Этапы проектирования ИГК РВ.

Введение новых компонентов в задачи проектирования указывает на необходимость создания или модернизации методологии проектирования ИГК РВ как сложных человеко-машинных систем. Особенностью подхода является то, что при проектировании ИГК РВ рассматривается в целом: система (программные, информационные и аппаратные средства) и пользователь. Задача проектирования ИГК РВ на основе информационно-структурного подхода состоит в следующем. Необходимо определить:

при этом должно быть обеспечено при ограничениях , ,

где - множество возможных уровней параллелизма создания подсистем -компонентов ИГК РВ , которые могут быть выделены при проектировании;

- множество возможных отдельных частных задач и алгоритмов , которые могут быть выделены на отдельных уровнях проектирования;

- множество возможных взаимосвязанных элементов ИГК РВ ;

- множество возможных подсистем ;

- множество возможных принципов и алгоритмов управления , используемых для построения ИГК РВ;

- множество функций, выполняемых системой. Каждому набору принципов и алгоритмов соответствует множество функций , из которого в процессе проектирования выбирается подмножество для реализации выбранных принципов и алгоритмов управления;

& - операция отображения элементов множества на элементы множества , обеспечивающая заданные показатели функционирования ИГК РВ.

Структурная схема основных элементов подхода представлена на рис.1.4.1. Это последовательная декомпозиция функций и структур (выделенных составляющих, уровней параллелизма, элементов детализации, выделение задач на выделенных уровнях и элементах детализации и объединение элементов детализации для построения вариантов ИГК РВ).

Наш подход включает в себя принятие решений и оценку эффективности принимаемых решений с учетом уровня параллелизма, детализации, класса решаемых и отображаемых задач, элементной базы и обеспечение качества оперативного управления. В схеме приняты следующие обозначения: F={F₁, F₂, …, F_f} - множество информационных моделей (форматов отображаемых данных); A={A₁, A₂, …, A_i} - множество алгоритмов обработки данных и формирование форматов отображаемых данных; G={G₁, G₂, …, G_q} - множество устройств ИГК РВ. Данный подход также позволяет решить вопросы автоматизации ранних этапов проектирования, связанных с выбором архитектуры и формированием крупноблочной функциональной структуры ИГК РВ. Подход основан на декомпозиции функций и структур, сочетании методов системного анализа отдельных компонентов и моделирования процессов функционирования системы.

Проектирование ведется как сверху вниз, от общего к частному, так и параллельно.

На каждом этапе и уровне параллелизма осуществляется целенаправленное встречное преобразование форматов хранения в отображаемые данные, алгоритмов и структур данных, с одной стороны, и структуры технических средств ИГК РВ, реализующих заданные форматы хранения и алгоритмы, с другой стороны, с целью установления соответствия между форматами отображения, возможностью видоизменения форматов, алгоритмами, структурой данных и структурой ИГК РВ, позволяющей получать динамическую сцену в реальном времени и оптимизировать целевой критерий. Процесс проектирования

ИГК РВ является направленным процессом переработки исходной информации в необходимую с помощью оптимального состава программно-аппаратных средств. Функция проектирования ИГК РВ - F(x) может рассматриваться в результате декомпозиции как макрофункция.

Процесс декомпозиции макрофункции F(x) представляет собой формирование дерева функций. Дерево функций может быть представлено в виде развернутого графа, таблиц, схем и т.п. При декомпозиции производится выделение основных составляющих и уровней параллелизма. Функцию сложности для технических систем можно считать аддитивной, тогда сложность ИГК РВ определяется:

где: - сложность i-й подсистемы. Процесс декомпозиции может быть представлен как решение минимизационной задачи:

L→min→D*;

D є {D};

D_i ∩ D_j =0;

i ≠j

где: D - операция декомпозиции; {D} - множество семейств декомпозиции;

D* - оптимальная декомпозиция.

Если S₀ - декомпозируемая система, то после применения к S₀ декомпозиции D₀ получим множество подсистем S₁, S₂, …, S_m. Из всего множества семейств подсистем выбираются те, которые применены к данной системе S_0, т.е_.

{D} є {{D}}.

Полученные подсистемы могут быть расчленены на подсистемы более нижнего уровня, т.е. S_i может быть разбито на S_i1, S_i2, …, S_im и т.д.

Укрупненно подход может быть представлен в виде следующей последовательности технических требований технического задания. Требования к системе могут быть заданы в виде некоторого набора функций-требований:

MF={MF₁, MF₂, …, MF_i,…, MF_l},

где: MF_і - исходные требования к системе.

Система допускает декомпозицию 1-го уровня на подсистемы, требования к которым могут быть связаны с исходными требованиями. Каждая подсистема в виде требований к ней представляется как вектор:

MF_i = {MF_i1, MF_i2, …, MF_il} ,

где: MF_іl - требования, отраженные в функциях к подсистеме; l - количество подсистем.

Каждая подсистема допускает декомпозицию на процессы, которые могут быть однозначно связаны с исходными требованиями 1-го уровня, допускающими уточнение требований и детализацию, соответствующую уровню процессов, т.е. каждый процесс представляется как вектор:

MF_ij = {MF_ij1, MF_ij2, …, MF_ijm} ,

где: MF_ijm - i-я функция j-го процесса; m - число процессов.

Дальнейшая декомпозиция состоит в разбиении процессов на более мелкие компоненты. Будем иметь следующий вектор для каждой компоненты:

MF_ijq={MF_ijq1, MF_ijq2, …, MF_ijqn},

где: MF_ijqn - n-й компонент, q-й алгоритм, j-го процесса i-й подсистемы.

Здесь процессы ассоциируются с техническими средствами и объектами.

Для F(x) на первом этапе, на основании технического задания, экспертным путем задается совокупность функций {F(α)} . Устанавливается разбиение макрофункции α на составляющие - микрофункции. Решение задачи проектирования ИГК РВ экспертным путем было разделено на 5 уровней: декомпозиция системы, проектирование процессов, средств ввода, проектирование процессов и средств обработки, проектирование процессов, средств отображения и системы в целом. Соответственно математическая модель задачи проектирования имеет вид:

MF₀= {F₁(α₁), F₂(α₂), F₃(α₃), F₄(α₄), F₅(α₅)}; (1.4.4)

α_i є A_i : i=1..5,

где: F₁(α₁), F₂(α₂), F₃(α₃), F₄(α₄), F₅(α₅) критерии эффективности. Они определяются на этапах декомпозиции, проектирования средств ввода-вывода, проектирования структуры средств обработки, проектирования структуры средств отображения соответственно, A_i - допустимая область альтернатив, определяемая ограничениями i-го этапа решения задач проектирования (3); α_і – альтернатива, отражающая вариант решения задачи (3) на і-м этапе.