Sb97948

-10 -

4.Сохранить результат для отчета.

Упражнение 3. Диаграммы объектов.

1.Представить структуру моделируемой системы в определённый момент времени. Привести пример нескольких объектов разработанных ранее классов.

2.Определить отношения между этими объектами.

3.Построить диаграмму объектов, отражающую состояние функционирующей моделируемой системы.

4.Сохранить результат для отчёта.

Упражнение 4. Диаграммы последовательностей.

1.Представить последовательность выполняемых в процессе проектирования операций.

2.Определить типы и последовательность взаимодействий. Не забывать о том, что некоторые из них происходят несколько раз. Назвать сообщения, которыми при этом обмениваются объекты.

3.Определить условия, при которых происходят взаимодействия.

4.Построить диаграмму последовательностей, отражающую разработанную модель последовательных взаимодействий.

Упражнение 5. Диаграммы состояний.

1.Рассмотреть сущность «Процесс проектирования» с точки зрения проектировщика. Определить набор состояний, в котором может находиться процесс проектирования.

2.Определить возможные переходы между состояниями. Обратить внимание на возможность рефлексивных переходов (перехода из состояния в него же).

3.Определить условия, по которым осуществляются переходы.

4.Построить диаграмму состояний, отражающую разработанную модель. Добавить блоки комментариев в неочевидных местах.

5.Сохранить результат для отчёта.

Упражнение 6. Диаграммы деятельностей.

1.Представить себе последовательность выполняемых проектных процедур в процессе проектирования изделия.

2.Определить шаги (состояния деятельностей), которые должен предпринять проектировщик при выполнении проектирования.

-11 -

3.Определить последовательность, в которой расположены деятельности.

Обратить внимание на то, что некоторые из них могут выполняться параллельно.

4.Определить условия, по которым происходит переход между деятельностями.

5.Построить диаграмму последовательностей, отражающую разработанную модель. Добавить блоки комментариев в неочевидных местах.

6.Сохранить результат для отчёта.

Упражнение 7. Диаграммы коммуникаций.

1.Преобразовать диаграмму, разработанную в упражнении 5.

2.Сравнить диаграмму последовательностей и диаграмму коммуникаций. Отменить преимущества и недостатки каждой из них.

3.Сохранить результат для отчёта.

Работа 2. Применение IDEF0-, DFD- и IDEF3моделирования для описания процесса автоматизированного проектирования

Цель работы – описать процесс автоматизированного проектирования на уровне типовых проектных процедур.

Необходимо описать процесс автоматизированного проектирования с помощью диаграмм IDEF0, DFD и IDEF3 [1]. Декомпозиция процесса должна быть выполнена на уровне типовых проектных процедур (ТПП). Предметную область (файл Lab1.docx) проектирования согласовать с преподавателем. Примеры описания компонентов САПР с помощью стандартов IDEF0, DFD и IDEF3 приведены в [1]. Для выполнения работы использовать инструменталь-

ную среду моделирования Microsoft Visio 2007/2010.

Работа 3. Программа обработки экспертных оценок

Цель работы – закрепление теоретических знаний и получение практических навыков обработки экспертных оценок (ЭО).

Необходимо разработать программу, выполняющую обработку экспертных оценок. Оценки обрабатываются тремя методами: непосредственной оценкой, методом ранжирования объектов, обработкой парных сравнений. Также в программе необходимо учесть механизмы оценки согласованности мнений экспертов. Теоретический материал к лабораторной работе представ-

лен в [3] и в файле Lab3.docx.

- 12 -

Требования к заданию. Программа должна выполнять следующие задачи: проведение опроса экспертов, сохранение результатов опроса в базе данных, обработка экспертных оценок с использованием трёх методов: метода ранжирования, метода парных перестановок и метода непосредственного оценивания. Варианты заданий представлены в таблице.

Результаты опроса экспертов, результаты обработки экспертных оценок должны храниться в реляционной базе данных (БД). Входные данные должны вводиться интерактивно и сохраняться в таблицах БД. Необходимо предусмотреть возможность вывода результатов работы программы в экранные формы, запись в БД и экспорт в файл.

Среда разработки программ Microsoft Visual Studio 2010/12/15, СУБД MS SQL 2008/12/14/16, операционная система Windows 7/8/10, язык программирования C#. Технологии доступа к данным и организации пользовательского интерфейса также указаны в таблице.

Работа 4. Разработка дискретно-событийной имитационной модели. Программная реализация имитационной модели.

Проведение имитационного эксперимента

Цель работы – закрепление теоретических знаний и получение практических навыков разработки имитационной модели и проведение имитационного эксперимента.

- 13 -

Содержание задания. Разработать модель, имитирующую работу одного из процессов, заданного преподавателем (файл Lab4.docx).

Задание включает следующие этапы:

1.Формулировка проблемы и цели имитационного моделирования.

2.Разработка концептуальной модели

3.Формализация имитационной модели. Обоснование выбора системного времени.

4.Программная реализация имитационной модели.

5.Подготовка исходных данных для модели.

6.Испытание разработанной модели. Проведение имитационного эксперимента.

7.Интерпретация полученных результатов.

8.Представление отчета и защита проекта.

Особенности разработки дискретно-событийной имитационной модели представлены в [4]. Рекомендуемая среда разработки Microsoft Visual Studio 2010/2012/2015/17. Для хранения результатов может использоваться MS SQL 2008/12/14/16/17 (дополнительно). Основной язык программирования – C#. Результаты моделирования должны сохраняться в файле (обязательно) и в БД (дополнительно).

Работа 5. Программная реализация имитационной модели типовой проектной процедуры

Цель работы – закрепление теоретических знаний и получение практических навыков разработки имитационной модели типовой проектной процедуры автоматизированного проектирования.

Содержание задания. Разработать модель, имитирующую работу одной из типовых проектных процедур (ТПП), заданных преподавателем (таблица). Этапы разработки имитационной модели представлены в [4]. Вне зависимости от типа моделей имитационное моделирование включает в себя ряд этапов, подробно описанных в [4]. Для формализации задачи использовать не только UML [1], но и PRO-сети [5]. PRO-сети являются модификацией сетей Петри. Сети Петри и их расширения представляют собой математические модели, построенные в рамках определённой концепции структуризации. Концепция структуризации базируется на возможности представления моделируемых систем в виде совокупности параллельных процессов, взаимодействующих на основе синхронизации событий или распределения общих для нескольких

- 14 -

процессов ресурсов. При выполнении работы необходимо обосновать способ задания модельного времени [4].

Рекомендуемая среда разработки Microsoft Visual Studio 2010/2012/15 (дополнительно MS SQL 2008/12/14/16/17). Основной язык программирования

– C#. Результаты моделирования должны сохраняться в базе данных (дополнительно) и в файлах (обязательно). Для формализации задачи использовать не только UML, но и применить PRO-сети (модификация сетей Петри [6]) [5].

Требования к программе и отчёту

В отчёте и программе обязательно должны быть отражены все этапы разработки имитационной модели и проведения имитационного эксперимента в соответствии с методикой, изложенной в [4].

Отчёт должен быть выполнен на высоком инженерном уровне в соответствии с требованиями, предъявляемыми к оформлению программных изделий и проектной документации.

Работа 6. Проведение имитационного эксперимента на основе имитационной модели

Цель работы – закрепление теоретических знаний и получение практических навыков проведения имитационного эксперимента с ранее разработанной

- 15 -

имитационной моделью типовой проектной процедуры автоматизированного проектирования.

Содержание задания. Разработать модель, имитирующую ТПП, заданную преподавателем. Выбрать вариант задания из списка вариантов и утвердить его у преподавателя (вариант выбирается в лабораторной работе № 5).

Задание включает следующие этапы:

1.Подготовка исходных данных для моделирования.

2.Составление плана проведения имитационного эксперимента.

3.Многократный запуск разработанной имитационной модели.

4.Сбор полученных результатов.

5.Обработка статистики.

6.Корректировка модели.

7.Представление отчёта и защита проекта.

Требования к программе и отчёту

Отчёт должен быть выполнен на высоком инженерном уровне в соответствии с требованиями, предъявляемыми к оформлению программных изделий

ипроектной документации. Рекомендуемая среда разработки Microsoft Visual Studio 2010/2012/2015 и MS SQL 2008/12/14/16/17. Основной язык программирования – C#. Результаты моделирования должны сохраняться в базе данных

ив файле. Пользовательский интерфейс должен обеспечивать ввод параметров и протоколирование результатов имитационного эксперимента. Необходимо сформировать протокол результатов моделирования. Обеспечить вывод данных тремя способами: в текстовый файл, файл XML и в таблицу БД. Программа должна быть реализована с помощью технологии Windows Presentation Foundation. Формализация задачи должна быть представлена с помощью диаграмм UML (диаграммы состояний, последовательностей, деятельностей, классов и др.), а также сетей Петри и PRO-сетей.

Работа 7. Применение технологий искусственного интеллекта в автоматизированном проектировании

Цель работы – закрепление теоретических знаний и получение практических навыков применения технологий искусственного интеллекта для решения задач автоматизированного проектирования.

- 16 -

Разработать математическое и программное обеспечение для решения задачи автоматизированного проектирования. В качестве задач автоматизированного проектирования предлагается реализовать типовые процедуры конструкторского проектирования (компоновка, размещение, трассировка), раскрой материалов, оптимизация схемотехнических решений, оптимизация маршрута проектирования, поиск критического пути, распознавание элементов конструкторских чертежей, оптимизация технологических маршрутов проектирования. Предложить алгоритмы искусственного интеллекта, обеспечивающие соответствующее решение. Сравнить выбранные алгоритмы с классическим подходом к реализации типовых проектных процедур.

Для решения поставленной задачи можно использовать любые технологии искусственного интеллекта: эволюционные алгоритмы, искусственные нейронные сети, алгоритмы кластеризации, технологии Data Mining, нечёткую логику, гибридные технологии и т. д. Язык программирования C#. Для реализации приложения использовать технологию Windows Presentation Foundation.

Содержание отчёта

1.Цель работы и требования к заданию.

2.Постановка задачи автоматизированного проектирования.

3.Обоснование выбора алгоритмов.

4.Краткое описание методов решения.

5.Формальное представление программы с применением языка UML [2], псевдокода и т. д.

6.Спецификация программы, раскрывающая смысл входных и выходных данных.

7.Контрольный пример.

8.Листинг программы с детальными комментариями. Программа должна быть реализована как WPF-приложение на языке C#.

9.Результаты тестирования программы. Включить модульные тесты.

10.Выводы по работе.

Практические занятия

Занятие 1. Нормативные документы и стандарты, регламентирующие процесс разработки автоматизированных систем

Цель занятия – изучение нормативных документов и стандартов, регламентирующих процесс разработки автоматизированных систем.

- 17 -

Необходимо выполнить декомпозицию процесса автоматизированного проектирования любого технического объекта известными способами (использовать нотацию IDEF0, DFD и др. стандарты, диаграммы Ганта, PRO-сети и прочие средства визуализации). Сравнить особенности представления процесса проектирования с помощью разных графических средств. Предметная область автоматизированного проектирования – любая, на Ваше усмотрение. Детальное описание нотаций представлено в пособиях [1], [4]–[6] из списка литературы. Использовать стандарты на разработку автоматизированных систем (ГОСТ 34.ххх) [9]–[14].

Занятие 2. Разработка технического задания на автоматизированную систему. Технико-экономическое обоснование проекта

Цель занятия – изучение нормативных документов и стандартов, регламентирующих процесс разработки технического задания на автоматизированные системы.

Необходимо написать ТЗ на разрабатываемую САПР. Разделы ТЗ определяются ГОСТ 34.602–89. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы.

Выполнить технико-экономическое обоснование (ТЭО) проекта. Материал практического занятия использовать в разделе курсового проекта.

Занятие 3. Применение принципов системного подхода в процессе разработки САПР. Проектные описания и проектные процедуры. Структуры САПР. Декомпозиция процесса автоматизированного проектирования

Цель занятия – изучение принципов системного подхода и их применение при разработке САПР.

Необходимо показать, как основные принципы системного подхода применить к разработке САПР. Предметная область автоматизированного проектирования технического объекта выбирается и согласовывается на занятии. Принципы системного подхода изложены в [5] (с. 19–22). Необходимо представить проектные описания и проектные процедуры для выбранного процесса автоматизированного проектирования [7]. Детальное описание проектных описаний и базовых операционных единиц процесса проектирования представлено в [5] (с. 44–49). Выполнить декомпозицию процесса автоматизированного проектирования для выбранной предметной области.

- 18 -

Занятие 4. Сети Петри и их разновидности. PRO-сети и их применение для моделирования процессов автоматизированного проектирования

Цель занятия – изучение сетей Петри и их модификаций для моделирования процессов автоматизированного проектирования.

Необходимо разработать ресурсно-процедурную модель автоматизированного проектирования технического объекта с использованием модификации сети Петри [8], PRO-сети. Необходимо выполнить декомпозицию процесса автоматизированного проектирования на уровне типовых проектных процедур. Сравнить особенности представления процесса проектирования с помощью разных графических средств. Разработать имитационную модель. Предметную область автоматизированного проектирования согласовать с преподавателем. Детальное описание правил работы PRO-сети представлено в [5].

Занятие 5. Оптимизация конфигурации САПР

Цель занятия – разработать оптимальную конфигурацию САПР. Необходимо разработать программу, решающую задачу многокритери-

альной оптимизации конфигурации САПР. Основные принципы формирования оптимальной конфигурации САПР изложены в разделе «Метод формирования архитектуры САПР» в [4] (с. 57–62). Постановка задачи и некоторые алгоритмы многокритериальной оптимизации представлены в [20].

Рекомендуемая среда разработки Microsoft Visual Studio 2010/2012/15 (дополнительно MS SQL 2008/12/14). Основной язык программирования – C#.

Требования к отчёту

В отчёте необходимо представить зависимость результатов оптимизации от варьируемых параметров. В отчёте и программе обязательно должны быть отражены результаты оптимизации конфигурации САПР.

Результаты моделирования должны сохраняться в файлах.

Занятие 6. Классификация ресурсов САПР. Разработка ресурсно-процедурной модели для заданной предметной области

Цель занятия – выполнить классификацию ресурсов автоматизированного проектирования, разработать ресурсно-процедурную модель автоматизированного проектирования.

- 19 -

Выполнить классификацию ресурсов автоматизированного проектирования. Разработать ресурсно-процедурную модель автоматизированного проектирования. Классификацию необходимо использовать при разработке ре- сурсно-процедурной имитационной модели.

Занятие 7. Управление проектами в автоматизированном проектировании. Разработка плана проекта

Цель занятия – научиться описывать проект в области автоматизированного проектирования.

Необходимо описать процесс проектирования изделия (согласовать с преподавателем) с помощью инструментов планирования.

Задание 1. Создание структуры работ.

1.Создать файл нового проекта, сохранить его (имя файла должно соответствовать названию проекта, область охвата проекта не должна быть слишком широкой, чтобы не пришлось делать слишком много задач). Ввести свойства файла. Задать изначальные настройки проекта (в частности, создать необходимые календари, выбрать используемую валюту и т. д.). Отобразить суммарную строку проекта. Подумать о том, какой тип задач будет чаще всего встречаться в проекте и выбрать «тип задач по умолчанию» для данного проекта (подумать, должен ли быть отмечен галочкой пункт «Новые задачи имеют фиксированный объём работ»). При работе в Microsoft Office Project 2010, выбрать режим автоматического планирования (вместо режима «задачи планируются вручную»).

2.Ввести список задач или скопировать его из файла Word или Excel (не более 30 задач). Структурировать задачи, выделив этапы работы над проектом

спомощью суммарных задач. С помощью задач-вех обозначить точки принятия решений, а также другие задачи длительностью менее 1 дня. В проекте необходимо использовать все изученные типы задач (в том числе хотя бы одну повторяющуюся задачу, например задачу «Совещание» или «Зарплата»).

3.Отобразить в любой таблице (где удобно) столбец СДР (структурная декомпозиция работ). Дополнительное задание (для тех, кто претендует на «отлично»): настроить маску кода СДР так, чтобы в СДР название любой задачи начиналось с сокращённого наименования проекта, затем шли сокращённые названия этапов – суммарных задач верхнего уровня («знаки без сортировки»), затем – числа (6 уровней).