Интеллектуальная САПР схем автоматизации с развивающейся базой знаний тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.12, кандидат наук Требухин, Алексей Геннадьевич

• Требухин, Алексей Геннадьевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Требухин, Алексей Геннадьевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. Глава 1. Анализ существующих подходов к интеллектуализации САПР систем автоматизации

1.1. Система автоматизации как объект проектирования

1.2. Функциональные характеристики САПР систем автоматизации

1.3. Особенности задачи структурного синтеза схемотехнических решений

1.3.1. Структурный синтез радиоэлектронных устройств

1.3.2. Морфологический метод синтеза технических решений

1.3.3. Структурный синтез электрических цепей

1.3.4. Структурный синтез схем систем автоматизации

1.4. Обобщение информации как средство формализации

рабочего опыта САПР

1.4.1. Проблема интеллектуализации САПР систем автоматизации

1.4.2. Структурно-логические методы обобщения

1.4.3. Особенности функционирования экспертных САПР

Выводы по главе 1

2. Глава 2. Автоматическая генерация функциональных схем

систем автоматизации

2.1. Постановка задачи синтеза схем систем автоматизации

2.2. Задача компоновки структурных схем из набора базовых

структур

2.3. Построение и анализ деревьев схемотехнических решений

2.4. Алгоритмы коррекции деревьев схемотехнических решений

2.4.1. Усечение в процессе генерации

2.4.2. Предварительная классификация технических средств

2.5. Генерация шаблонов базовых структур на основе деревьев схемотехнических решений

2.6. Генерация функциональных схем на основе шаблонов

2.7. Эвристические правила анализа функциональных схем

Выводы по главе 2

3. Глава 3. Разработка методики и алгоритмов автоматического расширения базы знаний САПР систем автоматизации

3.1. Особенности обобщения схем систем автоматизации

3.2. Разработка системы признаков для описания схем

систем автоматизации

3.3. Формирование понятий о классах функциональных схем

систем автоматизации

3.4. Алгоритм генерации правил построения цепей функциональных схем

3.5. Применение базы знаний САПР

3.6. Оценка свойств базы знаний САПР

Выводы по главе 3

4. Глава 4. Разработка программного и информационного обеспечения для генерации и обобщения функциональных схем систем автоматизации

4.1. Назначение программного комплекса Controlics

4.2. Особенности реализации клиент-серверной

архитектуры Controlics

4.3. Функциональная структура Controlics

4.4. Интерфейс Controlics

4.5. Сравнение функциональных возможностей САПР

ПСАПР, Controlics и AutomatiCS

4.6. Исследование процесса генерации схемотехнических

решений систем автоматизации с помощью Controlics

4.7. Испытание САПР AutomatiCS и Controlics

4.8. Испытание САПР ПСАПР и Controlics

4.9. Тестирование БЗ САПР

Выводы по главе 4

Заключение

Список сокращений

Список литературы

Приложения

Приложение 1. Представление структурных схем с помощью

набора базовых структур

Приложение 2. Пример решения задачи обобщения цепей

функциональных схем

Приложение 3. Генерация функциональных схем системы автоматизации теплообменного аппарата

(на примере кожухо-трубчатого теплообменника)

Приложение 4. Свидетельства о государственной регистрации

программ для ЭВМ

Приложение 5. Акты внедрения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интеллектуальная САПР схем автоматизации с развивающейся базой знаний»

ВВЕДЕНИЕ

Анализ САПР систем автоматизации непрерывных технологических процессов российских (САПР-АЛЬФА, SchematiCS, AutomatiCS) и зарубежных (CADElectro, ЕЗ.series, Promisse, EPLAN) разработчиков показал, что указанные САПР в рамках одного проекта обеспечивают проработку единственного варианта технической реализации системы и автоматизированное формирование для него проектной документации.

Для повышения качества проектного решения необходим анализ и оценка нескольких вариантов технической реализации системы автоматизации (СА) с помощью критериев, характеризующих функциональные и эксплуатационные свойства схем. Применение существующих САПР для создания множества вариантов технических реализаций СА не обеспечивает его достаточную полноту и увеличивает время проектирования.

Вопросы автоматизации процесса формирования схем автоматизации рассматривались в работах Емельянова C.B., Цветкова В.Д., Салина А.Г., Целищева Е.С., Ахремчика О.Л., Филатовой Н.Н., Бодрина А.В., Федорова А.Н. и др. Структуры, предложенные ими для описания объекта проектирования, а также предлагаемые технологии и алгоритмы структурного синтеза позволяют получать единственный вариант технической реализации СА. Для сравнительной оценки нескольких вариантов используются критерии, требующие применения большого объема экспертной информации.

Для автоматизации процесса формирования множества вариантов технических реализаций СА необходимо создание специального генератора схемных решений.

Информация, содержащаяся в архиве САПР, в дальнейшем не систематизируется и используется только для создания фрагментов новых проектных решений. Однако включение в САПР генератора схемных решений приведет к расширению архива, что обеспечивает возможность на основе

интеллектуального анализа, в частности, обобщения схем, автоматизировать процедуры расширения базы знаний (БЗ) САПР.

Обычно БЗ создается в ходе разработки САПР, и вопросы ее коррекции решаются только с помощью экспертов или лица, принимающего решения. Этот подход к интеллектуализации САПР получил развитие в виде экспертных подсистем или подсистем поддержки принятия решений (Поспелов Г.С., Боженюк A.B., Малышев Н.Г., Берштейн JI.C., Чичварин Н.В. и др.). Сохранение результатов генерации проектных решений позволяет по-новому организовать работу с БЗ САПР, реализуя не только извлечение из нее информации, но и автоматическое расширение БЗ результатами анализа созданных схем. При этом существует ряд особенностей:

в большинстве экспертных систем автоматизирована только процедура логического вывода, а процесс формирования базы правил полностью остается за экспертом;

схемы вывода позволяют выбирать вариант проектирования из ограниченного набора уже сформированных альтернатив, при этом число схем и число правил вывода обычно сопоставимы;

Таким образом, актуальным вопросом является создание интеллектуальной САПР систем автоматизации технологических процессов, на основе результатов разработки их технических реализаций осуществляющей автоматическое пополнение базы знаний.

Объектом исследования являются средства интеллектуализации САПР систем автоматизации непрерывных технологических процессов.

Предметом исследования являются методы и алгоритмы решения задач генерации схем автоматизации непрерывных технологических процессов и обобщения схемных решений.

Целью исследования является повышение эффективности средств проектирования систем автоматизации непрерывных технологических процессов на основе создания интеллектуальной САПР с развивающейся базой знаний.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать методы и алгоритмы структурного синтеза технических решений и обобщения объектов, заданных структурными признаками.

2. Разработать метод автоматического формирования множества альтернатив функциональных схем как элементов объема понятия о заданной структурной схеме.

3. Создать новую систему количественных признаков для описания особенностей структуры схем автоматизации.

4. Разработать алгоритмы расширения базы знаний САПР систем автоматизации на основе автоматического обобщения схемотехнических решений, возникающих в процессе функционирования системы.

5. Создать интеллектуальную САПР систем автоматизации с развивающейся базой знаний, обеспечивающую генерацию и обобщение схемных решений.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использован аппарат теории графов, методы морфологического синтеза, теория приближенных множеств, основные положения теории интеллектуальных систем и баз данных.

Научная новизна:

1. Разработан метод автоматической генерации функциональных схем на основе новой модели представления множества вариантов цепей схем автоматизации - дерева схемотехнических решений.

2. Разработана новая система признаков (К) для оценки структурных особенностей систем автоматизации, включающая 12 количественных характеристик.

3. Разработан алгоритм решения задачи обобщения функциональных схем, позволяющий выделять наиболее существенные с точки зрения эксперта признаки и тем самым формализовать в явном виде в пространстве К его предпочтения.

4. Предложена методика и алгоритм автоматического формирования продукционных правил генерации функциональных схем, основанных на обобщениях цепей.

5. Разработан алгоритм оценки свойств базы знаний, автоматически расширяющейся в процессе функционирования САПР.

Достоверность научных результатов подтверждается: верификацией программно реализованных теоретических положений и сравнением результатов генерации схем с известными из литературы проектными решениями; совпадением отдельных схем из результата генерации с решениями, предлагаемыми разработчиками промышленных контроллеров; согласованием посылок продукций БЗ САПР с описанием типовых проектных решений, предлагаемых разработчиками технических средств.

Практическая значимость работы заключается в том, что созданные программные средства позволяют сократить время на разработку схемных решений и повысить их качество за счет увеличения числа анализируемых вариантов технических реализаций схем, которые генерируются автоматически. Проектировщику обеспечивается возможность проработки вариантов реализации схем на различных управляющих устройствах и автоматической генерации принципиальных электрических схем.

Предложенные алгоритмы обобщения и формирования продукций позволяют на основе анализа архива САПР расширять базу знаний новыми правилами генерации схемотехнических решений.

Создана интеллектуальная САПР схем автоматизации, отличающаяся наличием модуля генерации схемотехнических решений и модуля их обобщения, предназначенного для автоматического расширения БЗ САПР набором продукционных правил построения измерительных и исполнительных цепей.

Положения, выносимые на защиту:

1. Постановка задачи синтеза функциональных схем как задачи генерации объема понятия о структурной схеме.

2. Метод и алгоритмы автоматического формирования множества функциональных схем систем автоматизации.

3. Автоматическое расширение базы знаний САПР на основе обобщения цепей схем автоматизации.

4. Архитектура разработанной интеллектуальной САПР схем систем автоматизации.

Реализация и внедрение результатов исследований. Теоретические и практические результаты диссертационной работы использовались в ряде госбюджетных НИР, проводимых по тематическому плану ТвГТУ: «Разработка фундаментальных основ создания интеллектуальных обучающих и управляющих систем» (2010-2011 гг.), «Исследования в области высокопроизводительных реализаций имитационных моделей в распределенных вычислительных средах» (2012 г.). Результаты работы переданы в ЗАО НИИ «Центрпрограммсистем» для использования в производственном процессе. Материалы диссертации внедрены в учебный процесс кафедры «Автоматизация технологических процессов» ТвГТУ для проведения лабораторных и практических занятий по курсу «Автоматизированное проектирование систем управления».

Апробация работы. Основные результаты, полученные в ходе исследования, докладывались и обсуждались на международной школе-семинаре по искусственному интеллекту «Интеллектуальные системы и технологии: современное состояние и перспективы» ISyT'2011 (г.Тверь, ТвГТУ, 2011г.), международных конгрессах по интеллектуальным системам и информационным технологиям AIS-IT'll, AIS-IT'12 (пос. Дивноморское, ЮФУ, 2011-2012 г.), XXV международной научной конференции Математические Методы в Технике и Технологиях ММТТ-25 (г. Волгоград, ВолгГТУ, 2012 г.), III международной научно-технической конференции «Открытые семантические технологии проектирования интеллектуальных систем» OSTIS-2013 (г.Минск, БГУИР, 2013 г.), VII международной научно-практической конференции

«Интегрированные модели и мягкие вычисления в искусственном интеллекте» (г. Коломна, 2013 г.).

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 14 источниках, включающих 6 статей в сборниках научных трудов и журналах, в том числе 3 в журналах, включенных в перечень ВАК, 6 материалов конференций, 2 свидетельства о государственной регистрации

программ для ЭВМ.

Объем н структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка сокращений, списка литературы, включающего 113 наименований, 5 приложений, изложена на 243 страницах машинописного текста; содержит 59 рисунков и 42 таблицы.

В первой главе проведен анализ методов и алгоритмов структурного синтеза: морфологических (Одрин В.М., Андрейчиковы A.B., О.Н., Zwicky F. и др.), генетических (Goldberg D., Holland J., Курейчик В.М. и др.), агрегативно-декомпозиционных (Целищев Е.С., Салин А.Г.) и эвристических (Ахремчик О.Л., Бодрин A.B.). Показано, что для выделенного класса задач необходимы модификации этих методов на базе специальных эвристик, которые составляют основу БЗ САПР. Выполнен анализ методов обобщения объектов, заданных структурными признаками. Обосновано, что задачу обобщения схем автоматизации можно решить на основе формализмов теории приближенных множеств.

Во второй главе разрабатывается метод автоматической генерации множества функциональных схем автоматизации как объема понятия о структурной схеме. Введена новая структура, служащая для компактного представления цепей функциональны схем — дерево схемотехнических решений (ДСР). Предложены алгоритмы построения и анализа ДСР, служащие для автоматической генерации функциональных схем. Предложен набор эвристических правил проверки технической реализуемости функциональных связей, позволяющий при необходимости дополнить схему элементами питания.

В третьей главе разрабатываются методика и алгоритмы автоматического расширения БЗ САПР на основе обобщения функциональных схем и их цепей. Введена новая система количественных признаков, описывающих особенности структур схем автоматизации. Предложены направления применения БЗ САПР и алгоритмы оценки ее противоречивости, избыточности и неполноты.

В четвертой главе приводится описание разработанной интеллектуальной САПР Controlics, реализующей предложенные в настоящей работе методы и

алгоритмы генерации и обобщения схемотехнических решений. Проведены испытания Соп1хоНс8 и сравнение его возможностей с возможностями других САПР систем автоматизации.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПОДХОДОВ К

ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИИ САПР СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ

1.1. Система автоматизации как объект проектирования

Для системы автоматизации (СА) технологических объектов можно построить следующие типы схем [21]:

1. Структурная схема. Показывает основные функциональные части системы, их назначение и взаимосвязь; выполняется на стадиях, предшествующих разработке схем других типов. Структурная схема включает в себя информацию о структуре контуров управления, состоящих из блоков определенного назначения: измерительный преобразователь ИП, управляющее устройство УУ (в частности, регулятор РУ), исполнительное устройство ИУ и др., а также взаимосвязи между этими блоками.

Для формализованного представления структурных схем используются графовые модели и матрицы инциденций. Структурную схему можно представить в виде ориентированного графа С=(Х, и), где X — множество вершин (элементов схемы), а V - множество дуг, представляющих связи между элементами схемы.

Матрицей инциденций ориентированного графа называется матрица I, для которой /у=/, если вершина Х1 является началом дуги бу , -1 , если Х{ является концом дуги Ср 0 в остальных случаях. В матрице инциденций по строкам перечисляются элементы, а по столбцам — связи структурной схемы.

2. Функциональная схема. Отображает возможный вариант технической реализации функций, заданных элементами структурной схемы.

Функциональная схема СА полностью отражает ее структуру [28], потоки передачи и преобразования информации, а также характер взаимодействия входящих в ее состав элементов.

Функциональные схемы также можно представить в виде ориентированных графов и матриц инциденций. При детальном анализе можно увидеть, что

графическая форма служит только для удобства восприятия, а информационной основой функциональных схем являются данные о составе и взаимосвязях, которые при соответствующей формализации могут быть представлены в виде таблиц, число строк в которых равно числу функциональных связей составляющих схему элементов, а по столбцам располагаются истоки и стоки каждой связи.

3. Принципиальная электрическая схема (ПЭС). Кроме структурных и функциональных особенностей, отражает привязку каждой связи элемента функциональной схемы к разъему, с последующим назначением контактов на разъеме. ПЭС определяет полный состав электрических элементов и связей между ними, обеспечивающих решение задач автоматизации.

4. Схема соединений. Показывает связи между технических средств автоматизации (ТСА), чем они реализуются (провода, жгуты, трубопроводы). Схемы соединений используются при разработке конструкторской документации, в первую очередь конструкторских чертежей, определяющих расположение и способы крепления проводов, жгутов, кабелей, трубопроводов, аппаратов и др.

5. Схема подключений. Показывает внешние подключения СА.

В рамках каждой схемы рассматриваются три сущности:

• цепь (совокупность связанных блоков),

• контур (совокупность цепей),

• единичная связь между блоками.

Проектирование системы автоматизации технологического объекта осуществляется на основе создания иерархически взаимосвязанных схем: структурная —> функциональная —> электрическая —► схемы соединений, подключений.

Например, в состав системы автоматизации объекта (ОА) входят два контура. В первом контуре регулируется температура ^ Регулирование ^ -одноканальное с помощью задвижки без использования датчика положения. При этом уставка регулятора должна корректироваться в зависимости от температуры Ь (такой механизм применяется в погодозависимых системах отопления,

вентиляции, теплицах и инкубаторах, чаще всего - температура окружающего воздуха). Во втором контуре регулируется давление р\. Регулирование р! -одноканальное с помощью задвижки без использования датчика положения. Необходимо предусмотреть возможность аварийной сигнализации выхода измеряемого давления за допустимые пределы. Структурная схема м_СС системы автоматизации представлена на рисунке 1.1. На рисунке 1.2 изображены орграфы Н1={0},02} структурной схемы м_СС, орграфы Н2-Н4 одного из вариантов функциональной схемы.

Рис. 1.1. Пример структурной схемы системы автоматизации

Орграфы Н2 являются результатом идентификации всех вершин Н1. Орграфы ИЗ являются результатом идентификации всех связей (дуг) Н2. Например, связь 5/ между регулятором ТРМ151-06 и механизмом электрическим однооборотным МЭ040 идентифицирована как = Я',ив2,, 51 ¡=< Исток 1э=ТРМ151-06, Сток $1=ПБР-2М>, Б2,=<Исток Ь=ПБР-2М, Сток 8^МЭ040>,

то есть связь Si напрямую реализовать нельзя, и для ее реализации необходимо между ТРМ151-06 и МЭ040 включить ПБР-2М. В НЗ добавлены вершины, соответствующие пусковым устройствам исполнительных механизмов (ПБР) и блокам усилителей мощности (БУМ). Эти ТСА необходимы для реализации управляющих цепей. Так как все датчики к регуляторам возможно подсоединить напрямую, то в состав измерительных цепей нет необходимости включать нормирующие преобразователи. В Н4 добавлены вершины (блоки питания, БП), необходимые для электропитания элементов-вершин НЗ.

Применение графовых моделей для описания структурных схем, которые необходимо реализовать на элементах с фиксированной канальностыо (т.е. без возможности программного конфигурирования соответствия входов и выходов), ведет к потере информации о соответствии выходов технических средств их входам, так как информация о канальности устройства является параметром блока, а блок включается в граф как вершина. Аналогично для функциональных и принципиальных схем. Решением данной проблемы является декомпозиция каждой вершины графа, соответствующей элементу с несколькими каналами. При этом вершина представляется отдельным графом, каждая дуга которого отражает функциональную связь между одним входом и одним выходом элемента.

Рассмотренные способы формализованного описания и представления схем систем автоматизации позволяют перейти к их автоматизированному проектированию.

1.2. Функциональные характеристики САПР систем автоматизации

САПР систем автоматизации непрерывных технологических процессов, созданные в последние десятилетия, ориентированы на реализацию требований международных (ISO 10303, ISO 15926 и др.) и общероссийских (ГОСТ 23501.101-87, ГОСТ 23501.108-85, РД 50-680-88 и др.) стандартов [22-26, 54].

Обзор наиболее удачных решений в области САПР систем автоматизации

непрерывных технологических процессов позволил выделить 8 систем, наиболее активно продвигаемых на отечественном рынке (таблица 1.1).

Несмотря на одинаковую целевую направленность, системы отличаются способами достижения целевых состояний (таблица 1.2).

Таблица 1.1. Сведения о разработчиках и назначение САПР С А

САПР Разработчик Год начала разработки (ввода в эксплуатацию) Область применения

СА ФГУП «Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно- исследовательский институт технической физики», г. Снежинск 2001 (2005) Процесс проектирования систем автоматизации состоит из нескольких последовательных этапов: первоначальное создание принципиальной электрической схемы; - создание схемы соединений; - создание документации на жгуты автоматики и дополнительной информации о механической конструкции системы [106]

Альфа СА ООО «Фирма САПР-АЛЬФА», г. Москва (2006) Проектирование схем автоматизации (модуль «АЛБФА8») предназначено для автоматизированного формирования схем (принципиальных, соединений и др.), спецификаций оборудования, изделий и материалов и др.

CADElectro Energy ООО «Техникон», г. Минск, Беларусь 1994 (2001) Предназначен для проектирования принципиальных электрических схем автоматизации, схем расположения, автоматического формирования конструкторской документации. [29]

ЕЗ.series CIM-Team (Германия), с 2006 г. - Zuken 1987 (2002) Позволяет создавать различные типы схем, начиная от технологической схемы и заканчивая схемой внешних подключений или схемой внешних проводок, а также генерировать комплект конструкторской документации.

EPLAN EPLAN Software & Service, Берлин, Москва 1984 (2006) Предназначен для проектирования принципиальных электрических схем автоматизации, автоматического формирования конструкторской документации.

Promisse Bentley, США Предназначен для проектирования систем управления, включающего разработку электрических схем, таблиц соединений, монтажных панелей,

составление спецификаций и др.

SchematiCS Группа компаний CSoft, Россия Предназначен для распознавания существующих схем, созданных в АШоСАБ, выполнения принципиальных и монтажных схем автоматики

AutomatiCS Группа компаний CSoft, Россия 2002 Предназначен для проектирования схем автоматизации на основании импортируемой технологической схемы и задания на проектирования, автоматического формирования конструкторской документации [19,80].

Таблица 1.2. Отличительные особенности САПР СА

САПР Особенности

СА Программно-информационная система, построенная на объектно-ориентированных принципах. Объектная модель, положенная в основу модулей САПР и формируемых ими конструкторских документов, позволяет решить задачу поддержания целостности проектных данных при их создании, изменении и удалении. Работая с графическими элементами схем, конструктор одновременно создает или изменяет экземпляры сущностей в БД проекта.

Альфа СА Развитая система архивации объекта проектирования и его отдельных стадий и фрагментов позволяет эффективно использовать результаты разработки предыдущих проектов.

CADElectro Energy Автоматический расчет кратчайших соединений в схемах расположения (размещение технических средств в местах установки). При необходимости назначить проводам и кабелям иные трассы существует ручная трассировка.

ЕЗ.series При проектировании схемы используются два различных понятия: электрическая цепь и провод. В ЕЗ.series цепь - это логическая связь между контактами элементов, имеющая имя и набор атрибутов, а провод - это физический провод (марка, сечение, цвет и т.д.), идущий от одного вывода элемента схемы к другому.

EPLAN С 2008 года появилась возможность использовать глобальную базу данных технических устройств, которая размещена на сервере компании в Германии. В ней представлена продукция крупных мировых производителей оборудования. Для того чтобы ее использовать, нужен только доступ к Интернет. Навигатор изделий открывается из программы EPLAN Electric Р8, и пользователь имеет возможность «перетаскивать» изделия в проект. EPLAN предлагает инструмент, который позволяет выявить ошибки и опечатки, возникающие при проектировании, уже на начальном этапе выполнения работ: проектировщик задает параметры «контрольного прогона» (проверка на неподключенные контакты, короткое замыкание и др.), программа производит проверку проекта и выдает таблицу с указанием местонахождения ошибок [31]. EPLAN предоставляет инструмент «Навигатор функций», с помощью которого проектировщик описывает все контуры и их элементы, входящие в систему управления [32]

Promis*e Контролирует проектировщика на совершение проектных ошибок: короткое замыкание, обрыв цепи, дублирование позиционных обозначений устройств, дублирование номеров проводов, избыточное назначение контактов и др. Имеется возможность создавать собственное правило проверки ошибок. Позволяет создавать трехмерные модели монтажных панелей.

SchematiCS В качестве объектов SchematiCS выступают любые наборы примитивов AutoCAD, с которыми может быть связан определенный пользователем набор предметно-ориентированных данных. Процесс преобразования заключается в следующем: по заданным правилам поиска SchematiCS находит на чертеже все графические обозначения, текст, контакты и связи — и заменяет их соответствующими объектами Schematics [109].

AutomatiCS Выбор технического средства осуществляется последовательно, в несколько этапов, и каждый последующий шаг зависит от решения, принятого ранее. Это позволяет отсекать заведомо неподходящие варианты и осуществлять выбор технических средств автоматизации в соответствии с заданием на проектирование (агрегативно — декомпозиционная технология синтеза).

Проведенный сравнительный анализ соответствия указанных систем требованиям к видам обеспечений, сформулированным в ГОСТ 23501.101-87 (таблица 1.3), позволяет сделать следующие выводы:

1. Характерна тенденция к формированию и использованию «открытой» («глобальной») базы данных технических средств, пополняемой разработчиками САПР. Необходимость этого объясняется тем, что от точности и правильности внесения описания ТСА в базу данных зависит правильность результатов разработки проектов, а сложность ведения базы данных часто не позволяет рядовому проектировщику надлежащим образом заполнять ее описаниями новых устройств. Кроме того, заполнение проектировщиком такой базы данных потребует много временных и финансовых затрат, что в значительной степени будет препятствовать качественной разработке проектных решений. При этом проектировщику не запрещается редактировать содержимое «глобальной» базы данных, перенесенное в проект. Таким образом, ведение разработчиками САПР баз данных ТСА становится одной из предпосылок к улучшению качества проектов и повышению степени автоматизации их разработки.

2. Реализация стратегии проектирования на основе типовых проектных решений позволяет проектировщику при разработке схем автоматизации выбирать их из архива проектных решений, сосредотачивая свое внимание на оценке перспективности схем.

3. Все рассматриваемые САПР предлагают развитые средства автоматизированного формирования проектной документации в соответствии с

действующими стандартами.

4. Возможность построения клиент-серверной архитектуры САПР существенно упрощает разработку проектов, так как в этом случае над проектом одновременно могут работать несколько проектировщиков, консолидируя свои усилия.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Требухин, Алексей Геннадьевич, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андрейчиков, A.B. Использование комбинаторно-морфологического и эволюционного подходов для синтеза технологических инноваций / A.B. Андрейчиков // Инновации. - 2007. - № 6. - С. 35-38.

2. Андрейчиков, A.B. Анализ, синтез, планирование решений в экономике / A.B. Андрейчиков, О.Н. Андрейчикова. - М.: Финансы и статистика, 2000.-368 с.

3. Андрейчиков, A.B. Компьютерная поддержка изобретательства (методы, системы, примеры применения) / A.B. Андрейчиков, О.Н. Андрейчикова. - М.: Машиностроение, 1998. — 476 с.

4. Ахремчик, О.Л. Информационная база для автоматизированного проектирования схем систем управления технологическими объектами / О.Л. Ахремчик // Информационные технологии. - 2009. - № 8. - С. 17-21.

5. Ахремчик, О.Л. Методология автоматизированного проектирования технического обеспечения АСУТП: дис. ... д-ра. техн. наук: 05.13.12, 05.13.06 / Ахремчик Олег Леонидович. - Тверь, 2009. - 350 с.

6. Ахремчик, О.Л. Эвристические приемы проектирования локальных систем автоматизации / О.Л. Ахремчик. - Тверь: изд-во ТвГТУ, 2006. - 160 с.

7. Береза, А.Н. Разработка и исследование векторных макромоделей и генетических алгоритмов для синтеза схемотехнических решений: дис. ... канд. техн. наук: 05.13.12, 05.13.05 / Береза Андрей Николаевич. - Таганрог, 2000.-157 с.

8. Бершадский, A.M. Применение графов и гиперграфов для автоматизации конструкторского проектирования РЭА и ЭВА / A.M. Бершадский. - Саратов: изд-во Сарат. ун-та, 1983. - 120 с.

9. Бодрин, A.B. Разработка моделей и алгоритмов синтеза схем для тренажерного комплекса, обучающего проектированию систем автоматизации:

дис. ... канд. техн. наук: 05.13.12 / Бодрин Артем Викторович. - Тверь, 2004. -165 с.

10. Болотова, JI.C. Системы искусственного интеллекта: модели и технологии, основанные на знаниях / JI.C. Болотова. - М.: Финансы и статистика, 2012. - 664 с.

11. Борисов, В.В. Искусственные нейронные сети. Теория и практика. / В.В. Борисов, В.В. Круглов. - М.: Горячая линия-Телеком, 2001. - 382 с.

12. Вагин, В.Н. Дедукция и обобщение в системах принятия решений / В.Н. Вагин. -М.: Наука, 1988.-384 с.

13. Вагин, В.Н. Обобщение и классификация знаний / В.Н. Вагин, Н.П. Викторова // Искусственный интеллект. Кн. 2. Модели и методы: Справ. / Под ред. Д.А. Поспелова. - М.: Радио и связь, 1990. - С. 82-89.

14. Вагин, В.Н. Достоверный и правдоподобный вывод в интеллектуальных системах / В.Н. Вагин, Е.Ю. Головина, А.А. Загорянская, М.В. Фомина. - М.: Физматлит, 2008. - 712 с.

15. Васильев, В.И. Интеллектуальные системы управления. Теория и практика / В.И. Васильев, Б.Г. Ильясов. - М.: Радиотехника, 2009. - 392 с.

16. Викторова, Н.П. Методы структурного обобщения в системах принятия решений: дис. ... канд. техн. наук: 05.13.01 / Викторова Надежда Павловна. - М., 1981. - 199 с.

17. Гладков, J1.A. Генетические алгоритмы / JI.A. Гладков, В.В. Курейчик, В.М. Курейчик. - М.: Физматлит, 2006. - 320 с.

18. Гладун, В.П. Партнерство с компьютером. Человеко-машинные целеустремленные системы. / В.П. Гладун. - К.: Port-Royal, 2000. - 128 с.

19. Глязнецова, А.В. Разработка методов повышения эффективности формирования клеммных соединителей при проектировании монтажной части систем автоматики / А.В. Глязнецова, Е.С. Целищев // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. - 2012. - № 5. - С. 68-75.

20. Горшков, К.С. Структурный синтез и символьный допусковый анализ электрических цепей методом схемных определителей: дис. ... канд. техн. наук: 05.09.05 / Горшков Константин Сергеевич. - Ульяновск, 2010. - 158 с.

21. ГОСТ 2.701-2008. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. - Взамен ГОСТ 2-701-84; введ. 2009-07-01. - М.: Стандартинформ, 2009.- 12 с.

22. ГОСТ 2.702-2011. ЕСКД. Правила выполнения электрических схем. -Взамен ГОСТ 2.702-75; введ. 2012-01-01. -М.: Стандартинформ, 2011. -23 с.

23. ГОСТ 23501.101-87. Системы автоматизированного проектирования. Основные положения. - Введ. 1988-07-01. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1987. - 11 с.

24. ГОСТ 23501.108-85. Системы автоматизированного проектирования. Классификация и обозначение. - Взамен ГОСТ 23501.8-80; введ. 1986-01-01. -М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1985. - 15 с.

25. ГОСТ Р ИСО 10303-21-2002. Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. -Взамен ГОСТ Р ИСО 10303-21-99; введ. 2003-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 2003.-57 с.

26. ГОСТ Р ИСО 15926-1-2008. Промышленные автоматизированные системы и интеграция. Интеграция данных жизненного цикла. - Введ. 2010-0101. - М. : Стандартинформ, 2010. - 20 с.

27. Деньдобренко, Б.Н. Автоматизация конструирования РЭА: Учебник для вузов / Б.Н. Деньдобренко, A.C. Малика. - М.: Энергоатомиздат, 1980. - 384 с.

28. Емельянов, C.B. Системное проектирование средств автоматизации / C.B. Емельянов и др.-М.: Машиностроение, 1978. - 190 с.

29. Иркашов, Ф.Л. CADElectro - 2001 год / Ф.Л. Иркашов // САПР и графика. - 2001. - № 5.

30. Климов, Д.В. Особенности внедрения и применения САПР EPLAN / Д.В. Климов // CAD/CAM/CAE Observer. - 2011. - № 7 (67).

31. Климов, Д.В. Платформа EPLAN - революция в программном обеспечении для автоматизированного проектирования / Д.В. Климов // Рациональное управление предприятием. - 2008. - № 3. - С. 57-60.

32. Климов, Д.В. Применение модуля EPLAN РРЕ при сквозном проектировании АСУ ТП / Д.В. Климов // Рациональное управление предприятием. - 2008. - № 6. - С. 50-53.

33. Корячко, В.П. Теоретические основы САПР / В.П. Корячко, В.М. Курейчик, И.П. Норенков. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 400 с.

34. Крутчинский, С.Г. Структурный синтез в аналоговой микросхемотехнике / С.Г. Крутчинский. - Таганрог: изд-во ЮФУ, 2008. — 355 с.

35. Курейчик, В.В. Эволюционные методы компоновки блоков ЭВА / В.В. Курейчик, В.М. Курейчик. - Таганрог: изд-во Таг. гос. радиотехн. унив-та, 2006. - 120 с.

36. Курейчик, В.М. Математическое обеспечение конструкторского и технологического проектирования с применением САПР. Учебник для вузов / В.М. Курейчик. - М.: Радио и связь, 1990. — 352 с.

37. Курейчик, В.М. Автоматизация проектирования печатных плат / В.М. Курейчик, В.А. Калашников, Б.К. Лебедев. - Ростов: изд-во Ростовского университета, 1984. - 80 с.

38. Курейчик, В.М. Решение задачи покрытия на основе эволюционного моделирования / В.М. Курейчик, Б.К. Лебедев, О.Б. Лебедев // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. - 2009. - № 1. - С. 101116.

39. Ланнэ, A.A. Оптимальный синтез линейных электронных схем / A.A. Ланнэ. -М.: Связь, 1978.-335 с.

40. Лебедев, Б.К. Методы размещения / Б.К. Лебедев. - Таганрог: изд-во Таг. гос. радиотехн. ун-та, 2006. - 108 с.

41. Лебедев, Б.К. Бионические процедуры нахождения минимального покрытия / Б.К. Лебедев, В.Б. Лебедев // Известия Южного федерального университета. Технические науки. - 2007. — № 2. — С. 12-18.

42. Лебедев, Б.К. Покрытие на основе метода роя частиц / Б.К. Лебедев, В.Б.Лебедев // Сб. трудов научной сессии НИЯУ МИФИ-2011. - М.: изд-во МИФИ, 2011. - Т.2 - С. 93-102.

43. Малышев, Н.Г. Нечеткие модели для экспертных систем в САПР / Н.Г.Малышев, Л.С. Берштейн, A.B. Боженюк. - М.: Энергоатомиздат, 1991. -136 с.

44. Морозов, К.К. Методы разбиения схем РЭА на конструктивно законченные части / К.К. Морозов, А.Н. Мелихов, Л.С. Берштейн, В.Г. Одиноков, В. М. Курейчик; под ред. К. К. Морозова. -М.: Советское радио, 1978. - 136 с.

45. Нгуен, Х.З. Разработка методики структурного синтеза подсистемы автоматического регулирования АСУТП по типовым решениям: дис. ... канд. техн. наук: 05.13.01 / Нгуен Хоанг Занг. -М., 2000. - 168 с.

46. Норенков, И.П. Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп / И.П. Норенков. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 336 с.

47. Одрин, В.М. Морфологический анализ систем. Построение морфологических таблиц / В.М. Одрин, В.В. Картавов. - Киев: Науковая думка, 1977.- 183 с.

48. Пицишин, Ю.Б. Разработка алгоритма обобщения для поиска скрытых закономерностей в больших базах данных / Ю.Б. Пицишин, М.В. Фомина // Сб. научн. трудов межд. конгресса «Искусственный интеллект в XXI веке». - М.: Физматгиз, 2001. - Т. 1. - С. 221-227.

49. Поспелов, Г.С. Основы автоматики и технической кибернетики / Г.С. Поспелов, A.A. Красовский. -М.: Госэнергоиздат, 1962. - 600 с.

50. Поспелов, Д.А. Логико-лингвистические модели в системах управления / Д.А. Поспелов-М.: Энергоиздат, 1981. -230 с.

51. Поспелов, Д.А. Ситуационное управление: теория и практика / Д.А. Поспелов. - М.: Наука, 1986. - 228 с.

52. Поспелов, И.Г. Динамическое описание систем продукций и проверка непротиворечивости продукционных экспертных систем / И.Г. Поспелов,

Л.Я. Поспелова // Известия АН СССР, Техническая кибернетика. - 1987. - № 1. -С. 184-192.

53. Поспелова, Л.Я. Поиск противоречий в продукционных базах знаний / Л.Я. Поспелова, О.В. Чуканова // Сб. трудов научной сессии НИЯУ МИФИ-2009. - М.: изд-во МИФИ, 2009. - Т.5 - С. 23-27.

54. РД 50-680-88. Автоматизированные системы. Основные положения. -Введ. 1990-01-01. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1989. -4 с.

55. Рутковская, М. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы / М. Рутковская, Л. Плинский. - М.: Горячая Линия-Телеком, 2007. -452 с.

56. Салин, А.Г. Методы и средства агрегативно-декомпозиционного синтеза многокомпонентных технических систем: дис. ... д-ра. техн. наук: 05.13.12 / Салин Александр Григорьевич. - Иваново, 2000. - 343 с.

57. Стремалыцук, C.B. Разработка алгоритмов синтеза регуляторов систем управления электроприводами по прямым показателям качества: дис. ... канд. техн. наук: 05.13.18 / Стремалыцук Сергей Валерьевич. - Комсомольск-на-Амуре, 2002.-218 с.

58. Требухин, А.Г. Интеллектуальная система проектирования схем автоматизации / А.Г. Требухин // Программные системы и вычислительные методы. - 2012. - № 1. - С. 43-52.

59. Требухин, А.Г. Подходы к повышению эффективности автоматического синтеза схем систем управления / А.Г. Требухин // Сборник научных трудов магистрантов и аспирантов ТвГТУ. Выпуск 3-й. — Тверь: изд-во ТвГТУ, 2013.-С. 17-19.

60. Федоров, А.Н. Разработка программных средств банка схем для системы автоматизации схемотехнического проектирования: дис. ... канд. техн. наук: 05.13.12 / Федоров Александр Николаевич. - Ленинград, 1984. - 149 с.

61. Федотов, A.A. Система формирования обобщенных продукционных правил на основе анализа больших баз данных / A.A. Федотов, М.В. Фомина // Сб.

науч. трудов Шестой нац. конф. по иск. интел. КИИ-98. М.: Физматлит, 1998. -Т.1.-С. 287-292.

62. Филатова, H.H. Автоматическое формирование знаний в САПР / H.H. Филатова. - Тверь: изд-во ТвГТУ, 1996. - 144 с.

63. Филатова, H.H. Система проектирования функциональных схем / H.H. Филатова, A.B. Бодрин, O.JL Ахремчик, О.В. Куприянов // Программа для ЭВМ № 2007612724. - Зар. в реестре программ для ЭВМ 22.06.2007.

64. Филатова, H.H. Проектирование тренажерных комплексов для технического образования / H.H. Филатова, O.J1. Ахремчик, Н.И. Вавилова. -Тверь: изд-во ТвГТУ, 2005. - 160 с.

65. Филатова, H.H. Автоматический синтез функциональных схем / H.H. Филатова, O.JI. Ахремчик, О.В. Куприянов // Сб. материалов XIII межд. конф. KDS, Varna, Bulgary. - Sofia, FOI ITHEA. - 2007. - VI. - P. 338-345.

66. Филатова, H.H. Вопросы проектирования мультимедиа-тренажеров / H.H. Филатова, Н.И. Вавилова // Программные продукты и системы. - 2004. - № 1 (65).-С. 14-18.

67. Филатова, H.H. Виртуальные тренажеры как основа интенсификации когнитивных процессов / H.H. Филатова, Н.И. Вавилова, O.JI. Ахремчик // Материалы VII международной конференции «Современные технологии обучения». - С-Пб., 2001. - Ч. 1. - С. 200-202.

68. Филатова, H.H. Автоматическая генерация деревьев схемотехнических решений / H.H. Филатова, А.Г. Требухин // Сб. трудов международного конгресса по интеллектуальным системам и информационным технологиям «AIS-IT'11». - M.: Физматлит, 2011. -Т.2. - С. 122-130.

69. Филатова, H.H. Автоматическое обобщение вариантов технических реализаций структурных схем систем автоматизации / H.H. Филатова, А.Г. Требухин // Сб. трудов международного конгресса по интеллектуальным системам и информационным технологиям «AIS-IT'12». - M.: Физматлит, 2012. -Т.1.-С. 174-181.

70. Филатова, H.H. Автоматическое построение и обобщение схемных решений при проектировании систем управления / H.H. Филатова, А.Г. Требухин // Программные продукты и системы. - 2012. - № 1 (97). - С. 138141.

71. Филатова, H.H. Автоматическое расширение базы знаний САПР систем автоматизации / H.H. Филатова, А.Г. Требухин // Труды VII международной научно-технической конференции «Интегрированные модели и мягкие вычисления в искусственном интеллекте». - М.: Физматлит, 2013. - Т.З. -С. 1144-1152.

72. Филатова, H.H. К вопросу генерации множества альтернатив технических реализаций схем автоматизации / H.H. Филатова, А.Г. Требухин // Сб. трудов XXV международной научной конференции Математические Методы в Технике и Технологиях ММТТ-25. - Саратов: изд-во СГТУ, 2012. - Т.4. -С. 141-144.

73. Филатова, H.H. Структурный синтез схем автоматизации в условиях неполных требований к технической реализации / H.H. Филатова, А.Г. Требухин // Известия Волгоградского государственного технического университета. - 2012. -№4 (91).-С. 72-79.

74. Филатова, H.H. Технология открытого проектирования схем автоматизации / H.H. Филатова, А.Г. Требухин // Труды III международной научно-технической конференции OSTIS-2013 «Открытые семантические технологии проектирования интеллектуальных систем». - Минск: изд-во БГУИР, 2013.-С. 433-436.

75. Фомина, М.В. Методы обнаружения знаний в массивах с шумом / М.В. Фомина // Новости искусственного интеллекта. - 2006. — № 3. — С. 63-80.

76. Фуникова, О.Б. Promisse V8i - САПР для электротехнического проектирования / О.Б. Фуникова // САПР и графика. - 2009. - № 5. - С.40-44.

77. Цветков, В.Д. Система автоматизированного проектирования технологических процессов / В.Д. Цветков. - М.: Машиностроение, 1972. - 240 с.

78. Целищев, Е.С. Новый путь проектирования систем контроля и автоматики / Е.С. Целищев и др. // САПР и графика. - 2002. - № 8.

79. Целищев, Е.С. Агрегативно-декомпозиционная технология автоматизированного проектирования систем контроля и управления ТЭС / Е.С. Целищев, А.Г. Салин, Н.В. Никольский // Теплоэнергетика. - 1997. — № 10 . -С. 38-43.

80. Целищев, Е.С. AutomatiCS 2011 - разрабатывать КИПиА просто и эффективно. Ч. 2: Проектирование и документирование клеммников и кабелей / Е.С. Целищев, А.В. Глязнецова // САПР и графика. - 2012. - № 6. - С. 18-21.

81. Чичварин, Н.В. Экспертные компоненты САПР / Н.В. Чичварин. - М.: Машиностроение, 1991. — 238 с.

82. Шкамардин, И.А. Разработка бионических методов синтеза радиоэлектронных устройств: дис. ... канд. техн. наук: 05.13.12 / Шкамардин Иван Александрович. - Таганрог, 2007. - 155 с.

83. Bazan J. A comparison of dynamic and non-dynamic rough set methods for extracting laws from decision tables // Rough Sets in Knowledge Discovery 1: Methodology and Applications / Polkowski L. and Skowron A. (Eds.). - Heidelberg: Physica-Veriag, 1998. - P.321-365.

84. Cauer W., Die Verwirklichung von wechselstromwiderstandem Vorgeschriebner Frequenzabhangigkeit // Arch. Electrotech- 1926-Bd. 17 - S. 355-388.

85. Cragun B.J. A decision-table-based processor for checking completeness and consistency / B.J. Cragun, H.J. Stendel // Int. J. Man.-Mach. Stud.-1987. - №5. -P.633-648.

86. Fiduccia C., Mattheyses R. A linear time heuristics for improving network partitions. Proceedings 19th ACM/IEEE Design automation conference, 1982. - P. 175181.

87. Foster R. M. A reactance theorem // Bell Systems Technical Journal.- 1924. -Vol. 3.-P. 259-267.

88. Goldberg David E. Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning. USA: Addison-Wesley Publishing Company, Inc., 1989.

89. Greco S., Pawlak Z., Slowinski R. Generalized decision algorithms, rough inference rules, and flow graphs // Lecture Notes in Computer Science, 2002. — V. 2475. -P. 93-104.

90. Holland J.H. Adaptation in Natural and Artificial Systems - The University of Michigan Press, US, Ann Arbor, 1975.

91. Jackson A.G., LeClair S.R., Pawlak Z. Rough sets applied to the discovery of materials knowledge // Journal of Alloys and Compounds, 1998. - V. 279. JSfe 1. - P. 14-21.

92. Kernighan B., Lin S. An efficient heuristic procedure for partitioning graphs, Bell Syst. Tech.J., V.49, 1970. - P. 291-307.

93. Naveed Sherwani. Algorithms for VLSI physical design automation. Kluwer academic publishers. Boston/Dordrecht/London, 1995.

94. Pawlak Z. Decisions rules and flow networks // European Journal of Operational Research, 2004. - V. 154. № l.-P. 184-190.

95. Pawlak Z. Rough set approach to knowledge-based decision support // European Journal of Operational Research, 1997. - V 99. № l.-P. 48-57.

96. Pawlak Z. Rough sets, decision algorithms and bayes' theorem // European Journal of Operational Research, 2002.-V. 136. № l.-P. 181-189.

97. Pawlak Z. Rough Sets // International Journal of Information and Computer Science, 1982.-№ 11(5).-P. 341-356.

98. Pawlak Z. Rougth classification // Int. J. of Man-Machine Studies, 1984. V.20.-P. 469-483.

99. Stepaniuk J, Optimizations of Rough Set Model // Fundamenta Informaticae, 1998. -V. 36. - № 2-3. - P. 265-283.

100. Suwa H. An approach to verifying Consistency and Completeness in a Rule-Based Expert System / H. Suwa, A. Scott // Rule-Based Expert Systems.- London: Addison-Wesley, 1984.-P. 159-170.

101. Vagin V. N., Fedotov A. A, Fomina M. V. Methods of Data Mining and Knowledge Generalization in Large Databases // J. of Comp. and Syst. Sci. Int, 1999. -V. 38. №5. P. 714-727.

102. Zwicky F. The morphological approach to discovery, invention research and construction. - In: Zwicky F., Weison A . New methods of thought and procedure. -Berlin, Springer, 1967.-P. 78-297.

103. http://www.csoft.ru/catalog/soft/automatics/automatics-2011 .html (дата обращения 14.06.2012)

104. http://e3series.ru/cl/338163/d/e4-sibkotes.pdf (дата обращения 15.03.2013)

105. http://ftp2.bentley.com/dist/collateral/docs/promise/9350_PDS_promise_L TR-En_1212_LR_F.pdf (дата обращения 15.03.2013)

106. http://labl8.ipu.ru/projects/conf2005/l/l l.htm (дата обращения 04.04.2013)

107. http://techno-new.developer.stack.net/doc/44191.html (дата обращения 22.08.2012)

108. http://www.asutpp.ru/eplan/eplan-electric-p8-pravilnyj-vybor (дата обращения 11.08.2012)

109. http://www.csoft.ru/catalog/soft/schematics/schematics-2.html (дата обращения 08.01.2013)

110. http://www.intersed.kiev. ua/ViewSoft.php?soft=CADElectro (дата обращения 08.01.2013)

111. http://www.openvpn.net/index.php/download.html (дата обращения 14.01.2013)

112. http://www.sapralfa.ru/index.php?fuseaction=alfa_sa (дата обращения 20.12.2012)

113. http://www.sibinfox.ru/index/cadelectro/0-1263 (дата обращения 04.01.2013)