Инверсно-морфологический подход к синтезу технических решений

• Автор: Чугунов, Денис Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 149 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТОДОВ МОРФОЛОГИЧЕСКОГО ПОИСКА

1.1. Основные определения теории систем.

1.2. Методы морфологического анализа Цвикки.

1.3. Методы исследования технических систем.

1.4. Этапы метода морфологического поиска анализ и синтез

1.5. Процедуры морфологического анализа.

1.5.1. Конструктивнофункциональный анализ систем

1.5.2. Создание морфологических таблиц с использованием теории классификации.

1.6. Процедуры морфологического синтеза.

1.6.1. Формирование морфологических таблиц с использованием эвристических правил

1.6.2. Методы древовидного, лабиринтного и блочнолабиринтного синтеза.
1.6.3. Метод эволюционного синтеза на основе морфологических таблиц
1.6.4. Использование критериев качества в морфологическом синтезе
1.6.5. Морфологический синтез решений с использованием классификационных функциональноконструктивпых признаков
1.6.6. Синтез многофункциональных систем на морфологических таблицах.
1.6.7. Автоматизация процесса формирования морфологических таблиц
1.6.8. Кластерный анализ морфологических множеств
Краткие выводы по главе 1.
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ПРОЦЕДУР МОРФОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНВЕРСИИ.
2.1. Иерархия процесса концептуального проектирования систем на основе описания объектов тс с позиций системологии.
2.2. Определение структуры и свойств операции инверсии
2.3. Принципы обеспечения целостности систем синтезируемых морфологическим методом
2.4. Использование инверсного подхода для обеспечения целостности систем
2.5. Понятие классификационной системы
2.6. Атрибутивный подход к описанию элементов в морфологическом методе
2.7. Анализ предметной области для построения новой системы на инверсном ИИЛИ графе
Краткие выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. ОПИСАНИЕ РАЗРАБОТКИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ МОРФОИНВЕРС
3.1. Описание архитектуры автоматизированной системы МорфоИнверс
3.2. Описание структуры данных автоматизированной системы МорфоИнверс.
3.3. Описание работы автоматизированной системы МорфоИнверс.
Краткие выводы по главе
ГЛАВА 4. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗРАБОТАННОГО ИНВЕРСНОМОРФОЛОГИЧЕСКОГО ПОДХОДА К СИНТЕЗУ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ.
4.1. Анализ и синтез системы Компьютер на основе инверсноморфологического подхода.
4.2. Анализ и синтез системы Защита стекол от проникновения света на основе инверсноморфологического подхода.
4.3. Анализ и синтез системы Нагреватель на основе инверсноморфологического подхода.
4.4. Анализ и синтез системы Оптико электронных измерителей однокоординатных линейных перемещений объектов на основе инверсноморфологического подхода
4.5. Сценарий работы автоматизированной системы МорфоИнверс для разработки компоновочных решений системы Компьютер.
Краткие выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Публикации по теме диссертации
Библиографический список
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Акт внедрения результатов диссертационной работы в
ООО Нижнсволжскпромснаб.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Акт внедрения результатов диссертационной работы в ВолгГТУ. 7 ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Пример программного кода процедуры расчета обобщенного показателя качества.
АННОТАЦИЯ
В диссертационной работе проанализированы основные существующие методы и алгоритмы морфологического поиска, выделены их преимущества и недостатки. На основе проведенного анализа разработан новый инверсионный подход, позволяющий проводить морфологический анализ и синтез систем с учетом наличия элементов и функций, являющихся противоположными. Этот подход позволяет задать целостную структуру системы, на основе которой в дальнейшем анализируются остальные существующие системы этого класса и новые синтезируемые системы. Описана и модифицирована процедура классифицирования систем с помощью классифицирующей машины. Приведена концепция детализированного описания каждого объекта в предметной области с помощью подхода, описанного в системологии, что делает процесс последующего классифицирования более точным. Введены понятия инверсного ИИЛИ графа, инверсного поля и маски инверсного поля, которая определяет структуру рассматриваемой системы на структуре целостной системы. В процедуры морфологического анализа и синтеза внедрено понятие атрибутов, позволяющих задавать параметрическое описание элементов системы.
С использованием разработанных методов и алгоритмов, спроектирована и реализована автоматизированная система МорфоИнверс, протестированная на ряде типовых задач с описанием полученного результата.
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
декартово произведение, общее число
возможных вариантов реализации системы в морфологической таблице Я, А1,А9.,Алт9.,А вариант реализации системы
АС автоматизированная система
ГПФ главная полезная функция
ЖЦ жизненный цикл
ИС информационная система
КП классификационный признак
КС классификационная система
ММАС метод морфологического анализа и синтеза
ММБЛС морфологический метод блочнолабиринтного синтеза
ММДС морфологический метод древовидного синтеза
ММЛС морфологический метод лабиринтного синтеза
ММКС морфологическая матрица систем классификации
ММСРВКК метод морфологического синтеза рациональных вариантов по
ММСРИКФКП метод морфологического синтеза решений с
использованием классификационных функциональноконструктивных
признаков
ММЯ метод морфологического ящика
МОК метод отрицания и конструирования
МСПП метод систематического покрытия поля
критериям качества
ОС открытая система
ПО предметная область
ТЗ техническое задание
ТПР теория принятия решений
ТР техническое решение
ТС техническая система
САПР система автоматизированного проектирования СУБД система управления базами данных
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Предлагается метод оценки целостности создаваемых решений на основе учета элементов, реализующих инверсные функции. Метод описания ПО для морфологического анализа с использованием принципа инверсии. Методику синтеза технических решений, основанную на инверсноморфологическом методе. Автоматизированную систему, реализующую инверсноморфологический и атрибутивный подходы. Методика оценки целостности получаемых ТР. Реализация и внедрение результатов. Работа выполнена в рамках госбюджетной НИР . Использование методов системного анализа и теории формальных языков для разработки автоматизированных систем проектирования и управления и финансируемой НИР по единому заказнаряду 0 Разработка моделей концептуального проектирования в науке, технике и образовании, а также в соответствии с программой ТЕМПУС 0 ii i i I i ivii I. Система МорфоИнверс была использована для организации учебного процесса в ВолгГТУ и для решения ряда типовых и практических задач в ООО Нижневолжскпромснаб, о чем свидетельствуют соответствующие акты внедрения. Данные но автоматизированной системе МорфоИнверс отправлены в ОТРАСЛЕВОЙ ФОНД АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММ ФГНУ Государственный координационный центр информационных технологий Федерального агентства по образованию для регистрации. В первой главе производится анализ существующих подходов, методик и алгоритмов морфологического поиска. Выделено три основных морфологических метода для решения научных и технических задач. ММЯ. В результате анализа методов морфологического поиска построена таблица описания методов, их недостатков и преимуществ. Выделяются направления совершенствования методов. Во второй главе обсуждаются подходы к совершенствованию метода морфологического анализа и синтеза применительно к концептуальному проектированию систем. Приводится детализированное описание каждого объекта в предметной области с помощью подхода, описанного в системологии, что делает процесс последующего классифицирования более точным. Рассматривается наиболее современный подход к проблеме классифицирования на основе работы классифицирующей машины и ее дополнение. Для совершенствования морфологического анализа и последующего синтеза вводится инверсия в описание технической системы элементов на каждом системном уровне. Описывается процедура построения инверсного дерева и инверсной матрицы. В третьей главе приводится описание процесса проектирования автоматизированной системы реализующей ММП. Описана структура информационнопоисковой системы, выполняющей поиск оптимальных решений в поставленных задачах. В системе выделены такие этапы метода, как анализ и синтез, с использованием как существующих принципов ММП так и с применением разработанных. Автоматизированная система реализована на языке i 7. СУБД. На основе разработанной методики анализа ТС на инверсном ИИЛИ графе и при помощи разработанной автоматизированной системы были апробированы следующие примеры Система оптикоэлектронных измерителей однокоординатных линейных перемещений объектов, система Нареватель, система Компьютер, система Защита стекол от проникновения света. ГЛАВА 1. В литературе существует более сорока определений термина Система, каждое из которых ориентировано на ту или иную область знаний. Один из основателей общей теории систем Л. Если это краткое определение слегка развернуть с учетом названных признаков, то получится следующая формула Система это упорядоченное определенным образом множество элементов, взаимосвязанных между собой и образующих некоторое целостное единство . Важным дополнением к этому определению является замечание, что любая система представляет собой элемент системы более высокого порядка надсистемы, а ее элементы, в свою очередь, обычно выступают в роли систем более низкого порядка подсистем . Система характеризуется составом элементов, структурой и выполняет определенную функцию. Система совокупность элементов, объединенных в цельную структуру прямыми и обратными связями, определяющими свойства системы, выходящими за рамки простой суммы свойств, составляющих ее элементов, т.