Тақырыбы: Автоматтандырылған жобалау жүйесі (АЖЖ)

 

Кіріспе

 

Автоматтандырылған жобалау жүйесі (АЖЖ) – жобалау функцияларын орындайтын ақпараттық технологияны іске асыратын автоматтандырылған жүйе. Персоналдан және автоматтандырудың техникалық, бағдарламалық және басқа құралдарынан тұратын жобалау үрдісін автоматтандыруға қажет ұйымдастырушы-техникалық жүйе болып саналады.

Автоматтандырылған жобалау жүйесіне (орыс тілінде САПР - система автоматизированного проектирования) түрлі түсініктер беріледі. Мысалы:

• «САПР – система автоматизации проектных работ», яғни «жобалау жұмыстарының автоматтандыру жүйесі» деген түсінік дұрыстау, бірақ сирек қолданылады;
• «САПР – система автоматического проектирования», яғни «автоматты жобалау жүйесі». Бұл түсінік дұрыс емес, себебі «автоматты» түсінігі жүйенің адамның қатысуынсыз жеке жұмысын көздейді, ал автоматтандырылған жобалау жүйесінің функцияларының бір бөлігін адам орындайды, қалған жеке операциялар мен процедуралар автоматты түрде атқарылады. Сондықтан «автоматты» сөзімен салыстырғанда «автоматтандырылған» түсінігі жобалау үрдісінде адамның қатынасы бар екендігін білдіреді.
• «САПР – программное средство для автоматизации проектирования», яғни «жобалауды автоматтандырудың бағдарламалық құралы» деген түсінік толық мазмұндама бермейді. Себебі жобалау іс-шараларын тек қана қолданбалы бағдарламалық қамтамасыз ету көмегімен атқару мүмкін емес. Сондықтан әдебиет көздерінде және мемлекеттік стандарттарда «автоматтандырылған жобалау жүйесіне» кең ауқымды түсінік беріледі.

 

Анықтамалар

 

Жобалау (лат. projectus - «алға ұмтылған», «алдын алу») объектіні жасауға қажетті және жеткілікті техникалық құжаттарды, тәжірибелік үлгілерді, моделдерді құру үрдісі.

Жобалық процедура – орындалуы жобалық шешіммен аяқталатын бастапқы мәліметтерді өңдеудің жобалық операциялар жинағы.

Жобалық операция – жобалық процедураның бөлігі ретінде саналатын және жобалық шешім фрагментін алумен аяқталатын жобалаушы әрекеттерінің жинағы.

Жобалық шешім – жобалық процедураны аяқтау үшін қажетті және жеткілікті жобалау объектісінің аралық ннемесе ақырғы түсініктемесі.

Жоба – құрылыстық және технологиялық құжаттардың бірыңғай жүйесінің талаптарына сәйкестендірілген, жобалау нәтижелері келтірілген жобалық құжаттар (техникалық құжаттар) жинағы немесе тәжірибелік үлгі.

Жобалау құралдары – жобалаушының аспаптары (техникалық және бағдарламалық құралдары).

Қысқартулар

 

 

CAD – Computer Aided Design;

АБЖ – автоматты басқару жүйесі

АЖЖ – автоматтандырылған жобалау жүйесі;

АЖО – автоматтандырылған жұмыс орны;

АҚ – ақпараттық қамтамасыз ету;

ӘҚ – әдістемелік қамтамасыз ету;

ӘТ – әзірлеушінің терминалы;

БӘК – бағдарламалық-әдістемелік кешен;

БҚ – бағдарламалық қамтамасыз ету;

БТК – бағдарламалық-техникалық кешен;

ДЭЕМ – дербес электронды-есептеуіш машина;

ЖАҚК – жобалауды автоматтандыру құралдарының кешені;

ЖТ – жобалаушылар терминалдары;

ЖТС – жобалаушылардың терминалдық станциялары;

ҚҚ – құқықтық қамтамасыз ету;

ҚҚБЖ – құрылыстық құжаттардың бірыңғай жүйесі;

ҚТ – құрастырушының терминалы;

ЛҚ – лингвистикалық қамтамасыз ету;

МББЖ – мәліметтер базасын басқару жүйесі;

МҚ – математикалық қамтамасыз ету;

ОЕК – орталық есептеу кешені;

СТ – сынаушының терминалы;

ТҚ – техникалық қамтамасыз ету;

ТҚБЖ – техникалық құжаттардың бірыңғай жүйесі;

ТТ – технологтың терминалы;

ҰҚ – ұйымдастырушылық қамтамасыз ету;

ЭЕМ – электронды-есептеуіш машина;

ЭҚ – эргономикалық қамтамасыз ету;

 

1. Жобалауды автоматтандыру түсінігі

 

Автоматтандырылған жобалау жүйесін ағылшын тіліне аударғанда CAD аббревиатурасын жиі қолданады.

ХХ ғасырдың 50-ші жылдарының соңында Массачусетс технологиялық институтында (АҚШ) алғашқы рет CAD түсінігі пайда болды. Сол ғасырдың 70-ші жылдары ол есептеу техникасын қолданып, құрастыру жұмыстары технологиясының халықаралық белгіленуі ретінде таралды. Мұнда CAD ретінде машиналық графика құралдарымен мәліметтерді өңдеу мағынасы түсіндірілді.

CAD аббревиатурасы басым түрде Computer Aided Design деген сөздерден құралған. Оның мағынасын ЭЕМ көмегімен жобалау және құрастыру деп түсінуге болады. Көбінесе CAD Computer Aided Drafting, аудармасы «компьютер көмегімен сызба жұмыстарын орындау» (автоматтандырылған сызба жұмыстары) мағынасын білдіреді.

Автоматтандырылған жобалау түсінігін, автоматтандырылған жобалау жүйелерінің кеңінен қолдануының және солардың мүмкіншіліктерінің дамуының арқасында, көп жағдайларда графика шығару мүмкіншіліктері бар кез келген жүйелерді белгілеу үшін негізсіз пайдаланды. ЭЕМ көмегімен құрастыру және сызу – автоматтандырылған жобалау жүйелері орындайтын аз ғана қызметтер бөлігі. Жүйелердің көбісі едәуір көп қызметтер атқарады.

Мысалы:

CAE (Computer Aided Engineering) – инженерлік есептерді автоматтандыру, физикалық үрдістерді талдау және имитация жасау құралдары;

CAM (Computer Aided Manufacturing) – өндірісті технологиялық дайындау құралдары, жабдықтарды сандық бағдарламалық басқарумен (ЧПУ) қамтамасыз етеді. «Өндірісті технологиялық дайындаудың автоматтандырылған жүйесі» деп те аталады;

CAQ (Computer Aided Quality Assu) – сапаны бақылаудың автоматтандырылған жүйесі;

CAP (Computer Aided Planning) – жоспарлауды автоматтандыру құралдары;

CIM (Computer Integrated Manufacturing) – өндірісті тұтас компьютерлендіру жүйесі.

Бұлар автоматтандырылған жобалау жүйелерінің жоғарғы деңгейдегі түрлері болып табылады. Олар, өндірістерді құрастыруға жақын салаларды белгілеу үшін қолданылады.

Автоматтандырылған жобалау жүйелерінің басым көпшілігі жобалаудың түрлі аспектілеріне жататын есептерді шешуге бағытталған. Мұндай жүйелерді кешенді немесе тұтасталған CAD/CAM, CAD/CAE, CAD/CAE/CAM деп атайды.

 

2. Құру мақсаттары және міндеттері

 

Өнеркәсіптік бұйымдардың өмір айналымында АЖЖ жобалау және өндірісті дайындау кезеңдеріндегі жұмыстарды автоматтандыру міндеттерін шешеді.

АЖЖ құрудың негізгі мақсаты – инженерлер жұмысының тиімділігін арттыру, соның ішінде:

• жобалауға және жоспарлауға кететін еңбек шығындарын қысқарту;
• жобалау мерзімдерін қысқарту;
• жобалаудың және дайындаудың өзіндік құнын қысқарту, пайдалануға кететін шығындарды азайту;
• жобалау нәтижелерінің  сапасын және техника-экономикалық деңгейін арттыру;
• объектідегі моделдеуге және сынаққа кететін шығындарды қысқарту.

Бұл мақсаттарға жету келесі жолдармен қамтамасыз етіледі:

• құжаттарды рәсімдеуді автоматтандыру;
• шешімдерді қабылдау үрдісіне ақпараттық қолдау жасау және соларды автоматтандыру;
• қатарлас жобалау технологиясын пайдалану;
• жобалық шешімдерді және жобалау үрдістерін бірыңғай күйге енгізу (унификация);
• жобалық шешімдерді, мәліметтерді және әзірлемелерін қайта пайдалану;
• стратегиялық жобалау;
• математикалық моделдеуді кеңінен қолдану;
• жобалауды басқару сапасын арттыру;
• жобалау және тиімділеудің нұсқалық әдістерін пайдалану.

АЖЖ құрамы және құрылымы

АЖЖ құрылымы

АЖЖ құрамында болуы тиіс элементтер:

• жобалауды автоматтандыру құралдарының кешені (ЖАҚК);
• АЖЖ ішкі жүйелері;
• АЖЖ ішкі жүйелерінің ЖАҚК;
• БТК – бағдарламалық-техникалық кешендер;
• БӘК – бағдарламалық-әдістемелік кешендер;
• БТК және БӘК қамтамасыз ету құрамдастары.

АЖЖ ішкі жүйелері

АЖЖ құрамдас құрылымдық бөліктері ретінде ішкі жүйелер қабылданған. Олар жүйенің барлық қасиеттерін иемденеді және жеке жүйелер түрінде құрылады. Әрбір ішкі жүйе АЖЖ танымал белгілері бойынша бөлінеді. Олар жобалық шешімдерді және жобалық құжаттарды алуды қамтамасыз ететін функционалды-аяқталған жобалық шешімдер тізбегін құрайды. Қажеттілігі бойынша АЖЖ ішкі жүйелері екі түрге бөлінеді: жобалаушы және қызмет жасаушы.

Қызмет жасаушы ішкі жүйелер объектіге тәуелсіз жүйелер қатарына жатады. Ішкі жүйелер үшін немесе АЖЖ-н тұтас алғанда жалпы функцияларды іске асырады: жобалаушы ішкі жүйелердің қызметін, мәліметтерді рәсімдеуді, беруді және шығаруды, бағдарламаны сүйемелдеуді және т.б. қамтамасыз етеді. Солардың жинағын АЖЖ-нің жүйелік ортасы (немесе қабықшасы) деп атайды.

Жобалаушы ішкі жүйелер объектіге бағытталған жүйелер қатарына жатады. Анықталған жобалау сатысын немесе бір бірімен байланысқан жобалық есептер тобын іске асырады.

 

3. АЖЖ құрамдастары және қамтамасыз етулері

 

Әрбір ішкі жүйе өз кезегінде жүйенің қызметін қамтамасыз ететін, анықталған функцияларды орындайтын құрамдастардан тұрады. Бір типті құрамдастардың жинағы АЖЖ-нің қамтамасыз ету құралдарын құрайды. АЖЖ қамтамасыз ету түрлеріне жатады:

Математикалық қамтамасыз ету (МҚ) – автоматтандырылған жобалау есептерін шешуде пайдаланатын математикалық әдістер, моделдер және алгоритмдер жинағы. Қажеттілігі және жүзеге асыру амалы бойынша екіге бөлінеді:

• математикалық әдістер және соларға құрылған математикалық моделдер;
• автоматтандырылған жобалау технологиясының қалыптастырылған түсініктемесі.

Бағдарламалық қамтамасыз ету (БҚ) жалпыжүйелік және қолданбалы түрлеріне бөлінеді:

• қолданбалы БҚ жобалық процедураларды тікелей орындау үшін математикалық қамтамасыз етуді жүзеге асырады. Қолданбалы бағдарламалар пакеттері түрінде іске асырылады. Анықталған жобалау сатыларына қызмет жасайды немесе түрлі сатылар ішіндегі біртипті есептер тобын (құбырларды жобалау модулдері, схематехникалық моделдеу пакеттері, жобалаудың геометриялық шешімдері) шешу үшін қажет;
• жалпыжүйелік БҚ техникалық қамтамасыз ету құрамдастарын және қолданбалы бағдарламалардың қызметін қамтамасыз етуді басқару үшін қажет. Жалпыжүйелік БҚ құрамдасының мысалы ретінде операциялық жүйені қарастыруға болады.

Техникалық қамтамасыз ету (ТҚ) – бір бірімен байланысқан және өзара қимыл жасайтын техникалық құралдар жинағы (ЭЕМ, перифериялық құрылғылар, желілік жабдықтар, байланыс тізбектері, өлшеу құралдары).

Ақпараттық қамтамасыз ету (АҚ) – жобалауды орындау үшін қажет деректер жинағы. Стандартты жобалық процедуралар түсініктемесінен, типтік жобалық шешімдерден, жасақтаушы бұйымдардан және солардың моделдерінен, жобалау ережелерінен және нормаларынан тұрады. АЖЖ АҚ негізгі бөлігі – мәліметтер базасы.

Лингвистикалық қамтамасыз ету (ЛҚ) – жобаланатын объект, жобалау үрдісі және құралдары жөнінде ақпарат беру үшін АЖЖ-де пайдаланатын тілдер жиынтығы. Сонымен қатар, жобалаушы және ЭЕМ арасындағы сұхбатты және АЖЖ техникалық құралдары арасындағы мәліметтер алмасуды іске асырады. Табиғи тілдің терминдерін, анықтамаларын, қалыптастыру ережелерін, нығыздау және ашу әдістерін қамтиды.

Әдістемелік қамтамасыз ету (ӘҚ) – АЖЖ-нің қызмет жасау технологиясының, нақты нәтижелер алудағы технологиялық тәсілдерді таңдау және пайдаланушылармен қолдану әдістерінің түсініктемесі. Жобалау объектілерінде орын алатын үрдістер теориясын, жүйелерді талдау, синтездеу әдістерін, жобалаудың түрлі әдістемелерін қамтиды. Әдістемелек қамтамасыз етуге математикалық және лингвистикалық камтамасыз етулерін жатқызуға болады.

Ұйымдастырушылық қамтамасыз ету (ҰҚ) – жобалау ұйымының құрамын, бөлімдері арасындағы байланысты, автоматтандыру объектісі мен жүйесінің құрылымын, жүйе қызметінің шарттарын, жобалау нәтижелерін көрсету пішімдерін және т.б. анықтайтын құжаттар жинағы. Ол құжаттарға штаттық кесте, қызметтік нұсқаулар, пайдалану ережелері, бұйрықтар, ұсыныстар және т.б. жатады.

АЖЖ жобалау жүйесі болғандықтан эргономикалық және құқықтық қамтамасыз етулерді қамтиды.

Эргономикалық қамтамасыз ету (ЭҚ) – адамның психологиялық, психофизиологиялық, антропометриялық мінездемелері мен мүмкіндіктерін жұмыс орнындағы автоматтандыру құралдары мен жұмыс ортасының көрсеткіштерінің техникалық сипаттамаларымен үйлестіруге бағытталған өзара байланысты талаптардың бірлестігі.

Құқықтық қамтамасыз ету (ҚҚ) – АЖЖ қызметіндегі құқық қатынастарын және жобалау нәтижелерінің заңды статусын тәртіпке енгізетін құқықтық нормалар.

 

4. АЖЖ классификациясы

 

АЖЖ танымал белгілері бойынша бөлінеді:

 

1. жобалау объектісінің типі бойынша:

• машинажасау бұйымдары;
• приборжасау және радиэлектроника бұйымдары;
• машинажасау және приборжасаудағы технологиялық үрдістер;
• құрылыс объектілері;
• құрылыстағы технологиялық объектілер;
• бағдарламалық бұйымдар;
• ұйымдық жүйелер және т.б.

2. жобалау объектісінің күрделілігі бойынша:

• қарапайым объектілер (құрама бөліктерінің саны 10²);
• күрделілігі шамалы объектілер (құрама бөліктерінің саны 10²÷10³);
• күрделі объектілер (құрама бөліктерінің саны 10³÷10⁴);
• өте күрделі объектілер (құрама бөліктерінің саны 10⁴÷10⁶);
• күрделілігі өте жоғары объектілер (құрама бөліктерінің саны 10⁶ жоғары).

3. жобалауды автоматтандырудың деңгейі бойынша:

• төмен (автоматтандыру деңгейі < 25%);
• орташа (автоматтандыру деңгейі 25÷50%);
• жоғары (автоматтандыру деңгейі > 25%);

4. жобалауды автоматтандырудың кешенділігі бойынша:

• біркезеңді (жобалаудың бір кезеңі орындалады);
• көпкезеңді (жобалаудың бірнеше кезеңі орындалады);
• кешенді (жобалаудың барлық кезеңдері орындалады).

5. шығаратын құжаттардың сипаты бойынша:

• қағазда;
• электронды түрде;
• фотокөріністері түрінде;
• құрама.

6. шығыратын құжаттардың саны бойынша:

• өнімділігі аз (А4 форматтағы жылына шығаратын құжаттар саны 10⁵);
• өнімділігі орташа (А4 форматтағы жылына шығаратын құжаттар саны 10⁵÷10⁶);
• өнімділігі жоғары (А4 форматтағы жылына шығаратын құжаттар саны 10⁶ жоғары);

7. техникалық қамтамасыз ету құрылымындағы деңгейлер саны бойынша:

• бір деңгейлік;
• екі деңгейлік;
• үш деңгейлік.

 

5. АЖЖ-н құру үрдісінің құрылымы және мазмұны

 

АЖЖ-н құруды зерттеу және негіздеу. Бұл кезеңде атқарылатын жұмыстар екі сатыдан тұрады:

1.  Жобалау ұйымын зерттеу. Мақсаты – АЖЖ-н құру жөнінде шешімдер қабылдау. Жұмыстарды орындау тәртібі келесі:

• жобалау ұйымының қызмет жасау тиімділігін бағалау және пробламалық тұстарын айқындау;
• әрекеттегі жобалау жүйесін айқындау және түсініктеме беру;
• жобалау жүйесінің диагностикалық талдауы.
• жаңа жобалау жүйесі жөнінде ұсыныстарды қалыптастыру;
• АЖЖ-н құру жөнінде шешімдерді негіздеу және қабылдау.

2.  Жүйеге қойылатын алдын ала талаптарды әзірлеу және рәсімдеу. Автоматтандыру қажеттілігі жөнінде оң шешім қабылданған жағдайда ғана орындалады. Құжаттың негізгі тараулары:
   1. АЖЖ қажеттілігі, қолдану аумағы және құру мақсаты.
   2. АЖЖ тиімділігінің көрсеткіштері және соның мәндерінің қажетті деңгейі.
   3. АЖЖ-не қойылатын функционалды талаптар (автоматтандырылатын жобалық процедуралар мен операциялардың құрамы).
   4. Функциялардың орындалу сапасы мен тәртібіне қойылатын талаптар.
   5. АЖЖ-нің басқа автоматтандырылған жүйелермен үйлесімділігіне қойылатын талаптар.
   6. Автоматтандырылған жобалаудың құралдар кешенін жайғастыру және қызмет жасау шарттары.
   7. Әрекеттегі автоматтандыру құралдарын немесе процедураларын АЖЖ-не қосу бойынша ұсыныстар.
   8. АЖЖ-н іске қосу мерзімдеріне және жүйені құру үрдісіндегі басқа шектеулерге қойылатын талаптар.
   9. Автоматтандырылған жобалық процедуралар мен операциялардың мазмұны және көрсеткіштеріне түсініктеме.
   10. Жобалық процедуралардың және АЖЖ-нің пайдаланушыларының негізгі ақпараттық қажеттілігінің түсініктемесі.
   11. Автоматтандырылған жүйедегі ақпараттық ағындардың көлемді-ауқыттық сипаттамалары.

Техникалық тапсырма. Бұл кезеңдегі жұмыстар үш сатыдан тұрады:

1. Ғылыми-зерттеу жұмыстарын жүргізу.
2. АЖЖ-нің сыртқы жобасын әзірлеу:

• АЖЖ-нің функционалдық ішкі жүйелерін қалыптастыру;
• АЖЖ-нің функционалдық құрылымын әзірлеу;
• АЖЖ-нің функционалды-топологиялық құрылымын әзірлеу;
• автоматтандырылған жобалау технологиясының сыртқы көрінісін әзірлеу.

3. АЖЖ-н құруға техникалық тапсырманы әзірлеу. Құжаттың негізгі тараулары:

• аталуы және қолдану аумағы;
• АЖЖ-н құру негіздемесі;
• жобалау объектілерінің сипаттамасы;
• АЖЖ-нің мақсаты және қажеттілігі;
• жобалау үрдісінің сипаттамасы;
• АЖЖ-не талаптар;
• Техника-экономикалық көрсеткіштер;
• АЖЖ-н құру кезеңдері және сатылары;
• АЖЖ-н сынау және іске енгізу тәртібі;
• әзірлеме көздері.

Эскиздік жоба. Бұл кезеңде техникалық тапсырма кезеңінде орнатылған талаптарға сәйкес АЖЖ-нің құрамы, құрылымы және қызмет жасауы бойынша алдын ала шешімдердің нұсқаларын әзірлеу. Жұмыстар төрт сатылық тізбекпен жүреді:

1. АЖЖ-н құру нұсқаларын әзірлеу.
2. АЖЖ-нің қамтамасыз ету түрлері бойынша негізгі шешімдерді әзірлеу.
3. АЖЖ-нің қызмет жасау үрдісі бойынша шешімдерді әзірлеу.
4. Эскиздік жоба құжаттарын әзірлеу.

Техникалық жоба. Бұл кезеңде АЖЖ жөнінде толық көрініс беретін ақырғы жобалық шешімдерді қабылдау. Жұмыстар бес сатылық тізбекпен жүреді:

1. Жалпы жүйелік сұрақтар бойынша ақырғы шешімдерді қабылдау.
2. АЖЖ-нің қамтамасыз ету түрлері бойынша шешімдерді әзірлеу.
3. Жоба-сметалық құрылыс құжаттарын әзірлеу.
4. Қамтамасыз ету түрлерінің байланысы бойынша шешімдерді келістіру.
5. Тапсырыс құжаттарын дайындау.

Жұмысшы құжаттары. Бұл кезеңде АЖЖ-нің функционалды және технологиялық есептерін шешетін қолданбалы бағдарламаларды әзірлеу және жүйені дайындау, іске енгізу және қызмет жасау үшін жеткілікті барлық құжаттарды рәсімдеу жұмыстары жүргізіледі.

Серияға енбейтін құрамдастарды дайындау. Бұл кезеңде АЖЖ-нің техникалық тапсырмада көзделген жобалық процедураларды орындауды қамтамасыз ететін жұмысқа қабілетті жобалауды автоматтандыру құралдарының кешені (ЖАҚК) құрылады. Келесі жұмыстар орындалуы тиіс:

• ЖАҚК құрамдастарын дайындау;
• ЖАҚК құрамдастарын жеке-жеке баптау және зерттеу;
• АЖЖ-сі іске енгізілетін ұйымды дайындау;
• құрылыс-монтажды жұмыстар;
• АЖЖ-н жеткізілетін техникалық, бағдарламалық  құралдармен және кешендермен жасақтау;
• қосу-үйлестіру жұмыстары.

Іске енгізу. Бұл кезеңде АЖЖ-нің өнеркәсіптік қызмет жасау мүмкіндігін қамтамасыз ету, жүйенің нақты техника-экономикалық көрсеткіштерін анықтау, техникалық тапсырма және нормативті-техникалық құжаттардың талаптарына сәйкестігін тексеру жұмыстары жүргізіледі. Келесі сатылардан тұрады:

• АЖЖ-нің тәжірибелік қызмет жасауын жүргізу;
• қабылдау сынақтарын жүргізу;
• қабылдау сынақтарында айқындалған ескертулерді жою;
• АЖЖ-н өнеркәсіптік қызмет жасауға қабылдау.

 

6. АЖЖ-нің математикалық қамтамасыз етуі

 

АЖЖ-нің математикалық қамтамасыз етуі жобалау объектісінің математикалық моделдерін, әдістерін және алгоритмдерін біріктіреді.

Математикалық модель – бұл зерттелетін үрдісті немесе құбылысты сипаттайтын математикалық қатынастар жүйесі:

• аналитикалық – теңдеу түрінде;
• графикалық – құрылымдық схемалар немесе графтар түрінде;
• кестелік – кесте түрінде.

Әдіс (грек. methodos) – есептің шешімін зерттеу жолы, есептің шешімінің логикасы және негіздемесі бар теория мен тәсілдердің жинағын біріктіреді. Шешім әдісінен алгоритмдер шығады.

Алгоритм (лат.algorithmi ІХ ғасырда өмір сүрген өзбек математигі Әл-Хорезми есімінің арабша баламасы) – бұл нәтижемен, шешіммен аяқталатын, берілген бастапқы мәліметтер бойынша шешу процедурасын анықтайтын ережелер жинағы.

Математикалық қамтамасыз ету негізінде АЖЖ-нің негізгі құрамдастары – қолданбалы бағдарламалар пакеттері құрастырылады.

Математикалық әдістер эвристикалық, классикалық (АБЖ-нің теориясы), «таза» машиналық және машина-аналитикалық болып бөлінеді.

АБЖ-не жалпы зерттеулер жүргізгенде көп жағдайларда мәселенің анық-қанығын анықтау мүмкін болмайды, сондықтан эвристикалық әдістерді (сурет 7.2) қолдану қажеттілігі туады. Эвристикалық әдістерде АБЖ-н әзірлеушінің интуициясына және тәжірибесіне ерік беріледі.

Эвристика (грек. ευρίσκω «табу», «жаңалық ашу») – объектілер арсындағы жаңа көзқарастарды, ой-түрткілерді және өзара байланыстарын ашуда пайдаланатын шығармашылық әркеттерді, әдістерді оқитын ғылым және соларды оқыту үрдісінің әдістемесі. Эвристикалық әдістер мәселенің шешу үрдісін едәуір жеделдетеді.

Классикалық әдістер АБЖ-нің және соның құрылғыларының орнықтылығына, сапасына, дәлдігіне талдау жүргізу және АБЖ-нің реттегіштерін және түзету құрылғыларын  синтездеу есептерін шешу үшін қолданылады. АБЖ-н жобалауды теориялық есептерді шығарумен және соларды макеттерде сынақ жүргізумен қабаттастырады. Көбінесе қарапайым жүйелерді жобалауда қолданысын табады.

Машиналық әдістер мәселені тек қана ЭЕМ-да шешу үшін және күрделі АБЖ-н және солардың құрылғыларын жобалауда қолданылады. Бұл әдіске жататындар:

• математикалық моделдеу;
• сандық талдау, синтездеу, идентификаттау есептерін шығару;
• көп көлемді ақпараттарды машиналық есептеу және өңдеу әдістері.

Машина-аналитикалық әдістер аналитикалық процедуралармен қатар сандық машиналық шешімдерді біріктіреді. Аналитикалық түрде АБЖ-гі үрдістердің сипаттамалары мен көрсеткіштері арасындағы математикалық теңдеулерді алумен қатарЭЕМ-да есептеу және өңдеу арқылы сандық талдау жүргізу мүмкіндігі пайда болады.

Машина-аналитикалық әдістерді қолдану арқасында АБЖ-н ары қарай зерттеу мүмкіндігі артады, сандық талдаудың барлық нұсқаларын қарастыру жылдамдығы жоғарылайды, нәтижесінде жобалау уақыты қысқарады.

 

7. Алгоритмдер

 

Алгоритмдер бөлек операторлардан құрылады. Бастапқы мәліметтер берілгеннен кейін базалық операторлар тізбегі түзіледі. Операторларды жүзеге асыру амалдары белгілі деп саналады. Оператор алгоритмнің ары қарай бөлінбейтін элементі болуы тиіс. Базалық операторларды байланыстыратыналгоритмнің құрылымы түзіледі. Мұндай құрылымды «граф» көмегімен бейнелейді. Графтың шыңдары оператор (u_i), ал қабырғалары (r_ij) – операторлар арасындағы байланыс ретінде танылады.

Есептеу алгоритмі белгілі алгоритм бойынша тұрғызылады және арифметикалық, логикалық және аналитикалық операцияциялардың тізбегін құрайды. Сонымен қатар, алгоритмнің ЭЕМ-да жүзеге асырылатындай мүмкіндіктері және есептеу қателіктерінің бағалануы ескеріледі. Мұнда оператор, яғни графтың шыңдары ретінде АБЖ-нің айнымалылары, ал қабырғалары (доғалары) ретінде АБЖ-нің беріліс функциясы, динамикалық бөлімнің теңдеулері алынады.

 

а – тізбекті; ә – қатарлас; б – айналмалы; в – сатылық; г - қосылмалы

 

Сурет 1.15. Алгоритмдер құрылымдары

 

8. АЖЖ-нің бағдарламалық қамтамасыз етуі

 

АЖЖ-нің бағдарламалық қамтамасыз етуі – автоматтандырылған жобалауды орындайтын, қажет құжаттары бар бағдарламалар жинағы.

АЖЖ-нің бағдарламалық қамтамасыз етуі екіге бөлінеді:

• жүйелік;
• қолданбалы:
  • 3D моделдеу жүйесі;
  • инженерлік талдау жүйесі;
  • 2D жүйесі;
  • эргономикалық талдау жүйесі;
  • қарапайым қосымшалар.

АЖЖ-нің бағдарламалық қамтамасыз етуіне қойылатын талаптар:

1. Бейімделу мүмкіндігі.
2. Әр салада қолдану мүмкіндігі.
3. Жинақылық.
4. Ұтқырлық.
5. Сенімділік.
6. Жылдамдық (пайдаланушыға бағытталған есептерді жылдам шешуді қамтамасыз ету).
7. Кеңейту мүмкіндігі.

АЖЖ-нің бағдарламалық қамтамасыз етуінің құрылымы

Автоматтандырылған жүйелерде бағдарламалық қамтамасыз етуді келесі түрлерге бөледі:

1. Жалпыжүйелік БҚ (компьютерде және есептеу жүйелерінде  пайдаланылатын операциялық жүйе, телекоммуникациялық қызметтерде қолданылатын желілік бағдарламалық қамтамасыз ету).
2. Жүйелік орта [PDM (Product Data Management) – жобалық мәліметтерді басқару жүйесімен біріккен мәліметтер базасының басқару жүйесі (МББЖ) және жобалық және басқарушы шешімдерді қолдайтын аспаптық құралдар].
3. Қолданбалы БҚ (жобалық және бизнес процедураларды орындайтын қолданбалы бағдарламалар пакеттері).

Тапсырыстық БҚ – пайдаланушы өзі құрған бағдарламалық қамтамасыз ету. Негізінде инженерлер және құрастырушылар міндетіне жеке меншікті АЖЖ БҚ әзірлеу кірмейді. Бірақ қолданбалы пакеттер пайдаланушылардың бағдарламаларымен интерфейсті қамтамасыз ететін жағдайда, бағдарламалаудың қарапайым құралдарын білу маңызды болып саналады. Пайдаланушы бағдарламалардың типтік қосымшаларына жатады:

• параметрлік пішімдерді жандандыру. АЖЖ-де параметрлеудің базалық құралдары жоқ кезінде орын алады;
• жандандырылған пішімді АЖЖ-не беру кезінде берілген параметрлер бойынша құрамдастар өлшемдерін есептеу;
• соңғылық элементтер әдісі бойынша физикалық сипаттамаларды есептеу;
• күнтізбектік жоспарларды құру, жобаның атрибутивтік мәліметтері бойынша АЖЖ-нен алынатын шығындарды есептеу.

АЖЖ пайдаланушылары

Пайдаланушы (user) – ақпаратты алу немесе түрлі есептерді шешу үшін есептеуіш техниканың қызметтерін пайдаланатын тұлға.

АЖЖ-де пайдаланушыларды үш санаттылық категорияға бөлуге болады:

1. АЖЖ-н әзірлеушілер – ЭЕМ қолдану аумағындағы мамандар. Атқаратын қызметтері:

• АЖЖ-нің базалық әдістерін, құралдарын және жасақталуын, жалпыжүйелік БҚ, жобалаудың аспапты және технологиялық құралдарын әзірлеу;
• нақты қолданыс шартындағы АЖЖ-н жандандыру және баптау.

2. Қолданбалы бағдарламашылар – жобалау әдістемесін, қолданбалы алгоритмдер аумағын және арнайы БҚ әзірлеуді білетін жоғары санаттағы мамандар.
3. Жобалаушылар – автоматтандырылған жобалауды орындау үшін АЖЖ-нің мүмкіндіктерін жақсы игерген жобалау аумағындағы мамандар. Есептеу техникасы аумағында кәсіпқой болмаса да ЭЕМ-ның ресурстарына тікелей қатынау мүмкіндігі бар «пайдаланушы» деп те айтуға болады.

 

9. Пайдаланушының АЖЖ-мен әрекеттесуі

 

Техникалық сызуларды АЖЖ көмегімен жасау құрастырушының жұмыс тәжірибесі мен тәсілдеріне тікелей байланысты және мәліметтерді өңдеудің басқа түрлерінен ауқымды айырмасы бар. Пайдаланушының АЖЖ-мен әрекеттесуінің бірнеше нұсқаларын қарастырайық:

Пакеттік режимде «интеллектуалды» бағдарламаларды пайдаланумен сызулар автоматты түрде түзіледі. Сұхбатты режимде ЭЕМ қажетті жұмыс қадамдарын алдын ала болжайды және пайдаланушыдан сәйкес мәліметтерді көпқабатты сұраныс жүргізу арқылы алып отырады. Пакеттік және сұхбатты режимдер жобалауды автоматтандырудың дәстүрлі түрлеріне жатады, бірақ қазіргі таңда қолдану аумағы шектеулі.

Пайдаланушының АЖЖ-мен басым түрде графикалық интерактивті режимде «меню» техникасын пайдаланумен іске асырылады. Пайдаланушы тарапына анықталған командалар жинағы беріледі. Жүйе монитор арқылы команданы өңдеуге дайын екендігі жөнінде пайдаланушыға хабарлайды. Пайдаланушы жинақтан қажет команданы таңдап алып, жүйеге хабар береді. Сонымен қатар командаға қосымша ЭЕМ сұраған мәліметтер енгізіледі немесе пайдаланушы команда мен мәліметтерді бірге енгізеді. Мәліметтер ретінде шамалардың сандық мәндері (радиусы, ұзындығы т.б.), координаттар мәндері, мәтіндер енгізіледі.

Интерактивті жүйе бірінші кезекте команданың дұрыстығы мен  мәліметтердің маңыздық мағынасын тексереді және тексеру нәтижесі оң болғанда ғана орындайды. Енгізілген команданы орындағаннан соң келесі команданы орындауға дайын екендігін хабарлайды.

Интерактивті жұмыс режимі пайдаланушы мен жүйе арасындағы әрдайым әрекет алмасуды көздейді. Мұнда пайдаланушыға берілген жинақтан командаларды таңдауда толық еркіндік беріледі. Команданы енгізумен, соның орындалу нәтижесін көрсету аралығындағы уақыт (реакция уақыты, немесе жауап уақыты) мүмкіндігінше аз болуы тиіс. Кері жағдайда пайдаланушының жұмыс уақытына нұқсан келтіреді. Әрине жауап уақыты өте аз мөлшерді құрайды, ескермеуге де болады. Бірақ бұл жағдай қарапайым опреацияларды орындау нұсқаулары бар кезінде ғана орын алады. Бірнеше пайдаланушылар бір уақытта жұмыс жасағанда реакция уақытының маңызы зор, сондық оны мүмкіндігінше азайту жүйе қуаттылығын, яғни жылдамдығын арттырады.

 

10. АЖЖ-нің техникалық қамтамасыз етуі

 

Техникалық қамтамасыз ету немесе техникалық құралдар АЖЖ-нің аспаптары көмегімен жобалау кезінде ақпаратты енгізу, шығару, өңдеу, бейнелеу, сақтау және беру үрдістерінің физикалық тасымалдаушысы болып табылады. Техникалық қамтамасыз етудің жаңартылу мерзімі 2÷3 жылды құрайды.

Техникалық қамтамасыз етуге қойылатын талаптар:

• техникалық құралдарды жобалаушылардың тікелей жұмыс оындарында қолдану;
• жобалаушылардың жұмысының ыңғайлығы мен көрнекілігін қамтамасыз ету;
• түрлі категориядағы жобалаушылардың бір жобаны қатарлас бір уақытта атқаратындай мүмкіндігін қамтамасыз ету;
• жобалық ақпаратты енгізу, сақтау және бейнелеу тиімділігін қамтамасыз ету;
• есептеудің жоғалы дәлдік пен жылдамдығын қамтамасыз ету;
• жобалау кәсіпорындарының қажетті ресурстарымен (бөлмелер, энергоресурстар бағасы т.б.) үйлесімділігін қамтамасыз ету;
• жобалау нәтижелерін құрылыстық құжаттардың бірыңғай жүйесі (ҚҚБЖ) және техникалық құжаттардың бірыңғай жүйесі (ТҚБЖ) талаптарына сәйкес жобалау құжаттары түрінде шығару.

Аталған талаптарды қанағаттандыру үшін техникалық құралдардың кешенін қалыптастыру қажет. Олар: орталық есептеу кешені (үлкен қуатты серверлер), жобалаушылардың терминалдық станциялары (орташа қуатты серверлер) және жобалаушылар терминалдары (дербес компьютерлер).

Техникалық құралдар кешенінің құрылымын және құрамын қалыптастыру күрделі мәселе. АЖЖ-тің техникалық құралдар кешенін таңдаудың мақсатты функциясын жазамыз:

 

W = min_Х{F [ f₁(X),  f₂(X),…, f_n(X)]}                                                   (11.1)

 

мұнда X={x_i}, i =  – техникалық құралдардың сипаттамалары (жылдамдығы, операциялық жады көлемі, сенімділігі, құны, алатын алаң аумағы);  f₁,  f₂,…, f_n – мақсатты функцияның көрсеткіштері (өнімділігі, есептеу қуаты, өткізу қабілеттілігі, энергия сыйымдылығы, пайдалану құны).

Шектеулер теңдеуін жазамыз:

G(x_j) ≤ G₀,    j = 1, М                                                                           (11.2)

мұнда x₁ – техникалық құралдардың құны, x₂ – алатын алаң аумағы және т.с.с.

      Әрбір  жинағы үшін f_j(X) және W функционалы нақты сандық мәндерді қабылдайды. 

G(x_j) ≤ G₀ болғанда W = min{F ( f₁,  f₂,…, f_n)}функциясын іздей келе белгілі сызықты немесе сызықты емес бағдарламалау әдісімен тиімді   мәндерін табамыз, солар арқылы өнеркәсіп шығаратын техникалық құралдардың сипаттамалық кестелерінен лайықтыларын таңдаймыз.

Қарапайым түрде (11.1), (11.2) теңдеулерінен жүйе келесі түрге енеді

W = ;

                                                                                                           (11.3)

G(x)= ( ) G₀

мұнда α_j, β_s – салмақтық коэффициенттер.

      f_j, g_s функциялары әдетте тәжірибелік мәліметтер бойынша тұрғызылады, мысалы

f_j(х)=х₁х₂ k₁                                                                                                                                                (11.4)

мұнда х₁ – жылдамдық, млн. оп/с; х₂ – оперативтік жады көлемі, Гбайт; х₅ – жабдык көлемі, м³; 0 ≤ k₁ ≤ 1– жабдықтың меншікті өнімділігі.         

     

g₁(х)= l₁ < g₀                                                                                                                                       (11.5)

мұнда l₁ – жабдықтың меншікті құнының коэффициенті; g₁ – құны.

 

11.  АЖЖ-нің техникалық қамтамасыз етуінің құрылымы

 

Техникалық құралдардан кешендерді қалыптастыруда соларды тұрғызу құрылымын таңдаудың мағынасы зор. Таңдалған құрылым F, f₁, f₂,…, f_n,  g₁,…, g_M (11.1), (11.2) функцияларының түрлеріне және сандық мәндеріне ықпалын тигізеді. Құрылымдар бір-, екі-, үш деңгейлік болып бөлінеді.

Бірінші деңгей – орталық есептеу кешені аумақты немесе корпоративтік органды қамтиды. Бір немесе бірнеше қуатты ЭЕМ немесе мэйнфреймдермен жабдықталады. Басты функциясы – жалпы, экономикалық және қаржы бақылау, басқару қызметкерлеріне ақпараттық қызмет жасау.

Екінші деңгей – кәсіпорындардың (бірлестіктердің), ұйымдардың және фирмалардың есептеуіш жүйелерін қамтиды. Мэйнфреймдермен, қуатты ДЭЕМ-мен жабдықталады. Құрылымдық бірлік шеңберінде мәліметтерді өңдеуді және басқаруды қамтамасыз етеді.

Үшінші деңгей – ДЭЕМ негізінде жеке-дара таратылған есептеу желілері. Төменгі деңгейдің өндірістік учаскелеріне қызмет жасайды. Әр учаске алғашқы есептеу, ресурстардың қажеттілігін және таралуын есептеу жұмыс кешендерін қамтамасыз ететін жекеменшік ДЭЕМ-мен жасақталады. Анықталған аумақ шеңберінде функционалды есептеу процедураларын орындайтын АЖО болуы мүмкін.

Басқару сатысының әр деңгейінде техникалық құралдарды ұйымдастырудың үш амалы жүзеге асырылады: орталықтандырылған, таратылған және сатылық таратылған.

Орталықтандырылған амал – мәліметтерді жинақтау, тіркеу және өңдеу жұмыстарының барлығы бір орталықта орындалады.

Таратылған амал – мәліметтердің өте күрделі массивтерін құруды қажет етпейді. Ақпаратты алдын ала өңдеу төменгі бөлімдердің қашықталған пайдаланушылардың перифериялық жабдықтарында іске асырылады.

Сатылық таратылған амал – өңдеу технологиясы жүйенің басқару деңгейлері бойынша тиімді таратылады.

Техникалық құралдардың бір деңгейлік және екі деңгейлік құрылымдары қарапайым және күрделілігі шамалы объектілерде тиімді қызмет атқара алады. Бірақ күрделі және өте күрделі объектілерге тән АБЖ-н есептеу, көріністердің графикалық тұрғызылуын, ЭЕМ-ның ауқымды ресурстарын жұмылдыратын көп көлемді есептеулерді қажет ететін жобалық процедураларды орындауды толық қамтамасыз ете алмайды. Сондықтан техникалық құралдардың үш деңгейлік құрылымына көшу қажеттілігі туады.

Қазіргі таңда ең көп тараған үш деңгейлік құрылымдарда екінші және үшінші деңгейлері автоматтандырылған жұмыс орындарына (АЖО) бірігеді.

 

12. АЖЖ-нің ақпараттық қамтамасыз етуі

 

АЖЖ-нің ақпараттық қамтамасыз етуі - жобалауды орындау үшін қажет деректер жинағы. Стандартты жобалық процедуралар түсініктемесінен, типтік жобалық шешімдерден, жасақтаушы бұйымдардан және солардың моделдерінен, жобалау ережелерінен және нормаларынан тұрады. АЖЖ ақпараттық қамтамасыз етуінің негізгі бөлігі – мәліметтер базасы.

Мәліметтер базасы – қолданбалы бағдарламаларға тәуелсіз, сипаттау, сақтау және қимыл жасау жалпы принциптерін көздейтін анықталған ережелермен ұйымдастырылған, байланысқан мәліметтер жинағы. Мәліметтер базасы тақырыпты аумақтың ақпараттық моделі болып саналады. Мәліметтер базасына қатынау мәліметтер базасының басқару жүйесі (МББЖ) көмегімен іске асырылады.

Мәліметтер базасының басқару жүйесі [Database management system (DBMS)] – жалпы немесе арнайы мақсаттағы бағдарламалық және лингвистикалық құралдар кешені. Қабылданған мәліметтерді өңдеу технологиясы шарттарында мәліметтер базасын құруға сүйеу, орталықтандырылған басқару және түрлі пайдаланушыларға қатынауды ұйымдастыру міндеттерін атқарады.

МББЖ қамтамасыз етеді:

• мәліметтерді сипаттау және қысу;
• мәліметтер қозғалысын;
• жазбаларды физикалық жайғастыру және іріктеу;
• мліметтердің тұтастығын, қалпына келуін, қорғанысын;
• транзакциялармен және файлдармен жұмысын;
• мәліметтер қауіпсіздігін.

АЖЖ ақпараттық қамтамасыз етуіне қойылатын талаптар:

• жобалаудың автоматтандырылған және қолмен жасау үрдістерін қамтамасыз ететін қажет ақпараттың болуы;
• жобалаудың автоматтандырылған және қолмен жасау үрдістерінің нәтижесі болып табылатын ақпаратты сақтау және іздеу мүмкіндігі;
• ақпарат қоймаларының жеткілікті көлемі болуы тиіс;
• ақпараттық қамтамасыз ету жүйесінің жеткілікті жылдамдығы;
• ақпаратқа жылдам өзгерту және түзету енгізу мүмкіндігі.

Фактографиялық мәліметтер дәл анықталған форматта берілген объекті жөніндегі қысқа мәліметтер. Мәселен, автор, аталуы, басылым жылы...

Құжатнамалық мәліметтерде ақпарат түрлі типте болады: мәтіндік, дыбысты, графикалық, мультимедиялық. Мәселен, соңғы үлгідегі музыканың мәліметтер базасында әннің мәтіні мен ноталары, авторларының фотографиялары, дыбысты жазбалар, бейнеклиптер болады.

Корпоративтік ақпараттық жүйелер фирманың барлық функцияларын автоматтандыру үшін пайдаланылады және қызметін  жоспарлаудан бастап өнімді өткізуге дейінгі жұмыстар аумағын қамтиды.

Ұйымдастырушылық басқару ақпараттық жүйелерінің міндеттеріне өнеркәсіптік және өнеркәсіптік емес объектілердің басқарушы персоналының функцияларын автоматтандыру жатады. Жүйенің негізгіфункцияларына жатады:

• шұғыл басқару және реттеу;
• шұғыл есептеу және талдау;
• келешек және шұғыл жоспарлау;
• бухгалтерлік есеп;
• өткізу және жабдықтауды басқару;
• басқа экономикалық және ұйымдастырушы міндеттер.

Технологиялық үрдістерді басқарудың ақпараттық жүйелерінің міндетіне өндірістік опреацияларды бақылау және басқаратын өндірістік персоналдың қызметтерін автоматтандыру жатады. Технологиялық үрдістердің параметрлерін өлшеудің,  технологиялық үрдістердің параметрлерінің мүмкін болатын мәндерін бақылау және реттеу процедураларының озық құралдары болуын көздейді. Технологиялық параметрлерге температура, қысым, заттардың шығыны, орталардың деңгейі, заттардың химиялық құрамы т.б. жатады.

АЖЖ ақпараттық жүйелері жаңа техника немесе технологияны құру кезіндегі инженер-жобалаушылардың, құрастырушылардың, сәулетшілердің, дизайнерлердің функцияларын автоматтандыру үшін қажет. Негізгі функциялары:

• инженерлік есептеулер;
• сызба құжатнамасын құру (сызулар, схемалар, жоспарлар);
• жобалық құжаттарды дайындау;
• жобаланатын объектілерді моделдеу.

Стратегиялық басқару деңгейі ұйымның ұзақмерзімді стратегиялық мақсаттарына жетуге бағытталған басқарушы шешімдерді өндіруді қамтамасыз етеді.

Функционалдық басқару орта деңгейді құрайды. Берілген қызмет аумағында негізгі функцияларды шешуді тактикалық басқару міндетін көздейді. Орта деңгейдегі мамандарды (бөлім, қызмет, ауысым, учаске, цех бастықтары, ғылыми қызметкерлер т.б.) біріктіреді.

Шұғыл басқару деңгейі бірнеше рет қайталанатын міндеттерді және операцияларды шешуге және ішкі ағымдағы ақпараттың өзгеруіне жылдам әрекет жасауды көздейді, төменгі және маңызды деңгей болып саналады.

Ақпараттық ізденіс жүйелерінің міндеттері: енгізу, жүйелендіру, сақтау, пайдаланушының сұранысы бойынша ақпарат беру.

Ақпараттық-шешуші жүйелерінің міндеті анықталған алгоритммен ақпаратты қайта өңдеу болып саналады.

Ақпараттық жүйелерді жобалаудың негізгі кезеңдері:

1. Жүйеге қойылатын талаптарды қалыптастыру.
2. Жобалау.
3. Жүзеге асыру.
4. Тестілеу.
5. Іске енгізу.
6. Пайдалану және сүйемелдеу.

 

13 АЖЖ-нің лингвистикалық қамтамасыз етуі

 

АЖЖ-нің лингвистикалық қамтамасыз етуі – жобаланатын объект, жобалау үрдісі және құралдары жөнінде ақпарат беру үшін АЖЖ-де пайдаланатын тілдер жиынтығы. Сонымен қатар, жобалаушы және ЭЕМ арасындағы сұхбатты және АЖЖ техникалық құралдары арасындағы мәліметтер алмасуды іске асырады. Табиғи тілдің терминдерін, анықтамаларын, қалыптастыру ережелерін, нығыздау және ашу әдістерін қамтиды.

Лингвистикалық қамтамасыз ету келесі тілдерден құрылады:

• бағдарламалау;
• басқару;
• жобалау.

Бағдарламалау тілдері АЖЖ-ін әзірлегенде бағдарламалық қамтамасыз етуін құру үшін қажет.

Басқару тілдері ЭЕМ-н, перифериялық құрылғыларын басқару үшін қажет. Бұл Windows операциялық жүйесі, принтерлердің драйверлері және т.б.

Жобалау тілдері пайдаланушылар - жобалаушыларға бағытталған және АЖЖ пайдалануда қажет. Бұл тілдер тобы бөлінеді:

• кіріс;
• ішкі;
• шығыс.

Кіріс тілдері ақырғы пайдаланушының АЖЖ-мен өзара қимыл құралы болып табылады. Мәселен, бастапқы мәліметтерді дайындауда және енгізгенде немесе проблеманы қалыптастырғанда пайдаланушының АЖЖ-мен әрекеттесуін айтуға болады.

Ішкі тілдер әдетте қатардағы пайдаланушыдан жасырын болады және АЖЖ-нің түрлі ішкі жүйелері мен ЭЕМ-ның арасындағы берілетін ақпаратты сипаттау үшін қолданылады.

Шығыс тілдері жобалау нәтижелерін мәтінді немесе сызба түрінде рәсімдеуді қамтамасыз етеді.

Лингвистикалық қамтамасыз етудің негізін автоматтандырылған жобалау процедураларына түсініктеме жасау үшін қажет, «жобалау тілдері» деп аталатын арнайы тіл құралдары құрайды.  Лингвистикалық қамтамасыз етудің негізгі бөлігі – адамның ЭЕМ-мен қарым-қатынас тілдері.

Лингвистикалық қамтамасыз ету түрлі типтегі жобалау және моделдеу тілдерінің класстарынан тұрады, мәселен VHDL, VERILOG, UML, GPSS.

 

14 АЖЖ-нің әдістемелік қамтамасыз етуі

 

Әдістемелік қамтамасыз ету – бұл жүйені құрудың негізгі принциптері тіркелген құжаттар кешені. Оларға техникалық және жұмысшы жобаларды, пайдалану құжатнамасын жатқызады.

Әдістемелік қамтамасыз ету – бұл АЖЖ-нің қызмет жасау технологиясының, нақты нәтижелер алудағы технологиялық тәсілдерді таңдау және пайдаланушылармен қолдану әдістерінің түсініктемесі. Жобалау объектілерінде орын алатын үрдістер теориясын, жүйелерді талдау, синтездеу әдістерін, жобалаудың түрлі әдістемелерін қамтиды. Әдістемелек қамтамасыз етуге математикалық және лингвистикалық камтамасыз етулерін жатқызуға болады.

АЖЖ-нің әдістемелік қамтамасыз етуі жүргізілетін жұмыстарды тұтас қамтиды және жобалық процедуралардың, операциялардың, есептеу және құрастыру міндеттерінің орындалу тәртібін бөліп көрсетуді көздейді. Сонымен қатар, жобалау міндеттерін сипаттау және кодтау әдістемесін белгілейді.

АЖЖ-нің ұйымдастырушылық қамтамасыз етуі

Жобалау ұйымының құрамын, бөлімдері арасындағы байланысты, автоматтандыру объектісі мен жүйесінің құрылымын, жүйе қызметінің шарттарын, жобалау нәтижелерін көрсету пішімдерін және т.б. анықтайтын құжаттар жинағы. Ол құжаттарға штаттық кесте, қызметтік нұсқаулар, пайдалану ережелері, бұйрықтар, ұсыныстар және т.б. жатады.

14.3 АЖЖ-нің эргономикалық қамтамасыз етуі

Адамның психологиялық, психофизиологиялық, антропометриялық мінездемелері мен мүмкіндіктерін жұмыс орнындағы автоматтандыру құралдары мен жұмыс ортасының көрсеткіштерінің техникалық сипаттамаларымен үйлестіруге бағытталған өзара байланысты талаптардың

 

АЖЖ-нің құқықтық қамтамасыз етуі

АЖЖ қызметіндегі құқық қатынастарын және жобалау нәтижелерінің заңды статусын тәртіпке енгізетін құқықтық нормалар.

 

15. АЖЖ-нің сенімділік көрсеткіштері

 

Сенімділік – берілген режимдерде және пайдалану шарттарында, жөндеу, сақтау және тасымалдау кездерінде қажет функцияларды орындау қабілеттілігін сипаттайтын барлық көрсеткіштердің шамаларын орнатылған шектерде уақыт аралығында сақтайтын объектінің қасиеті [1].

Келтірілген сенімділіктің анықтамасы жалпы түрде берілген және практикада пайдалану үшін қиындықтар туғызады. Сондықтан сенімділіктің жеке аспектілерін, атап айтқанда аппаратуралық, бағдарламалық және функционалдық сенімділіктер және соларға сәйкес бағалау әдістері мен моделдерін қарастырамыз.

Бағдарламалық қамтамасыз етудің сенімділігі пайдаланушы үшін тоқтаудың ауырлығын ескерумен есептелген, анықталған уақыт аралығындағы тоқтаусыз жұмыс істеу ықтималдығын білдіреді. БҚ сенімділігі тек қана тоқтаулар жиілігімен ғана емес, солар тудыратын салдарымен анықталады.

Функционалдық сенімділік берілген уақыт аралығында нанымды нәтижелерді алуды немесе функционалдық тапсырманы орындауды қамтамасыз ететін жүйенің қаблеттілігін білдіреді.

Сенімділік теориясының маңызды түсінігі – тоқтау (тоқтап қалу) – объектінің жұысқа қабілетінің бұзылу оқиғасы. Уақытша тоқтау – қысқа уақытта өзі жойылатын тоқтау.

АЖЖ үшін тоқтаулар аппараттық және бағдарламалық болып бөлінеді. Аппараттық тоқтау техникалық құралдардың жұмысқа қабілеттілігін жоғалтудан туады. Мұндай жағдайда жөндеу және тоқтаған элементтердің жұмысқа қабілеттілігін қалпына келтіру әрекеттері  жүргізіледі. БҚ тоқтауы  бағдарламалық қателердің салдарынан туады. Мұндай тоқтауларды қалпына келтіру уақыты аппаратураны қалнпына келтіру уақытынан едәуір артық.

Функционалдық сенімділікті арттыру мақсатында «бақылау нүктелері» қалыптастырылады. Бақылау нүктелері деп, жүйенің барлық күйінің көшірмесін белгілі уақыт өткен сайын жаңартуды түсінеміз. Бақылау нүктелерін қалыптастыру бағдарламаның жалпы уақытын біршама ұзартады, бірақ уақытша тоқтаудан кейін есептеу үрдісі жаңадан қайталанбайды және соңғы жаңартылған бақылау нүктесінен жалғасын табады. Бұл тапсырманы орындаудың жалпы уақытын қысқартады, соның арқасында АЖЖ-нің функционалдық сенімділігі артады.

 

16. Қалпына келмейтін жүйелердің сенімділігі

 

АЖЖ-нің сенімділігінің сандық сипаттамаларын қарастырамыз.

Мұндай жүйелер үшін кездейсоқ шаманың ықтималдық сипаттамасын Т₀ – пайдаланудың басталуынан бірінші тоқтауға дейінгі дұрыс жұмыс уақытын  пайдаланады. Т₀ таралу функциясымен  толық сипатталады:

Q(t) = Pr { Т₀<t}, Q(t) = 0, t ≤ 0                                                (16.1)

Q(t) функциясын сенімсіздік функциясы деп атайды. Сонымен қатар сенімділік функциясын жиі қолданады:

R(t) = 1 – Q(t) = Pr {Т₀ ≥ t}                                                       (16.2)

Тоқтауға дейінгі атқарымның таралу заңының дифференциалдық пішімі түрінде таралу тығыздығы саналады:

q(t) = Q'(t) = {1 – R(t)}' = – R(t)'                                                        (16.3)

Қалпына келмейтін жүйедегі тоқтаулардың пайда болу ықтималдығының шартты тығыздығы саналатын тоқтаулар қарқындығы λ(t) қолданылады.

 

17. АЖЖ-нің аппаратуралық сенімділігін анықтау әдістері

 

Жобалауды автоматтандыруда ЭЕМ-ны тиімді пайдалану сенімділігін талдау маңызды мәселе болып табылады. Ол үшін алдымен жүйенің тізбекті, қатарлас (параллель), қарапайым және күрделі элементтер түсінігін енгіземіз.

Кез келген элементтің тоқтауы жүйені толығымен істен шығаратын элементтердің қосылуы тізбекті (сурет 17.1, а) деп аталады.

Бір ғана элемент жұмысқа қабілетті болғанда, жүйенің жұмысқа қабілеттілігі сақталатын болса, мұндай қосылуды қатарлас (сурет 17.1, б) деп атайды.

	Жүйенің құрылымы тізбекті және қатарлас элементтер көмегімен сипатталатын болса қарапайым деп аталады. Жүйенің құрылымын топологиялық тұрғыдан тізбекті және қатарлас элементтер көмегімен сипаттау мүмкіндігі болмаса күрделі деп атайды. Жолдар және кескіндер әдісі. Қарапайым және топологиялық тұрғыдан күрделі жүйелердің аппаратуралық сенімділігін талдау үшін қолданылады. Жүйенің жұмысқа қабілеттілігіне жеткілікті жұмысқа қабілетті элементтердің жиынтығын ең қысқа жол деп атайды. j-ші жолды Рj деп белгілесек және соның функциясын fj(x) жолдар элементтерінің айнымалылары арқылы білдірсек, онда fj(x)= .
а)
б)
Сурет 16.1 Тізбекті (а) және қатарлас (б) қосылудың белгіленуі

 

• Мысал. Топологиялық тұрғыдан күрделі дәстүрлі көпірлік схема (сурет 16.2) берілген. Ең қысқа жолдар және ең аз кескіндердің әріптерін жазамыз:

	f1 = x1x4; f2 = x2x5; f3 = x1x3x5; f4 = x2x3x4.	1=1 – (1 – x1)(1 – x2); 2=1 – (1 – x4)(1 – x5); 3=1 – (1 – x1)(1 – x3)(1 – x5); 3=1 – (1 – x2)(1 – x3)(1 – x4).
Сурет 17.2. Көпірлік схема

 

Жүйе элементтерінің тоқтаусыз жұмыс ықтималдықтарының мәндері келесі: р₁=p₂=0.9; р₃=0.8; р₄=p₅=0.7.

теңдеуіне сәйкес жүйенің жұмысқа қабілетті күйінің ықтималдығының жоғарғы және төменгі шекараларын анықтаймыз:

 

р1p4 = 0.9 · 0.7 = 0.63; р2p5 = 0.9 · 0.7 = 0.63; р1p3p5 = 0.9 · 0.8 · 0.7 = 0.504; р2p3p4 = 0.9 · 0.8 · 0.7 = 0.504.

1 – q1q2 = 1 – 0.1 · 0.1 = 0.99; 1 – q4q5 = 1 – 0.3 · 0.3 = 0.91; 1 – q1q3q5 = 1 – 0.1 · 0.2 · 0.3 = 0.994; 1 – q2q3q4 = 1 – 0.1 · 0.2 · 0.3 = 0.994.

 

0.889 ≤  0.966

 

18. Жасырын элементтер әдісі

 

Әдіс күрделі қалпына келетін қосалқыланған есепте жүйелерінің сенімділігінің көрсеткіштерін анықтау үшін қолданылады.

Есептеу жүйелерінде қосалқылау әдетте біртипті жабдықтармен жүргізіледі, сондықтан біртектілер қатарыгна жатады. Сондықтан біртипті қослақы құрылғыларды ажырату үшін жүйе элементтеріне индекстеу  (і, j) енгіземіз.

Жүйенің жұмысқа қабілетті логикалық функциясын белгілейміз:

А_ЕЖ = F(x_ij)                                                                                (21.1)

мұнда   – түрлі құрылғылар саны;  – і-типтес құрылғылардың саны.

Жасырын элементтер әдісінің негізін зерттеу жүйесінің схемасын сенімділік тұрғысынан әр қадам бойынша эквивалентті түрлендіру амалы қалайды. Схеманы түрлендіру жалғыз бір жасырын элемент қалғанша жүргізіледі. 

Жасырын элементтер әдісінің негізгі эквивалентті түрлендірулерін қарастырамыз.

Тізбекті композиттеу. Екі элементті x_ij және x_kl алатын болсақ:

x_ij x_kl                                               (21.2)

мұнда «  белгісі сенімділіктің эквивалентті сипаттамалары берілетін тізбекті жүйені оң жақтан бір элементпен ауыстыруды білдіреді.

Тізбекті декомпозиттеу – тізбекті композиттеуге кері операция. Күрделі топологияларды ашатын алгоритмдерде қолданылады және қосымша операцияға жатады.

x_ЖЭ = x_ij x_kl            (21.3)

мұнда «  белгісі тізбекті декомпозиттеуді білдіреді.

Қатарлас композиттеу. Екі элементті x_ij және x_kl алатын болсақ:

x_ij x_kl                                                (21.4)

Оң жақтағы элементке табылған қатарлас жүйенің сенімділік сипаттамалары беріледі, ал жүйе сол жасырын элементпен ауыстырылады.

Қатарлас декомпозиттеу. Қатарлас композиттеуге кері қосымша операция.

x_ЖЭ = x_ij x_ik            (21.5)

мұнда «  белгісі қатарлас декомпозиттеуді білдіреді.

 

19. Күрделілікті ашу алгоритмі

 

Алгоритм жұмысын 22.1 суреттегі мысалмен түсіндіреміз. Барлық элементтердің сенімділік тұрғысынан әртүрлі сипаттамалары бар деп есептейміз. Алгоритмді жүзеге асыру үшін, алғашқы қадам ретінде схемаға күрделілік енгізетін элементтерді анықтаймыз. Сонан соң берілген схеманы қатарлас-тізбекті түрге эквивалентті түрлендіреміз, яғни топологиялық күрделілікті жоямыз. Схемадағы 1 және 2 нүктелерін ішкі нүктелер деп қарастырамыз.

Сурет 19.1. Екіполюстік құрылғының сенімділік схемасы

Күрделілікті ашу алгоритмінің тәртібі:

1. Негізгі жүйеден (сурет 22.2) ішкі нүктелері бар ішкі жүйені (сурет 22.2, а) бөліп аламыз. Нүктелердің біреуі бөлінген ішкі схеманың кіріс нүктесі болып саналады.
2. Тізбекті және қатарлас композиттеу амалдары пайдаланып, бөлінген ішкі схеманың сенімділігінің эквивалентті сипаттамалары анықталады (сурет 22.2, ә).
3. Негізгі жүйеден, кіріс нүктесі болып келесі ішкі нүктесі саналатын ішкі жүйе (сурет 22.2, б)  бөлінеді және оның сенімділілігінің эквивалентті сипаттамалары анықталады.
4. Ішкі схеманың сенімділігінің сипаттамалары анықталады (сурет 22.2, в).
5. Ішкі жүйе (сурет 22.2, в) екі тізбекті қосылған элементтер ЖЭ₄ және ЖЭ₆ түріне (сурет 22.2, г) көшеді. ЖЭ₆ элементінің сенімділік сипаттамалары тізбекті декомпозиттеу көмегімен анықталады.
6. Негізгі схеманың ақырғы түрін (сурет 22.2, д) көрсетеміз.

 

а)
ә)
б)
в)
г)
д)		е)

 

Сурет 22.2. Топологиялық күрделілікті ашу алгоритмі

 

Қосымша. Егер негізгі құрылым симметриялық деп қарастырсақ, яғни 21 және 22, 41 және 42 жұптарымен эквивалентті десек, онда алгоритм едәуір оңайланады және түрленген схема 22.2, е суретіндегі түрді қабылдайды.

 

23. Көпполюстік құрылғыны декомпозиттеу алгоритмі

 

Алгоритм жұмысын көпполюстік құрылғы (сурет 23.1) мысалында қарастырамыз. Мұндай сенімділік схемасы көп функционалдық жүйелерде болуы мүмкін және келесі режимдер орын алады:

• режим 1 – бүкіл жүйенің жұмысқа қабілетілігін қажет етеді. А нүктесінен В1 және В2 нүктелеріне дейін бір жарамды жол болуы тиіс;
• режим 2 – А нүктесінен В1 нүктесіне дейін бір жарамды жол болуы тиіс;
• режим 3 – А нүктесінен В2 нүктесіне дейін бір жарамды жол болуы тиіс.

		Көпполюстік түріндегі схемалар кей уақытта зерттелінетін жүйенің қызмет атқаруының құрылымдық схемаларынан шығады. Мысалы, орталық ядросы (операциялық жады және процессор) және сыртқы (перифериялық) құрылғылардың тармақталған желісі бар есептеу жүйелері көпполюстік схемалар ретінде қарастырылады.
Сурет 23.1. Көпполюстік құрылғының сенімділік схемасы
а)
ә)
б)			г)
в)

 

Сурет 23.2. Көпполюстікті түрлендіру алгоритмі

Көпполюстік құрылғыны түрлендіру алгоритмінің тәртібі:

1. АВ₁ екіполюстігі бөлінеді (сурет 23.2, а). Тізбекті және қатарлас композиттеу көмегімен АВ₁ екіполюстіктің сенімділік сипаттамалары анықталады және ЖЭ₄ жасырын элементпен белгіленеді.

31 және 32 элементтері АВ₁ екіполюстіктігіне, ал 21 және 22 элементтері АВ₁ және АВ₂ екіполюстіктеріне жатады. Сондықтан бүкіл жүйенің сенімділігіне 31 және 32 элементтері қандай үлес қосатынын бағалау қажет.

2. Екіполюстіктің жалпы бөлігі бөлінеді және оның сенімділігі анықталады (сурет 23.2, ә).
3. ЖЭ₇ жасырын элемент түрінде 31 және 32 элементерінің «салмақтары» анықталады (сурет 23.2, б).
4.  ЖЭ₇ элементін 11 элементімен тізбекті композиттеу іске асырылады. Мұнда АВ₂ екіполюстігінің 31 және 32 элементтерінің сенімділігі ескеріледі (сурет 23.2, в).

Жүргізілген түрлендіру 11 элементіне ЖЭ₈ сенімділік сипаттамалары берілетінін білдіреді, соның арқасында 31 және 32 элементтерінің ықпалын ескеру жүргізіледі.

5. Түрленген эквивалентті схема 23.2, г суреттегі түрді қабылдайды.

Осындай амалмен көпполюстік бір ғана екіполюстікке түйіскенше барлық кейінгі екіполюстіктерді декомпозиттеу жүргізіледі.

 

25. АЖЖ-нің локалді есептеу желілері