ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

____________________________________

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

“ЛЭТИ” им. В.И.Ульянова (Ленина)

(СПбГЭТУ)

Г.В.Петрова

“ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ”

Учебное пособие

Санкт-Петербург

2010 год

ВВЕДЕНИЕ В ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

Объем и сложность современных технических средств и систем программного обеспечения сложных систем автоматизации конструкторского и технологического приложения постоянно растут. Наиболее эффектным и впечатляющим применением таких систем является создание систем проектирования систем автоматизации проектирования конструкторских и технологических разработок. Обратим внимание на эту кажущуюся тавтологию. Перед нами стоит задача завтрашнего дня - создание систем, автоматизирующих, в конечном счете, процесс создания самих себя!

Успешное функционирование систем автоматизации проектирования решающим образом зависит от способности предварить их создание и внедрение описанием всего комплекса проблем, связанных с дальнейшей работой: указанием функций системы, которые должны быть автоматизированы, определением интерфейса человек-компьютер, описанием способов взаимодействия системы с ее окружением, т.е. от процесса проектирования систем проектирования.

Проектирование является критическим для создания эффективных и надежных систем проектирования. Проектирование - это процесс, который включает в себя формулировку требований к системе и определение ограничений, влияющих на ее функционирование, разложение системы на подсистемы, выделение на каждом уровне разложения системных компонент и описание связей между ними. Специалисты - системные аналитики в области конструирования и технологии радиоэлектронных средств - стали сознавать необходимость большей упорядоченности процесса проектирования таких систем. Дальнейшая формализация процесса проектирования систем проектирования привела к разбиению его на несколько этапов:

- анализ - определение функций системы;

- проектирование - определение подсистем и их интерфейсов;

- реализация - разработка подсистем и их интерфейсов;

- интеграция - соединение подсистем в единое целое;

- тестирование - проверка работы системы;

- инсталляция - введение системы в действие;

- эксплуатация - использование системы.

Однако на каждом этапе по прежнему применялись традиционные подходы, что обусловливало возникновение многих проблем после внедрения систем. Эксплуатационные расходы существенно превышали расходы на создание систем и продолжали стремительно расти по мере увеличения их сложности. Многие эксперты справедливо связывали рост эксплуатационных расходов с природой ошибок, допущенных в процессе создания систем проектирования. Исследования показали, что больше всего ошибок “закладывается” на этапах анализа и проектирования и гораздо меньше на этапах реализации и тестирования, стоимость обнаружения и исправления ошибок увеличивалось по мере прохождения этапов разработки. На обнаружение ошибок, допущенных на этапах анализа и проектирования тратится примерно в 2 раза меньше времени, а на их исправление - примерно в 5 раз меньше времени, чем на те же процедуры в случае ошибок, допущенных на более поздних стадиях. Возникновение такой ситуации является следствием неполноты функциональных спецификаций или несогласованности между спецификациями и проектом, выполненным по ним, а так же следствием неадекватности методов создания систем. Возникла необходимость в создании новых методов, предназначенных для использования на ранних этапах процесса проектирования сложных систем автоматизации проектирования конструкторских и технологических приложений.

К наиболее известным методам проектирования можно отнести:

- метод функционального проектирования SADT Росса;

- методы ориентированные на потоки данных: методы Йордана, ДеМарко, Гейна и Сарсона;

- методы структурирования данных: методы Джексона-Уорнера, Орра, ER (Entily-Relationship) - диаграмм Чена;

- метод декомпозиционных диаграмм для логического моделирования.

Появление новых методов проектирования поставили задачу создания средств, позволяющих автоматизировать их использование для проектирования больших систем (проектов).

1. Case-технология проектирования.

Таким образом за последнее десятилетие сформировалось новое направление в проектировании - CASE-технология (Computer-Aided Software/System Engineering). В последнее время эту аббревиатуру стали расшифровывать как “компьютерная поддержка проектирования систем”.

CASE - технология представляет собой совокупность методологий анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных систем автоматизации, поддержанных комплексом средств автоматизации и сложным программным обеспечением. CASE – это как бы инструментальные средства для разработчиков систем, системных аналитиков и программистов.

В настоящее время CASE - наукоемкое направление, повлекшее за собой образование мощной CASE - индустрии, объединившей сотни фирм и компаний различной ориентации:

- компании-разработчики средств анализа и проектирования программного обеспечения с широкой сетью дистрибьюторских и дилерских фирм;

- фирмы-разработчики специальных средств с ориентацией на узкие предметные области или на отдельные этапы жизненного цикла программного обеспечения;

- обучающие фирмы;

- консалтинговая фирма, оказывающие практическую помощь при использовании CASE-пакетов для разработки конкретных приложений;

- фирмы, специализирующиеся на выпуске справочной и рекламной литературы по CASE.

Основными покупателями CASE-приложений за рубежом являются военные организации, крупные центры обработки данных и коммерческие фирмы по разработке различных предметных приложений. Практически не один серьезный проект не осуществляется без использования СASE-средств, а общее число распространенных приложений превышает 500 наименований. Объем рынка CASE-средств составляет более 10 миллиардов долларов в год.

Применение CASE-продуктов позволяет отслеживать процесс принятия решений при разработке больших проектов, систематизировать информацию о проекте и его компонентах, упрощая тем самым верификацию проекта и сопутствующей ему документации. Важным аспектом CASE-подхода является поддержка коллективной работы, при которой каждый из разработчиков создает свою подсистему, причем в любой момент времени эти подсистемы могут быть объединены в общий проект. CASE позволяет не только создавать более совершенные разработки, но и упорядочить са процесс их создания. Применение CASE-продуктов требует от потенциальных пользователей специальной подготовки и обучения. Опыт показывает, что внедрение этих продуктов осуществляется медленно. Однако по мере приобретения пользователями практических навыков и повышения общей культуры проектирования эффективность применения этих средств резко возрастает.

В большинстве современных CASE- систем применяются методологии структурного анализа и проектирования, основанные на диаграммных техниках. Такие методологии обеспечивают строгое и наглядное описание проектируемой системы, которое начинается с ее общего обзора и затем детализируется, приобретая иерархическую структуру со все большим числом уровней.

Поколения CASE-средств:

1 Поколение:

Назначение- анализ требований, проектирование спецификаций и структурирование, адресовано системным аналитикам и проектировщикам

Разработанные средства- для поддержки графических моделей, проектирования спецификаций, редактирования словарей данных

Цели- концентрация внимания на начальных этапах проекта