании ре­сурсов Интернет.