Файл: Каверкин, И. Я. Анализ и синтез измерительных систем.pdf

чены штрихами, что отображает отсутствие цикличности, ибо ин­ формация по соответствующим каналам передается для пополнения тезауруса в целях определения характера и объема данных, пере­ даваемых по каналам (1,4), (1,5) и другим, связывающим тезаурус (вершина 1) с остальными вершинами графа проектирования.

II. Вариант, представленный на рис. 1-9, характеризуется наличием циклов, обусловленных необходимостью поиска новых технических решений.

В данном случае создание требуемого устройства связано с по­ иском и реализацией новых технических решений. В процесс про­ ектирования входит цикл 2—3—1—2, который может повторяться

Рис. 1-8. ГрафтехничеРис. 1-9. Граф техничеРис. 1-10. Граф техниского проектирования ского проектирования с ческого проектирования без циклов циклом 2—3—1—2 с циклом 5—1—2—4—5

несколько раз, но меньше установленного предельного числа. Соз­ дание требуемого устройства возможно без пересмотра технического задания.

III. Этот вариант отличается от предыдущего тем, что прихо­ дится пересматривать требования технического задания, так как не удается найти достаточно эффективных новых технических ре­ шений, обеспечивающих появление допустимых вариантов построе­ ния устройства. В общем случае процесс проектирования включает в себя циклы 2—3— 1—2, 2—1—2 и даже 2—3— 1—2—1 —2—3—1—2. Последний цикл относится к случаю, когда после пересмотра технического задания приходится снова вести поиск новых технических решений. Граф проектирования отличается от приведенного на рис. 1-9 только тем, что ребро (2,1) обозначается сплошной линией. Частным случаем данного варианта является вариант, когда исключается этап поиска новых технических ре­ шений. Соответствующий граф имеет такой же вид, что и представ­ ленный на рис. 1-8, но ребро (2,1) на нем тоже обозначается сплош­ ной линией, выражающей наличие цикла.

IV. Возможно, что детализация принятых технических решений приводит к столь радикальному изменению эффективности (каче­

30

ства) соответствующих узлов, что приходится пересматривать как множество допустимых вариантов, так и оптимальный вариант по­ строения устройства. На рис. 1-10 представлен граф, относящийся к процессу проектирования, включающего в себя цикл 5— 1—2— —4—5. Ребро (5,1) обозначается сплошной линией.

Аналогичен рассмотренному вариант, когда появление цикла обусловлено невозможностью создания требуемого вспомогатель­ ного оборудования (VI подэтап). При этом приходится пересматри­ вать требования ТЗ, а это заставляет заново выполнить работы вто­ рого, четвертого и пятого подэтапов. Поскольку пересмотр требо­ ваний идет в сторону облегчения, не может возникнуть необходи­ мость включения в цикл третьего подэтапа. Построение соответст­ вующего графа аналогично рассмотренным выше случаям.

На общем графе (рис. 1-7) представлен вариант, содержащий все возможные циклы. Заметим, что ребро (4,1) всегда обозначается штрихами, так как эта связь никогда не входит в циклы.

Перейдем к рассмотрению второго этапа, на котором разрабаты­ вается рабочая документация.

Второй этап проектирования, на котором разрабатывается ра­ бочая документация — чертежи, технологические карты, инструк­ ции, технические условия и др., составляющая основу для изго­ товления, испытания, отработки и эксплуатации изделия, сущест­ венно отличается от первого как характером выполняемых работ, так и уровнем формализации представления информации. Альбом чертежей — образец формализации всего объема данных, необхо­ димых для изготовления изделия.*

В результате выполнения подэтапов, составляющих второй этап, формируется информация, необходимая для создания, испытания и эксплуатации создаваемого устройства. Вся эта информация пред­ ставляется в формализованном виде (чертежи, карты, инструкции, правила, программы и др.), обеспечивающем ее реализацию.

Необходимо отметить, что принятые методы формализованного представления рабочей документации органично связаны с сущест­ вующей организацией ее использования — производством, кон­ тролем, эксплуатацией изделий. Вместе с тем существующая орга­ низация чертежного хозяйства, отсутствие формализованного языка для описания технологических процессов, принятые методы форму­ лирования инструкций и программ затрудняют использование ЭВМ для повышения эффективности разработки рабочей докумен­ тации и производства новой техники. По-видимому, к решению этой проблемы можно будет приступить лишь после накопления соответствующего опыта по использованию ЭВМ на первом этапе.

Второй этап включает в себя пять подэтапов:

разработка чертежей и документации по изготовлению и наладке устройства (седьмой подэтап);

* В сочетании с технологическими картами, уровень формализации которых не удовлетворяет специалистов по машинному проектированию, он обеспечивает однозначное воспроизведение процесса.

31

разработка чертежей и документации по изготовлению и на­ ладке вспомогательного оборудования (восьмой подэтап);

разработка технологии изготовления опытно-промышленного образца и серийного изделия (девятый подэтап);

разработка технологии изготовления вспомогательного обору­ дования (десятый подэтап);

разработка программ и тестов для испытания и отработки уст­ ройства (одиннадцатый подэтап).

На рис. 1-11 представлен граф, иллюстрирующий процесс соз­ дания рабочей документации.

Не анализируя детально характера выполняемой на каждом подэтапе второго этапа работы и вида и объема передаваемой с под­ этапа на подэтап информации, по­

ных, принятых решений о выбранном варианте построения устрой­ ства, поиску новых решений. Естественно, может возникнуть не­ обходимость в уточнении некоторых конкретных частных решений (схема, элемент и т. п.), что и отображается ребрами (7,5) и (7,6), (8,5) и (8,6), нанесенными штрихами (необратная связь).

На третьем этапе изготовляется опытно-промышленный образец и вспомогательное оборудование. Соответственно этот этап состоит из двух подэтапов:

изготовления опытно-промышленного образца (двенадцатый под­ этап);

изготовления вспомогательного оборудования (тринадцатый под­ этап).

Принципиальным отличием данного этапа от предыдущих яв­ ляется то, что в результате его выполнения появляется не массив информации, а изделия.

Наконец, на четвертом этапе разработки электроизмерительного устройства проводятся испытания и корректировка рабочей доку­ ментации. Этот этап также состоит из двух подэтапов:

32

испытаний опытно-промышленного образца (четырнадцатый под­ этап);

корректировки рабочей документации (пятнадцатый подэтап). В результате выполнения заключительного четвертого этапа выдается вся необходимая для производства устройства информа­

ция, формализованная в виде рабочей документации.

Следует заметить, что, несмотря на наличие в процессе проекти­ рования этапов изготовления образцов, итогом работы является представление информации. Изготовление и испытание образца оказывается обязательным (при существующей организации про­ ектирования) промежуточным экспериментом, подчеркивающим не­

(13,8), (13,9) и (13,10). Однако выделение этих работ в самостоя­ тельный этап (четвертый) и наличие разрывов в данных циклах, поскольку при корректировке документации, как правило, не пре­ дусматривается повторное изготовление и испытание образцов, при­ водит к данному варианту построения заключительной части графа. Анализ графа проектирования показывает, что минимальное число подэтапов при проектировании (при отсутствии циклов) равно 13.

Вэтом случае отсутствуют третий и пятнадцатый подэтапы.

Втом случае когда процедура проектирования включает в себя циклы для подсчета числа выполняемых цодэтапов, можно восполь­ зоваться известным правилом вычисления числа ребер графа с уче­ том кратности вершин. При этом необходимо несколько изменить построение графа, выделив «базовые» ребра, отображающие основ­ ные каналы передачи результатов, полученных по выполнении под­ этапов. Каждое базовое ребро имеет кратность, равную числу случа­ ев, когда эта связь используется. Ребра (0,1) и (15, со) принимаются

за базовые. Тогда для общего числа выполняемых подэтапов [221

33

Г Л А В А В Т О Р А Я

МАССИВЫ ИНФОРМАЦИИ. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА СИСТЕМ

2-1. Формализованное представление информации

Интенсивная разработка проблем сбора и обработки больших массивов информации обусловлена тем, что они актуальны не только для системотехники, но и целого ряда других областей. В первую очередь к ним следует отнести области, связанные с созданием ав­ томатизированных систем управления производством (АСУП) и информационно-поисковых систем (ИПС).

Формализованное представление используемой и получаемой при проектировании информации связано с решением следующих двух основных задач:

отображения информации, позволяющего воспроизводить ее и многократно использовать с применением технических средств (в первую очередь ЦВМ);

организации хранения информации, обеспечивающей ее опера­ тивное извлечение и обработку.

Способы формализованного представления информации опреде­ ляются характером решаемых задач. Как уже указывалось, можно выделить три группы задач, требующих формализации информации: представление массивов; описание алгоритмов; построение моделей.

Прежде чем перейти к обзорному изложению основных методов формализованного представления информации, необходимо указать, что мы не рассматриваем машинное проектирование и связанные с ним специальные вопросы. Проблемам и методам машинного про­ ектирования уделяется в настоящее время большое внимание, при­ чем преимущественно в области, радиоэлектронной аппаратуры. Являясь составной частью автоматизации проектирования, машин­ ное проектирование имеет дело с задачами достаточно разработан­ ными, для которых подготовлены и необходимый формальный аппа­ рат и методы решения.

Системотехника, охватывая и область машинного проектирова­ ния, связана с существенно большим кругом вопросов. Одним из основных является формирование информационных массивов. Как мы могли убедиться, процесс синтеза ИИС составляет итеративную процедуру. Качество разработанной системы определяется тем, в какой степени использована имеющаяся априорная информация. Степень же использования этой информации определяется главным образом способностью разработчиков собрать, систематизировать, организовать и обработать ее в процессе проектирования.

Накопленный опыт формализованного представления информа­ ции порожден решением большого числа разнородных задач. Спе­ цифичность системотехнических задач требует использования са­ мых различных методов и средств хранения, извлечения и обработки информации. Целесообразно увязать известные результаты между

35

собой с системотехнической точки зрения. В целом эта задача должна решаться в рамках специальной работы.

Здесь же мы попытаемся обзорно рассмотреть с системотехниче­ ских позиций известные результаты в области формализованного представления информации.

В основе представления массивов лежит понятие кодирования. Прежде чем дать основное определение этого понятия, уточним не­ которые широко используемые при изучении методов представле­ ния информации термины.

когда символы одного алфавита однозначно представляются симво­ лами другого алфавита. Правила такого представления называются кодом, а слова, получаемые в результате кодирования — кодовыми комбинациями.

Наиболее распространено представление о кодировании как методе представления информации в системах связи. Однако в на­ стоящее время область применения кодов и кодирования сущест­ венно расширилась. В первую очередь следует отметить направле­ ние, связанное с представлением информации в цифровой форме для ввода в ЦВМ. Преобразование аналоговых сигналов в последо­ вательность дискретных сигналов, представляющих числа, осу­ ществляется с помощью специальных приборов, называемых аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) и составляющих в настоящее время одну из основных номенклатурных групп цифровых приборов. Существенно изменились требования к фор­ мированию и организации информации в связи с созданием АСУП, ИПС и, наконец, разработкой методов машинного проектиро­ вания.

Представляется целесообразным рассмотреть принципы коди­ рования количественных данных (цифровые массивы), понятий (кодирование содержательной информации) и структур.

Представление числовой (количественной) информации произ­ водится с использованием различных систем счисления. Наиболь­ шее распространение получили позиционные системы счисления, построенные на основе следующих главных правил [6]:

число представляется с помощью упорядоченной совокупности символов {а1}, где индекс символа обозначает номер позиции в за­ писи числа (например, разряда);

каждому символу в записи числа соответствует установленный вес [Ц значение которого определяется индексом.

36