Системотехнический подход к построению интегрированной информационной системы управления процессом проектирования и испытаний сложных электронных комплексов

Для этого для объектов системы “а”, которые были обнаружены в активном режиме и не проидентифицированы с объектами системы “Ь” активных режимов, осуществляется пересчет координат к фазовому центру системы “Ь”, по результатам которого проводится идентификация объектов по алгоритму идентификации активной системы и пассивной системы.

Объекты, получившие в результате этой идентификации общий комплексный номер, из дальнейшего рассмотрения исключаются. Объекты системы “а”, которые были обнаружены в активном режиме и получили отдельный комплексный номер, сохраняют свой номер.

Производится дальнейшая идентификация оставшихся объектов систем “а” и “Ь”, обнаруженных только в пассивных режимах работы и которые до этого не были проидентифицированы ни с одним из объектов другой системы, обнаруженных в активных режимах. Идентификация проводится по алгоритму идентификации двух разнесенных пассивных систем.

При наличии разового обнаружения объекта одновременно в трех и более разнесенных пассивных системах решение задачи идентификации возможно с использованием оценки дистанции методом триангуляции.

Решение об идентификации принимается следующим образом:

По данным систем обнаружения «а» и «Ь» определяется гипотетическая оценка дистанции системы «Ь» - Бь/а и погрешность этой оценки.

По данным систем обнаружения «с» и «Ь» определяется гипотетическая оценка дистанции системы «Ь» - Бь/с и погрешность этой оценки или, с учетом полученной гипотетической оценки дистанции, определяется пеленг объекта, приведенный к системе «с».

Ищется расстояние между этими оценками дистанции. Принимается решение об идентификации тех объектов, для которых минимум расстояния между параметрами меньше порогового значения. Допустимо решение об отождествлении принимать в результате сопоставления измеренного пеленга системы «с» и пересчитанного.

При этом необходимо учитывать возможность обнаружения объекта только в двух или только в одной из разнесенных систем. Поэтому для объектов, не получивших в результате решения этой задачи по всем трем системам общий номер, необходимо осуществлять последовательную идентификацию по двум системам, по алгоритмам, приведенным выше.

Таким образом, разработаны алгоритмы идентификации сигналов, обнаруженных в разнесенных системах наблюдения, работающих в различных режимах: активных и пассивных, с расширением области применения триангуляционного метода оценки координат в интересах комплексирования информации в ИСПН.

СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ ИНТЕГРИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИСПЫТАНИЙ СЛОЖНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПЛЕКСОВ

А. А. Киселев

ОАО «Таганрогский завод "Прибой"»

На основе системотехнического подхода к построению автоматизированных систем управления и анализа их создания на ряде предприятий оборонной промыш-

ленности, выполняющих заказы по разработке сложных электронных комплексов, обоснована концепция интеграции различных информационно-управляющих систем процессами управления производством и раскрыта структура построения системы поддержки процессами разработки и испытаний гидроакустических систем (ГАС). Реализация предложенной концепции позволит существенно повысить производительность труда на этапах проектирования ГАС, сократить материальные и временные затраты в процессе их испытаний.

Традиционный подход к автоматизации отдельных управленческих и проектно-технологических задач, применяемый в настоящее время на большинстве промышленных предприятий, играет определенную роль в интенсификации управленческого и производственного труда. В то же время, по мере наращивания и разнообразия автоматизированных решений, возникла проблема их взаимной увязки по обмену информацией, исключению дублирования информации, обеспечению ее достоверно -сти и целостности и т. п. Имеется много работ и частных решений по реализации систем управления, проектирования, технологической подготовки производства, при этом самые современные решения публикуются, как правило, в Internet и тиражируются в виде специализированных программных продуктов. Ситуация характеризуется еще и тем, что бурный рост и развитие технических средств сняли ограничения на сложность реализуемых программно-информационных систем в данной области.

Таким образом, предприятия подошли к решению проблемы внедрения интегрированных решений в части автоматизации своей деятельности, однако на этом пути возникли существенные трудности, не соизмеримые с внедрением отдельных решений. В частности, не сформулированы в полной мере теоретические основы такой интеграции, что связано с определенными трудностями в подготовке соответствующих специалистов с кругозором системотехников, с одной стороны, и обладающих широкими знаниями в описываемых прикладных областях, с другой стороны. Все это приводит к необходимости совершенствования методов информационной поддержки при решении задач автоматизации процессов управления, разработки, модернизации и серийного производства сложных электронных комплексов, а также их испытаний. Системотехнический анализ и разработка основ построения интегрированных информационных систем комплексной автоматизации такого рода деятельности предприятий являются одним из методов решения данных проблем.

Постановка задачи. На самом укрупненном уровне рассмотрения проблемы, до начала выполнения проекта на систему управления, необходимо сформулировать подход к описанию системы комплексной автоматизации конкретного промышленного предприятия. В качестве примера рассмотрим вариант многоконтурной интегрированной информационной системы управления (далее именуется - ИСУ-П), проектирования, подготовки производства, поддержки разработки и испытаний сложных электронных комплексов с распределенной обработкой информации в информационной сети, принятой к поэтапному внедрению на Таганрогском заводе «Прибой».

В концептуальном виде построение такой системы представлено на рис. 1.

На рис. 1 буквами условно обозначены процессы:

З - «заказ», «техническое задание», «проект по модернизации»;

П - «производство».

Цифрами обозначены семь основных проблем, которые предстоит внедрять и решать при создании ИСУ-П:

1 - автоматизированная система управления предприятием (АСУЩЕЯР]);

2А - системы автоматизированного проектирования (CAnP[CAD]), в том числе и сквозные системы проектирования-изготовления (CAD/CAM);

2Б - автоматизированные системы технологической подготовки производства (АСТПП [CAE]);

3 - системы управления технологическими процессами (АСУ Tn[SCADA]);

4 - интегрированное решение (ЕКР/САБ/САМ/САЕ^САБА);

5 - сети, общесистемное и аппаратное обеспечение;

6 - контуры управления с функцией «ОЦЕНКА И ОПТИМИЗАЦИЯ» - это проблема методики и технологии количественной оценки инерционности многоконтурной интегрированной системы управления, а именно, оценки и минимизации длительности цикла принятия управленческого решения (Тц) после ввода изменений в исходные данные (информацию);

7 - система поддержки разработки и испытаний гидроакустических систем (далее именуется - СПРИ-ГАС), дополняющая общую концепцию построения ИСУ-П и являющаяся творческим развитием последней. Применительно к специфике деятельности завода «Прибой» данная система предназначена для информационной, модельной и графической поддержки конструкторов и специалистов отдельного конструкторского бюро предприятия (далее именуется ОКБ) и исполняет роль единого информационного органа на всех уровнях и этапах управления разработкой и испытаний гидроакустических систем (далее именуется - ГАС).

Рис. 1. Общая концепция построения интегрированной системы управления ФГУП «Таганрогский завод "Прибой"»

Автоматизация процесса разработки и испытаний ГАС. Современный уровень развития аппаратных и программных средств позволяет успешно решать задачи, связанные с разработкой сложных электронных комплексов. Специфика разработки, производства и испытаний ГАС, относящихся к категории сложных электронных комплексов, требует качественного совершенствования информационной поддержки данных процессов. Учитывая эти обстоятельства, на заводе «Прибой» принято решение включить в общую структуру ИСУ-П и специфичный для предприятия контур информационной поддержки разработки и испытаний ГАС. Ядром этого контура и является СПРИ-ГАС, призванная решать следующие задачи:

- информационная, модельная и графическая поддержка разработчиков при решении ими типовых функциональных задач;

- обработка информационных потоков отдельного конструкторского бюро;

- компьютерная поддержка сценариев деятельности операторов ГАС;

- поддержание системы логических правил для сценариев деятельности операторов ГАС;

- разработка выходных документов и данных для формирования отчетных и конструкторских документов.

Областью применения СПРИ-ГАС являются:

а) обеспечение деятельности ОКБ по информационному обеспечению принятия решения по путям и направлениям проектирования, методикам и объемам испытаний;

б) обеспечение обработки информационных потоков, циркулирующих на соответствующих уровнях ИСУ-П в части, касающейся процессов разработки и испытаний;

в) обеспечение компьютерной поддержки сценариев и системы баз знаний для сценариев деятельности разработчиков и операторов ГАС;

г) поддержка системы выходных документов и данных для представления соответствующим должностным лицам, а также формирования отчетных и конструкторских документов;

д) выполнение функции интеллектуальной поддержки пользователей;

е) обеспечение сетевого планирования;

ж) обеспечение финансово-экономического планирования создания ГАС.

Структурная схема СПРИ-ГАС приведена на рис. 2.

Рис. 2. Структурная схема СПРИ-ГАС

В состав СПРИ-ГАС целесообразно включить:

- информационный интерфейс пользователя для обеспечения деятельности разработчиков и операторов ГАС;

- визуальную библиотеку математических функций;

- комплекс расчетных моделей;

- комплекс имитационных моделей;

- подсистему трехмерной графики;

- подсистему реального времени для обеспечения проигрывания тактических ситуаций;

- подсистему проигрывания возможных путей создания ГАС в зависимости от складывающихся финансово-экономических ситуаций;

- комплект электронных карт в требуемых графических форматах;

- компьютерный прототип «интеллектуального помощника» для разработчиков и операторов ГАС;

- конвертор форматов данных для отчетных и конструкторских документов;

- базу данных характеристик морских объектов и их технических средств, необходимых для разработки алгоритмов и отладки программного обеспечения функционирования ГАС;

- базу данных по среде функционирования ГАС;

- базу данных гидроакустических сигналов и помех;

- базу данных графических объектов;

-систему типовых документов в формате XML;

- систему оперативной помощи.

Автоматизация проектирования. В наиболее развитом виде структура системы автоматизированного проектирования (САПР) для предприятий, связанных с разработкой и серийным производством сложных электронных комплексов, может иметь вид, представленный на рис. 4.

Рис. 3. Общая структура интегрированной САПР современного оборонного предприятия

Рис. 4. Общая структура БИ САПР

Автоматизированная система научных исследований (далее именуется -АСНИ) обеспечивает моделирование ГАС, протекающих в них и в среде их функционирования процессов до начала проектно-конструкторских работ.

Ядро САПР состоит из трех систем:

системы автоматизированного проектирования конструкторского направления (САПР-К);

системы автоматизированного проектирования технологического направления (САПР-Т);

автоматизированной системы технологической подготовки производства (АС ТПП).

Это ядро обычно называют базовой интегрированной САПР (БИ САПР).

На этапе серийного производства(СП) или опытного производства (ОП) используется автоматизированная измерительная аппаратура (АКИА), которая рассматривается как часть сквозной САПР. Последний элемент сквозной САПР - физико-математический комплекс (ФМК). Данная система является комбинацией реальной аппаратуры и программных моделей, обеспечивающих испытание реальных систем или комплексов. Укрупненная схема ядра САПР может быть представлена в виде, приведенном на рис. 5. Здесь важно отметить, что и на проектном уровне присутствуют элементы технологической подготовки производства (ТПП) - «документальная подготовка».

На следующем уровне детализации, с учетом специфики САПР как CAD/CAM - системы, можно ввести более подробную детализацию каждого из «контуров». Например, для «контура» САПР-К, показанного на рис. 6, предлагаемая структура имеет все необходимые модули для качественного решения сложных задач по разработке и серийному производству ГАС, определяемых спецификой предприятия. Именно этот уровень, в большинстве случаев, и является последним с точки зрения системотехнического подхода и позволяет сформулировать техническое задание на проектирование.

| Управление проектом © Надстройка

і

Контуры обратной связи

Рис. 5. Общая структура САПР-К

Вместе с тем, некоторые модули (из-за их сложности) могут потребовать еще большей детализации.

Рис. 6. Информационная система управления ресурсами

Принципы построения многоуровневой интегрированной информационной системы управления предприятием. Рассмотрение каждого элемента из общей концептуальной схемы многоконтурной интегрированной системы, приведенной на рис. 1, на следующих уровнях детализации показывает, что в каждом элементе можно выделить собственные (внутренние) контуры управления. Системотехнический подход при этом предусматривает выполнение следующих процедур:

описание соответствующих информационных потоков в многоконтурной

системе;

устранение избыточности (оптимизация информационных потоков); разработка протоколов обмена (форм документов, участвующих в документообороте);

выделение той части обменной информации, которая может быть представлена в виде интегрированной базы данных;

разработка структуры интегрированной базы данных;

выделение информационных потоков, которые представляют «контуры управления»;

оптимизация протоколов «контуров управления» для повышения эффективности управления и принятия управленческих решений;

при необходимости применение дополнительных «инструментов» для повышения информативности протоколов в «контурах управления» (например, инструмент ОЬЛР);

реализация интегрированной системы, с акцентом на использование управленческих рычагов за счет «контуров управления».

Для выяснения управленческих контуров предприятия необходимо разработать схему информационных потоков между подразделениями предприятия, при этом необходимо выделить те информационные потоки, которые оказывают управленческие воздействия на элементы (процессы) системы управления предприятия. Можно предложить следующую многоуровневую технологию описания информационных потоков:

составление таблицы информационных потоков между подразделениями; детализация описания потоков - в аналитическом виде или в виде графов; конкретизация информации по каждому потоку.

Выводы. В настоящее время на Таганрогском заводе «Прибой» практически завершен этап системотехнического анализа и разработки структуры информационной системы управления ресурсами предприятия (ИСУ-РП), приведенной на рис. 7, как составной части многоуровневой интегрированной информационной системы управления предприятием в целом. Проведено предпроектное обследование и разработаны основные информационные потоки в ИСУ-РП. Проводится дооснащение техническими средствами, выполняется разработка и доработка программных продуктов, завершено конфигурирование системы в соответствии с результатами предпро-ектного обследования, создана группа внедрения системы на предприятии.

В то же время решение задачи внедрения на предприятии полномасштабной многоуровневой ИСУ во многом определяется финансовыми возможностями предприятия. Затраты на внедрение минимальной конфигурации такой системы - от 100 тыс. $.

Сложность решаемых задач для уровней управления, проектирования, производства и испытаний сложных электронных комплексов определяет использование развитых баз данных и режима «клиент - сервер». Задача управления оперирует большим документооборотом, число информационных потоков велико и требует оптимизации, тиражируемые программные продукты не решают однозначно все особенности управления для конкретного предприятия и требуют развития, то есть «до-программирования», развитие тиражируемого программного продукта требует четкой постановки задачи и детальной проработки заданий на проектирование ИСУ-П.

Очевидно, что для решения данной проблемы наряду с предложенной в данной статье концепцией ее анализа и структурной декомпозиции многоуровневой интегрированной информационной системы управления предприятием с позиции системотехнического подхода требуется также применение теории больших систем, в том числе для минимизации сроков внедрения, минимизации риска и максимизации вероятности успеха.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Волкова В.Н., Денисов А.А. Основы теории систем и системного анализа. - СПб.: СпбГУ, 1999.

2. Варфоломеев В.И., Воробьев С.Н. Принятие управленческих решений. - М.: Куди-цобраз, 2001.

3. Ларичев О.И., Мошкович Е.М. Качественные методы принятия решений. - М.: Наука, 1996.

4. Трахтенгерц Э.А. Компьютерная поддержка принятия решений. - М.: Синтег, 1998.

5. Трахтенгерц Э.А. Субъективность в компьютерной поддержке принятия решений.

- М.: Синтег, 2001. - 256 с.

6. Ларичев О.И. Проблемы построения эффективных систем поддержки принятия решений. - М.: ВНИИСИ, 1988.

7. Бушуев С.И., Осадчий А.С., Фролов В.М. Теоретические основы создания информационно-технических систем. - СПб: ВАС, 1998.

8. Воскресенский В.В., Доценко С.М., Чудаков О.Е. Информационное обеспечение управления и флот/ Под ред. Королькова Г.Н. - СПб: Ника, 2002.

9. ГОСТ 15.001-88. Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения. - М.: Идз-во стандартов, 1988.

МОДЕЛЬ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ ДЛЯ МОРСКОЙ СРЕДЫ С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ ПАРАМЕТРОМ НЕЛИНЕЙНОСТИ

С. А. Борисов, М. А. Раскита

Таганрогский государственный радиотехнический университет

Гидроакустические параметрические антенны (ПА), обладая такими характеристиками, как широкополосность и постоянство высоких направленных свойств в широкой полосе частот излучаемых сигналов, являются уникальным инструментом в изучении дистанционными методами гидрофизических полей океана. Одной из наиболее значимых для ПА характеристик морской среды является параметр нелинейности є . При расчетах характеристик ПА параметр нелинейности принимают обычно за постоянную величину [1]. Однако, как показано в работах некоторых авторов, например [2], параметр нелинейности є в морской среде может существенно зависеть от ее микроструктуры. Особенно сильно эта взаимосвязь проявляется в верхних слоях океана из-за повышенной концентрации в этих слоях парогазовых пузырьков [2].

В данной работе предложена расчетная модель параметрической антенны, учитывающая пространственную изменчивость параметра нелинейности. В отличие от модели авторов [3], в основе которой лежит принцип аппроксимации функциональной зависимости параметра нелинейности от координаты ступенчатой функции и соответствующего суммирования амплитуд звуковых давлений, создаваемых от-