Основная цель данной работы состоит в снижении трудозатрат при разработке прикладных автоматизированных систем (ПАС) путем создания и внедрения программных инструментов, поддерживающих инфологическое моделирование предметных задач в рамках методологии автоматизации интеллектуального труда (МАИТ). Инфологическая модель представляет собой проект автоматизированной системы, не зависящий от программно-технической среды её реализации. В работе рассматриваются алгоритмические структуры этой модели, включая систему предметных доступов и систему предметных манипуляций. Методология также применяется для автоматизации процесса их создания. В статье представлены результаты анализа традиционного подхода к решению данной задачи в форме спецификаций (таблиц) и диаграммы. Разработанная модель станет основой для проектирования и реализации процедур формирования алгоритмических структур инфологических моделей предметных задач.
Ключевые слова: методология автоматизации интеллектуального труда, инфологическое моделирование, начальная модель, алгоритмическая структура, система предметных доступов, система предметных манипуляций .
Цель данной работы — снизить трудозатраты при разработке прикладных автоматизированных систем (ПАС) посредством создания и применения программных инструментов, поддерживающих инфологическое моделирование предметных задач.
В настоящее время существуют различные подходы к разработке прикладных автоматизированных систем. Опыт показывает, что важно выбирать такие подходы, которые позволяют минимизировать затраты на исправление ошибок, возникающих в процессе эксплуатации системы. Одним из таких подходов к автоматизации интеллектуальной деятельности является когнитивный подход [1, с. 11].
Рассматриваемая модель включает следующие структуры: инфологическую (статическую) структуру, систему предметных манипуляций (СПМ), и систему предметных доступов (СПД) [2, с. 4]. СПД и СПМ являются алгоритмическими структурами и совместно образуют информационный алгоритм решения задачи [2, с. 4, с.135–136].
Система предметных доступов обеспечивает выполнение операций по записи и чтению данных, необходимых для проведения функциональных процедур на созданной информационной структуре. Результаты формирования системы предметных доступов документируются в виде структурной диаграммы и спецификаций (таблиц) P3 «Описание предметных доступов» и P4 «Описание системы предметных доступов» [2, с. 135–136].
Система предметных манипуляций представляет собой набор взаимосвязанных функциональных процедур (вычислительных, поисковых, диалоговых), предназначенных для обработки данных, хранящихся в сформированной информационной структуре. Результаты создания системы предметных манипуляций фиксируются в форме структурной диаграммы СПМ и спецификаций P5 «Описание предметных манипуляций» и P6 «Описание системы предметных манипуляций» [2, с. 136].
Методология автоматизации интеллектуального труда (МАИТ) представляет собой один из таких подходов. Её основная идея состоит в создании последовательных представлений предметных задач в виде формализованных моделей (инфологической и даталогической), основываясь на изначально сформированной концептуальной модели, построенной на трех уровнях абстрагирования [1, с. 14]. Инфологическая модель для автоматизируемых задач отображает структуру информации и логику её обработки, представляя собой «конструкторский проект», который независим от программно-технических сред и средств реализации [1, с. 14].
На рисунке 1 приведен пример системы предметных манипуляций для задачи «Проверочный расчет всех цилиндрических передач с косым зубом».
Рис. 1. Пример системы предметных манипуляций модели задачи
Формирование структур представляет собой трудоемкий процесс, и для упрощения этой задачи необходимо разработать автоматизированные процедуры поддержки. Для автоматизации можно использовать МАИТ, выполняя этапы начального моделирования (анализ традиционного процесса решения задачи), концептуального, инфологического моделирования, выбор программно-технических средств, даталогического моделирования и этап изготовления ПАС.
Перед началом разработки прикладной автоматизированной системы (ПАС) следует переосмыслить традиционный процесс решения соответствующих предметных задач, предназначенных для автоматизации. Этот этап включает анализ информационных источников, описывающих процесс решения задач. В результате необходимо создать начальную модель, описывающую структуру информации и алгоритм решения задач. Эта модель помогает определить функции, которые должна выполнять ПАС, а также уточнить входные и выходные данные, и проверить правильность алгоритма решения задачи [3, c. 3].
На этапе начального моделирования создаются информационная и функциональная составляющие, а также общая модель [3, c. 32]. Информационная составляющая модели — это набор параметров (входных, выходных, промежуточных), используемых для решения задачи. Важно фиксировать как явно заданные параметры, так и неявные. Первые, как правило, обозначаются общепринятыми символами (например, скорость — v, площадь — s), тогда как вторые часто представлены своими значениями и не имеют устоявшихся обозначений (например, наименование модели, вид информации). Для таких параметров необходимо определить их обозначения и наименования. Информационная часть описывается в виде набора спецификаций. Функциональная часть модели представляет собой систему действий, связанных с предметной задачей, отражающих алгоритм решения. Общее представление модели включает установление связей между сформированными элементами. Функциональная составляющая и общее представление модели зафиксированы в виде диаграмм и спецификаций [3, c. 32–33, с. 35–38].
Таким образом, для решения задачи создания алгоритмических структур инфологических моделей предметных задач была разработана начальная модель. На рисунках 2 и 3 представлены фрагменты диаграммы системы предметных действий (СПД) задачи.
Рис. 3.Фрагмент диаграммы системы предметных действий модели. Блок z18.8
В процессе выполнения исследования была разработана начальная модель для задачи формирования алгоритмических структур в инфологической модели. Эта модель представляет собой входные данные для последующего этапа, связанного с созданием семантического представления задачи в рамках методологии автоматизации интеллектуального труда (МАИТ). Эффективность начального моделирования напрямую влияет на качество выполнения концептуального моделирования.
Литература:
- Волкова Г. Д. Методология автоматизации интеллектуального труда: М.: «Янус-К», 2013–104 с.
- Волкова Г. Д., Новоселова О. В., Семячкова Е. Г. Проектирование прикладных автоматизированных систем в машиностроении: Учебное пособие, — М.: МГТУ «Станкин», 2002. — 162с.
- О. В. Новоселова Моделирование предметных задач на начальных этапах автоматизации проектной деятельности: учебное пособие — М.: ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН», 2016. -100с.
