Пояснительная записка должна включать в себя следующие разделы и подразделы



Скачать 154,65 Kb.
Дата29.10.2016
Размер154,65 Kb.
Предмет моделирование систем «Расчетная работа» (вариант 27):

Необходимо

Требования к оформлению текста пояснительной записки изложены. Пояснительная записка должна включать в себя следующие разделы и подразделы.

1  Характеристика проблемной ситуации и постановка задачи.

1.1  Назначение, цель создания системы и содержательное описание объекта управления.

1.2  Словарь-глоссарий.

1.3  Аналитический обзор.

1.4  Характеристика проблемной ситуации.

2  Концептуальная модель.

2.1  Функциональная модель IDEF0.

2.2  Модель вариантов использования (прецедентов).

2.3  Информационно-логическая модель.
Пример:

Например, назначением системы является повышение эффективности оперативного управления производством за счет непрерывного контроля на различных стадиях процесса производства продукции, обеспечивающего более гибкое реагирование на изменение внутренних и внешних условий.

Назначение системы конкретизируется применительно к определенному заданию. Например, назначение системы может заключаться в управлении качеством агломерата в стационарном режиме, исключая режимы пуска, останова и возникновения аварийных режимов, путем решения задач: поддержания заданной влажности и температуры аглошихты до и после смесителя; стабилизации химического состава агломерата и т.д.

Цель создания системы заключается, например, в повышении эффективности металлургического процесса агломерации, в условиях производства охлажденного стабилизированного агломерата путем снижения выхода мелочи в агломерате на 5 %.

Цель создания системы достигается путем обеспечения управленческого персонала объективными данными о протекании производственных процессов, поступлении, добычи продуктов, движении продуктов на складах; повышении ответственности управленческого персонала за принятие решений; представлении информации о производственных и качественных показателях работы в доступном для восприятия виде; хранении истории для дальнейшего анализа, оптимизации документооборота; создании единого информационного пространства для всех структурных подразделений на основе стандартизации передачи, хранения, представления и обработки информации и интеграции ее с системами цехового уровня и корпоративной информационной системой комбината.

Для того чтобы содержательное описание объекта было ориентировано на поставленную задачу управления, необходимо по литературным источникам выявить причинно-следственные связи переменных, определяющих качество управления, с входными переменными и с параметрами системы контроля. Например, вертикальная скорость спекания при агломерации железных руд определяется скоростью перемещения тепловой волны, которая в свою очередь зависит от скорости фильтрации воздуха, теплофизических свойств шихтовых материалов и в определенных случаях от скорости горения топлива.

Словарь-глоссарий содержит основные дефиниции, характеризующие конкретный объект. Дефиниция используемого термина есть сформулированное по определенным требованиям (краткая, точная, логически непротиворечивая, однозначная) словесная или другая знаковая характеристика научного понятия.

Связи между понятиями, которые используются при разработке АИС конкретного объекта, могут задаваться семантической сетью. В качестве примера на рисунке 1 приведена семантическая модель предметной области, связанной с мониторингом загрязнения атмосферного воздуха.




ИЗ- источники загрязнения; ПДВ – предельно допустимый выброс; ПДК – предельно допустимая концентрация

Рисунок 1 - Пример семантической модели предметной области загрязнения атмосферного воздуха



Аналитический обзор включает в себя анализ существующей системы управления и наиболее перспективных программных продуктов, которые могут быть использованы для создания проектируемой системы, существующих программно-аппаратных комплексов, направленных на решение аналогичных задач, характеристику достигнутого качества управления (для существующих объектов), анализ имеющихся ресурсов по теме: тематических сайтов и других электронных источников.

Проблемная ситуация.

Например, проблемная ситуация применительно к разработке системы управления участком усреднения концентратов может быть связана со следующими факторами: прием железорудного сырья без извести; отклонение относительной доли извести в штабеле от графика-задания; отсутствие в течение определенного интервала времени какого-либо вида железорудного сырья при усреднении с потоком привозного железорудного сырья; рассев железорудного сырья не на всю длину штабеля и т.д.

Применительно к источнику сырья, на которой происходит добыча руды, негативные технологические ситуации связаны, например, с невыполнением плана добычи на отдельных участках. При этом кроме нарушения объемов добытой руды, происходит отклонение качественных характеристик руды от плановых значений. Использование АИС позволяет найти наиболее рациональный выход из данной ситуации.

Например, к проблемам, которые могут быть разрешены при внедрении АИС, относятся:

- отсутствие прогноза значений основных технологических показателей;

- ошибочная оценка технологическим персоналом состояния процесса;

- отсутствие связи с другими АИС и лабораторией, осуществляющей экспресс-контроль технологических показателей;

- отсутствие электронного журнала работы бригад и журнала состояния технологического оборудования;

- отсутствие протоколирования действий оператора в аварийных и нестандартных ситуациях.

Анализ проблемной ситуации должен завершаться ответом на вопросы: например, обеспечивает ли существующая система требуемый функционал; обеспечивает ли система требуемый уровень защиты и централизации данных; и т.д. Если нет, то в чем именно ее недостатки.



Концептуальная модель (КМ) - описание предметной области, выполненное с использованием формальных языковых средств (диаграмм, графиков, спецификаций). Оно включает в себя краткое содержательное описание объекта, ориентированное на поставленную задачу; обоснование функциональной структуры проектируемой подсистемы, обеспечивающей решение поставленной задачи; обоснование требований к системе управления; режимов функционирования объекта и характеристику внешней среды. Особое внимание должно быть уделено технологии сбора и переработки информации об объекте.

Функциональная модель.

IDEF0 - модели относятся к классу концептуальных моделей. Именно концептуальные модели являются основой построения математических моделей [3].



Функциональная модель (ФМ) является структурированным изображением функций проектируемой организационно-технической системы, а также информации, поддерживающей выполнение этих функций. На этапе проектирования ФМ используется для разработки требований, а затем для создания системы, удовлетворяющей этим требованиям. Она может быть использована также для анализа существующих систем и механизмов реализации этих функций. При этом оценивается распределение функций между подразделениями, взаимодействие подразделений, распределение ответственности, существующая система стимулирования, документооборот, достоверность получаемой информации, порядок принятия решений и эффективность функционирования системы управления [2, 3, 4].

Внедрение информационной системы неизбежно приведет к перестройке существующих бизнес-процессов предприятия. Анализ функциональной модели позволяет понять, где находятся самые узкие места, в чем будет состоять преимущества новых бизнес-процессов и насколько глубоким изменениям подвергнется существующая организация бизнеса. Детализация бизнес-процессов позволяет выявить недостатки организации даже там, где функциональность на первый взгляд кажется очевидной. Признаками несовершенной деятельности могут быть бесполезные, неуправляемые и дублирующиеся работы, неэффективный документооборот (нужного документа не оказывается в нужном месте в нужное время), отсутствие обратных связей по управлению (проведение работы не зависит от результата) и по входу (объекты и информация используется нерационально). При разработке программного обеспечения функциональная модель служит основной отправной точкой для процесса проектирования [5].

Методология IDEF0 представляет собой четко формализованный подход к созданию функциональных моделей структурных схем изучаемой системы. Схемы строятся по иерархическому принципу с необходимой степенью подробности и помогают разобраться в том, что происходит в изучаемой системе, какие функции в ней выполняются и в какие отношения вступают между собой и с окружающей средой ее функциональные блоки. Совокупность схем (IDEF0 - диаграмм) образует модель системы. Эта модель носит качественный, описательный, декларативный характер. Она принципиально не может ответить на вопросы о том, как протекают процессы в системе во времени и в пространстве, каковы их характеристики и в какой мере удовлетворяются (или не удовлетворяются) требования, предъявляемые к системе. Все эти вопросы с неизбежностью возникают после того, как достигнут нижний уровень декомпозиции, т.е. обозначены « ... функции нижнего уровня, с помощью которых и работает система» [3].

Технология работы с ФМ предусматривает:

1)  постоянное рецензирование экспертами развивающейся модели, что обеспечивает необходимый уровень соответствия модели конкретному моделируемому объекту (если модель отражает состояние “как есть”) или предполагаемому (состояние “как должно быть”) в том понимании, которое соответствует мнению экспертов;

2)  периодическое обсуждение диаграмм, частей модели и модели в целом на техническом совете, решение которого (оформленное в виде протокола) позволяет автору продолжить уточняющее моделирование или закончить его ввиду достаточности детализации и приемлемости модели.

IDEF0 предполагает работу по следующей формальной схеме:

–  анализ существующего положения дел с целью построения модели “как есть”, фиксирующей существующее состояние;

–  концептуализация с целью получения предварительной модели “как будет” (предполагаемое состояние);

–  разложение общей функции на отдельные функции до тех пор, пока полностью не станет ясно, как ее выполнить (разложение производится от 3 до 6 отдельных функций на каждом иерархическом уровне);

–  модернизация – то, что нужно внести в систему нового

При выполнении требуется построить функциональную модель «как есть» и «как будет» в нотации IDEF0.

Фрагмент функциональной модели в нотации IDEF0 приведен на рисунке 2.

Рисунок 2 - Фрагмент функциональной модели, уровень А0

Построение функциональной модели в нотации IDEF0 поддерживается CASE-средствами: KBSI Inc. AI0 WIN 7, Meta Software Corp. WorkFlow Modeler (бывший Design/IDEF), Ориентсофт IDEF0 EM Tool, AllFusion ProcessModeler (бывший BPWin), Ramus Educational и другими.

Подробнее о методологии структурного анализа и проектирования в книге [2].



Модель вариантов использования (прецедентов). Конкретизация требований к проектируемой системе также может быть проведена с помощью модели вариантов использования (ВИ).

Прецедент (ВИ – вариант использования, Use case) специфицирует поведение системы или ее части и представляет собой описание множества последовательностей действий (включая варианты), выполняемых системой для того, чтобы исполнитель мог получить определенный результат.

ВИ фиксирует соглашение между участниками системы о её поведении. ВИ описывает поведение системы при ее ответах на запрос одного из участников, называемого основным действующим лицом (исполнителем), в различных условиях. Основное действующее лицо инициирует взаимодействие с системой, чтобы добиться некоторой цели. Система отвечает, соблюдая интересы всех участников. Различные модели поведения, или сценарии, развертываются в зависимости от определенных запросов и условий, при которых делались эти запросы [6]



Исполнителем или действующим лицом (ДЛ) называют сущность, обладающую поведением, например, человека, систему или организацию. ДЛ представляет собой логически связанное множество ролей, которые играют пользователи ВИ во время взаимодействия с ними. ДЛ могут быть как люди, так и автоматизированные системы.

ВИ представлены большей частью в текстовой форме, хотя возможны блок-схемы, циклограммы, сети Петри или языки программирования. При нормальных обстоятельствах они служат средством связи между лицами, часто не имеющими специальной подготовки. Поэтому простой текст обычно является наилучшим выбором [6]. Важно обозначить также основной и альтернативные потоки поведения системы.

Когда варианты использования документируют бизнес-процессы организации, рассматриваемая система (SuD – system under discussion) и является этой организацией. Участники  это акционеры компании, заказчики, поставщики, органы государственного управления. Основные ДЛ  это заказчики компании и, возможно, их поставщики. Пример ВИ обработки заявления клиента о получении возмещения за страховое событие от страховой компании в таблице 1 [6].

Таблица 1 - ВИ «Обработка заявления»



Основной сценарий

1. Клиент подает заявление (на бумаге, по телефону или факсу) служащему.

2. Служащий находит полис, регистрирует заявление в системе и назначает оценщика.

3. Оценщик расследует заявление и обновляет его с помощью дополнительной информации

4. Оценщик вводит информацию по ходу расследования

5. Оценщик корректирует записи и резервирует сумму по ходу расследования

6. Оценщик получает документацию, включая счета за период срока действия заявления, и вводит счета

7. Оценщик оценивает ущерб по заявлению и документирует процесс переговоров в системе

8. Оценщик решает вопрос с возмещением и закрывает дело в системе

9. Система удаляет заявление из базы данных спустя 6 месяцев после закрытия дела

10. Система архивирует заявление по прошествию установленного периода

Расширения

а*. В любое время система выходит из строя:

*а1. Группа системной поддержки восстанавливает систему.



1а. Представленная информация неполна:

1а1. Страховая компания запрашивает недостающую информацию.

1а2. Претендент предоставляет недостающую информацию.

1а2а. Претендент не предоставляет информацию в течение установленного периода.

1а2а1. Оценщик закрывает дело в системе.


2а. У претендента недействительный полис:

2а1. Страховая компания отклоняет заявление, уведомляет претендента, обновляет заявление, закрывает дело.



3а. На данный момент не свободных агентов.

3а1. (Что мы здесь делаем?).



8а. Претендент уведомляет оценщика о новых действиях по поводу возмещения:

8а1. Служащий открывает дело повторно. Возвращается к шагу 3.


Если варианты использования описывают требования к поведению части программного обеспечения, SuD - это компьютерная программа. Участники это пользователи программы, компания, владеющая ею, органы государственного управления и другие компьютерные программы. Основное ДЛ - это сидящий за компьютером пользователь или другая компьютерная система. Пример ВИ “Оформления продажи в магазине» при помощи программной системы приведен в таблице 2 [9].

Таблица 2 – Оформление продажи

Основной успешный сценарий (или основной процесс)

1. Покупатель подходит к кассовому аппарату Системы с выбранными товарами

2. Кассир открывает новую продажу.

3. Кассир вводит идентификатор товара.

4. Система записывает наименование товара и выдает его описание, цену и общую стоимость. Цена вычисляется на основе набора правил.

Кассир повторяет действия, описанные в пп. 3-4 для каждого наименования товара.



5. Система вычисляет общую стоимость покупки с налогом.

6. Кассир сообщает покупателю общую стоимость и предлагает оплатить покупку.

7. Покупатель оплачивает покупку, система обрабатывает

8. Система регистрирует продажу и отправляет информацию о ней внешней бухгалтерской системе (для обновления бухгалтерских документов и начисления комиссионных) и системе складского учета (для обновления данных).

9. Система выдает товарный чек.

10. Покупатель покидает магазин с чеком и товарами (если он что-то купил).

Расширения (или альтернативные потоки)

7а. Оплата наличными

  1. Кассир вводит предложенную покупателем сумму.

  2. Система вычисляет положенную сдачу и открывает кассу с наличностью.

  3. Кассир складывает полученные деньги и выдает сдачу покупателю.

  4. Система регистрирует платеж наличными.



Основное внимание при описании ВИ надо уделить тому, как использование системы обеспечит ощутимый для ДЛ результат.

Описание ВИ – текстовые документы, из которых вытекают функциональные требования, отвечающие на вопрос “что должна делать система?”.

Итак, ВИ описывает, что делает система (подсистема), но не определяет, каким образом она это делает. В качестве SuD для описания ВИ должна быть рассмотрена разрабатываемая программная система.



Инфологическая модель (ИЛМ) Создание КМ завершается построением информационно-логической модели ИЛМ. ИЛМ является логической основой проектирования баз данных и основана на трактовке данных в контексте их взаимосвязи с другими данными. Построение ИЛМ требует определения состава и структуры данных предметной области, которые должны находиться в базе данных (БД) и обеспечить выполнение необходимых запросов. ИЛМ описывает требования к структуре базы данных. Тем не менее, данное описание должно быть независимым от выбора конкретной СУБД.

Вид и содержание ИЛМ определяется выбранным для этого формальным аппаратом. Обычно используются графические нотации, подобные ER-диаграммам.

При разработке ИЛМ студент должен получить информацию о предметной области:

-  список сущностей предметной области;

-  список атрибутов сущностей;

-  описание взаимосвязей между сущностями.

Пример ИЛМ в виде ER («сущность-взаимосвязь») модели.

Рисунок 3 – Пример ИЛМ




Вариант № 27 АРМ инженера лаборатории обогащения

Система создается в интересах инженера лаборатории обогащения.

Проблемная ситуация: отсутствует алгоритмы обработки результатов планированного эксперимента.

Цель проекта: снизить удельные затраты электроэнергии при измельчении на 20%.



Выполнить содержательное описание задачи оптимизации технологического режима измельчения и построить ВИ с позиции инженера исследовательской лаборатории. Построить модель, позволяющую оценить степень влияния выбранного фактора на параметр оптимизации.

Построить модель автоматизации лабораторного эксперимента, предназначенную для использования в подсистеме НИОКР предприятия и направленную на получение зависимостей удельных затрат электроэнергии (y1, кВтч/т), средневзвешенной крупности продуктов измельчения (y2, мкм), удельной поверхности материала (y3, м2/кВтч/т), и удельного износа мелющих тел (y4, г/кг) от вида измельчаемого материала и режима измельчения, характеризуемого временем измельчения (t) (производительностью мельницы) и скоростью вращения ротора (w).

Без скобок даны интервалы варьирования для корунда, в скобках - для кварца. Результаты эксперимента приведены в таблице 27.1. Опыты 1-4 описывают измельчение корунда, опыты 5-8 - измельчение кварца.

Таблица 27.1



Матрица планирования эксперимента и значения функций отклика, полученные при измельчении корунда и кварца

Уровни

t,c

w,об/мин

Основные

59

611

Интервалы варьирования

21(9)

94

Верхние

80(68)

705

Нижние

38(50)|

517




Опыты

Кодированные значения

Отклики




x1

x2

y1

y2

y3

y4

1

0

0

25.83

11

1769

0.022

2

-

-

41.75

6.1

819

0.017

3

-

+

45.83

8.2

1304

0.024

4

+

+

65.75

12.3

1815

0.027

5

+

-

26.67

7.70

4113

0.014

6

0

-

31.33

5.00

1934

0.012

7

-

0

34.00

5.20

2371

0.013

8

0

+

51.00

9.50

4480

0.017

9

+

0

51.00

9.50

4480

0.017


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница