Научная статья на тему 'Многоуровневое объектное описание интегрированной среды автоматизированного проектирования'

Многоуровневое объектное описание интегрированной среды автоматизированного проектирования Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
71
10
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Кроль Т. Я., Чистяков П. Н., Капитонихин А. С.

В данной статье рассматриваются методы интеграции гетерогенных САПР в единое информационное пространство проектирования сложных электротехнических объектов. Основой интеграционного решения является многоуровневое метаописание различных аспектов проектирования. Приводятся математические модели метаописания и описывается архитектура информационной системы, построенной на базе предложенной концепции.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Кроль Т. Я., Чистяков П. Н., Капитонихин А. С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Многоуровневое объектное описание интегрированной среды автоматизированного проектирования»

УДК 004.31

МНОГОУРОВНЕВОЕ ОБЪЕКТНОЕ ОПИСАНИЕ ИНТЕГРИРОВАННОЙ СРЕДЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО

ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Кроль Т.Я., канд. техн. наук, Чистяков П.Н., аспирант, Капитонихин А.С., асп.

В данной статье рассматриваются методы интеграции гетерогенных САПР в единое информационное пространство проектирования сложных электротехнических объектов. Основой интеграционного решения является многоуровневое метаописание различных аспектов проектирования. Приводятся математические модели метаописания и описывается архитектура информационной системы, построенной на базе предложенной концепции.

Долгие годы при разработке САПР решались задачи автоматизированного выполнения наиболее трудоемких проектных процедур. Успехи в этой области не вызывают сомнения, однако вопрос комплексной автоматизации процесса и среды проектирования в настоящее время не решен. В связи с необходимостью применения разнородных проектирующих и информационно-управляющих систем при разработке и сопровождении сложных электротехнических объектов, таких, как тепловые и атомные электрические станции, актуальной является задача создания и поддержки единого информационного пространства проектирования.

В данном пространстве присутствует информация о погруженных в него САПР, документообороте процесса проектирования, графике выполнения проектных работ, оборудовании проекта, нормативно-справочная и номенклатурная информация, а также прочие специфические сведения, доступные любой погруженной САПР в соответствии с ее полномочиями. Именно наличие целостной информации в едином хранилище позволяет обеспечить поддержку всего процесса проектирования. Структура и состав хранимой информации являются существенно переменными из-за следующих основных причин:

I необходимости применения новых САПР и отказа от использования существующих;

I модификации используемых САПР;

I динамики рынка покупных изделий и комплектующих;

I быстро изменяющегося процесса проектирования и структуры проектных организаций.

При этом изменения в структуре должны быть сделаны в минимальные сроки и с минимальными затратами и без остановки процесса проектирования. Таким образом, единое хранилище должно быть реализовано с учетом требований инвариантности по отношению к структуре и виду хранимой информации, гибкости и настраиваемое™.

В данной статье предлагается технология создания и поддержки хранилища, отвечающего перечисленным требованиям. В ее основу положено многоуровневое объектное описание интегрированной среды автоматизированного проектирования.

Многоуровневое метаописание создается на базе модели объектно-ориентированной декомпозиции информационного пространства. Согласно этой модели, информационное хранилище

представляет собой систему взаимосвязанных объектов, называемых информационными объектами, отражающих информационные нужды погруженных САПР.

Концептуально, метаописание представляется иерархической структурой (рис. 1), при переходе с каждого нижележащего уровня которой к вышележащему повышается уровень абстракции модели информационного хранилища. Таким образом, оперируя на первом уровне структурными элементами единого хранилища в терминах СУБД, на третьем и четвертом уровнях оперирование происходит в терминах предметной области. Такое абстрагирование от конкретной реализации алгоритмов доступа к нужным данным позволяет перейти к оперированию терминами предметной области и решить проблему настраиваемости и гибкости путем применения унифицированных алгоритмов доступа к данным нижележащего уровня.

Самый нижний уровень иерархии представлен уровнем данных, который находится под управлением СУБД. Анализ рынка СУБД показал, что наиболее востребованными в настоящее время являются реляционные СУБД, в связи с чем единое хранилище должно быть представлено в виде реляционной базы данных. Таким образом, формально первый уровень Р иерархии метаопи-сания можно представить в виде схемы базы данных [1]. Пусть и - множество атрибутов единого хранилища, каждый из которых соотнесен со своим доменом значений. Тогда Р над и представляет собой совокупность схем реляционных отношений {Р1, Р2, ..., Рр}.

Р = (К,,Б,), 1 < I < р,

р - количество атрибутов в хранилище,

К, - множество выделенных ключей,

Б, - множество атрибутов единого хранилища, таких что:

р

У Б,- = ^Б, ф Б,, при I ф

I=1

Второй уровень иерархии - объектный. Любой объект данного уровня имеет свойства, отражающие информационные нужды проектировщиков. Благодаря алгоритмам комбинирования данных и наличию схемы хранилища на нижнем уровне в свойствах информационного объекта могут отображаться данные из разных отношений хранилища. Каждое свойство объекта нотируется его смысловой нагрузкой в предметной области.

Возрастание абстракции

4.

Прикладной уровень

САПРы, погруженные в единое хранилище

САПР1 САПР2

6

Схема взаимодействия

Проекти- Админис-ровщик тратор

* *

Схема АРМ

3.

Операционный уровень

2.

Объектный уровень

Методы манипуляции данными

Алгоритмы комбинирования данных

Схема прав доступа на уровне объектов

Единое хранилище

Алгоритмы доступа к данным

1.

Уровень данных

Рис. 1 Схема многоуровневого метаописания

Например, параметры оборудования размещены в доменах атрибутов ДйГ1...ДйГп, при фор-мированиии информационного объекта атрибут Дйп явно нотируется как потребляемая мощность, а ДИгэ - как пусковой ток.

Для манипулирования данными каждый информационный объект имеет соответствующие методы, работа с которыми происходит на основании прав доступа к информационным объектам.

Формально второй уровень [ представляет собой совокупность схем отображения [на [ :

[1п}, где:

[ У = П

У ~ 3' Си си (а )}

о=о у ,Си=си

( 1 )

т

(>< ^У=о, (и)}([))

I =1 1 '

где п - количество информационных объектов, т - количество соединяемых отношений,

1 < m < p,1 < j < n, R¡ с R, S¡ с R¡, U S = Sem,

j

п- реляционный оператор проекции,

д - оператор переименования доменов, ® - реляционный оператор выборки,

- реляционный оператор соединения, Sem - множество, определяющее семантику полей,

A - функционал, определяющий права текущего пользователя CU:

A = {Ai, A2.....Ac}

A, = (CU¡, S, {Sel | Add | Upd | Del}), 1 < c < кол - во _ пользователей * card (Sem), где {Sel | Add | Upd | Del} - множество, задающее права доступа к свойству S для пользователя CUI .

Согласно (1) ключевыми в R являются

множества Sem - семантики полей, подмножества множества R - схемы единого хранилища и A -права текущего пользователя. Таким образом, происходит абстрагирование от конкретной реализации единого хранилища, что позволяет перейти к уровню оперирования понятиями.

Операционный уровень представляет собой следующий набор метамоделей:

• модель извлечения данных;

• модель представления выбранных данных в табличной или графической формах

Одна из основных задач хранилища - это получение консолидированной информации, владельцами которой изначально являлись разные САПР (например, САПР1 осуществляет расчет токов в ветвях цепей электроснабжения и выбор соответствующих кабелей, САПР2 осуществляет расчет длин прокладки кабелей по желобам, при составлении же лимитно-заборной карты нам необходимо получить информацию об общей длине каждого типа кабеля). Методика реализации хранилища обеспечивает доступ к данной информации не в нотации структуры хранилища, а в терминах предметной области при помощи наложения произвольного количества условий на свойства информационных объектов( 2 ). При этом ме-тамодель извлечения данных позволяет формировать формальные описания произвольного количества выборок по мере возникновения необходимости в них: Q = {Q1,..., Qn}.

Q, = п

j

(Val -i,..., Val n )

m

(a(Cond 1,..., Cond n )(>< Ri ))

( 2 )

i = 1

где n - количество построенных запросов, m - количество информационных объектов, участвующих в запросе, (Vali,-,Val n) - множество псевдонимов для отобранных данных,

(Condi,..., Condn ) - множество наложенных условий отбора данных,

п- реляционный оператор проекции,

^ - оператор переименования доменов, ® - реляционный оператор выборки,

реляционный оператор соединения.

Технология выполнения проектных работ требует представления выбранных данных в виде проектных документов как свободной, так и утвержденной стандартом формы. Для обеспечения возможности создания произвольного количества подобных документов разработана метамодель представления данных.

яр = 1 ((о!,..., оп},эн ), ( з )

где п - количество запросов, используемых в документе, БН - шаблон документа.

Прикладной уровень представляет собой следующий набор метамоделей:

• модель рабочего места пользователя системы (проектировщика);

• модель рабочего места администратора;

• модели взаимодействия хранилища и САПР.

В зависимости от объема должностных полномочий и потребностей в получении информации и формировании документов пользователи системы, построенной на базе единого хранилища, должны иметь различные интерфейсы взаимодействия с системой.

Для того, чтобы избежать традиционного программирования клиентских приложений, предусматривается формальное описание специфики рабочих мест проектировщиков.

AP¡ = f (F, R , Q, Rp, I)

( 4 )

где Р - функции, которые может выполнять пользователь, Р - информационные объекты, доступные для данного пользователя, О - запросы, доступные для данного пользователя, Рр - документы, доступные для данного пользователя, I - множество интерфейсных элементов (меню, панели инструментов и т.п.).

Модель рабочего места администратора аналогична модели рабочего места пользователя, но для администратора предусматривается полный доступ к объектам хранилища.

Очень существенным компонентом системы является модель взаимодействия САПР и единого хранилища.

M

int - Mnp U M

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

out U Meg

( 5 )

Эта модель предусматривает наличие формального описания данных, получаемых от данной САПР и схемы размещения их в хранилище, с одной стороны, (М|пр) и наличие формального описания данных (М01Д передаваемых из хранилища в данную САПР, с другой стороны, а также описание регламентов процедур взаимодействия(Мгед).

Средства конфигурирования

бизнес-процесса проектирования

Рис. 2 Архитектура единой информационной среды проектирования

Таким образом, разработана модель метао-писания всей совокупности аспектов, рассматриваемых при разработке информационной среды проектирования, включал в себя:

структуру и организацию данных; методы представления данных и методы доступа к ним;

алгоритмы формирования выборок и генерации документов; интерфейсы пользователей системы; интерфейсы взаимодействия проектирующих систем.

Предложенная концепция обеспечивает необходимую гибкость построенного таким образом хранилища за счет того, что при изменении информационных нужд погруженных САПР достаточно отобразить данные изменения в метаописа-нии. Иными словами, если произойдет изменение бизнес-процесса проектирования, повлекшее за собой смену информационных потоков на его входе и выходе, то этот факт достаточно отобразить в метаописании, на основании которого произойдет автоматическая настройка средств взаимодействия единого хранилища с программным обеспечением, реализующим бизнес-процесс.

Для обеспечения формирования и изменения метаописания разработан набор специализированных инструментальных средств - конфигураторов. Необходимо отметить, что удобный пользовательский интерфейс открывает проектировщику возможность непосредственного участия в создании и поддержке жизненного цикла среды единого хранилища, за счет чего модель бизнес-процессов проектирования приближается к существующей в проектной организации, а этим достигается более эффективная эксплуатация единого хранилища.

Кроме конфигураторов предусмотрены также интерпретаторы - специализированные программные средства, предназначенные для получения информации из метаописания и формирования рабочей среды проектирования в соответствии с настройками, сделанными при конфигурировании.

Архитектура предлагаемой системы приведена на Рис. 2 .

Использование данной системы позволяет существенно сократить сроки разработки и внедрения единой среды проектирования сложных электротехнических объектов, обеспечить высокую гибкость и открытость системы, гарантировать сохранность инвестиций при изменении технологии проектирования и внешних условий существования проектных организаций.

Литература

1. Мейер Д. Теория реляционных баз данных: Пер. с англ. - М.: Мир, 1987 - 608 с.

2. Чумаков В. Анализ + проектирование + разработка прототипа прикладной системы с помощью Designer/2000 // Русское издание Oracle Magazine. -1997. - № 3(5).

3. Кайт Т. Oracle для профессионалов. Кн. 1. Архитектура и оснеовные особенности / Пер. с англ. Т. Кайт. - СПб.: ООО «ДиаСофтЮП», 2004. - 672 с.

4. Разработка информационно-управляющих систем WWW-WorkFlow в инструментальной среде RADИУС / Т.Я. Кроль, Е.Р. Пантелеев, Е.А. Бабасин и др. // Образовательные технологии: Межвуз. сб. научных трудов. Вып.7. - Воронеж: ВГПУ, 2001. - С. 172-178.

5. Кроль Т.Я., Пантелеев Е.Р. Технология разработки и эксплуатации корпоративных информационно-управляющих систем в среде RADИУС. Конструкторско-технологическая информатика - 2000: Труды IV международного конгресса. - Москва: СТАНКИН, 2000. - Т.1. -С.307-308.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.