АРХИТЕКТУРА ПРИКЛАДНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ФОРМАЛЬНОГО АНАЛИЗА СВОЙСТВ ЦЕЛЕЙ И СИНТЕЗА КРИТЕРИЕВ УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНЫМИ СОЦИАЛЬНЫМИ И ЭКОНОМИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ

УДК 626.519
В.А. Кушников, Е.В. Кушникова
АРХИТЕКТУРА ПРИКЛАДНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ФОРМАЛЬНОГО АНАЛИЗА СВОЙСТВ ЦЕЛЕЙ И СИНТЕЗА КРИТЕРИЕВ УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНЫМИ СОЦИАЛЬНЫМИ И ЭКОНОМИЧЕСКИМИ
СИСТЕМАМИ
Рассмотрена архитектура прикладного программного обеспечения, используемая в интеллектуальных системах для анализа свойств целей и синтеза критериев управления.
Интеллектуальные системы управления
V.A. Kushnikov, E.V. Kushnikova
ARCHITECTURE OF THE APPLIED SOFTWARE FOR THE FORMAL ANALYSIS OF PROPERTIES OF THE PURPOSES AND SYNTHESIS OF CRITERIA OF MANAGEMENT BY DIFFICULT SOCIAL AND ECONOMIC SYSTEMS
The architecture of the applied software used in intellectual systems for the analysis of properties of the purposes and synthesis of criteria of management is considered.
Intellectual control systems
Архитектура типового программного обеспечения отражает естественное разбиение на этапы процесса решения задач формального анализа свойств целей и синтеза критериев в составе интеллектуальной системы управления. В соответствии с данной декомпозицией типовое программное обеспечение разрабатываемой подсистемы состоит из пяти открытых к расширению программных комплексов: поддержки эвристических методов генерации целей управления (EMGG); структуризации сложных целей управления до уровня элементарных целей (SGK); формального анализа свойств целей и синтеза критериев (FAGU); рационального управления выбранным объектом или процессом по стереотипным целям и критериям (RSGU); системного и пользовательского интерфейса (SYI).
Типовое программное обеспечение построено по иерархическому принципу и содержит четыре уровня. Первый уровень формирует управляющая программа подсистемы формального анализа свойств целей и синтеза критериев, вызывающая на исполнение отдельные программные комплексы, а также обеспечивающая системный и пользовательский интерфейс. Второй уровень составляют управляющие программы комплексов, осуществляющие организацию вычислительного процесса и событийное управление исполнением программ нижнего уровня. Третий уровень образуют автономные программные модули, используемые при реализации основных функций решаемых задач. На четвертом уровне расположены подпрограммы, выполняющие отдельные частные преобразования.
На основании известной классификации прикладных программ разработанный продукт может быть отнесен к классу программных систем с управляющей программой, которая осуществляет событийное управление отдельными задачами и модулями. Архитектура программного обеспечения типовой подсистемы формального анализа свойств целей и синтеза критериев управления AGSK представлена на рисунке. Ниже приведено краткое описание комплексов программ EMGG и FAGU, принципы построения и функциональная структура остальных программных комплексов рассмотрены в [1, 2].
Комплекс программ поддержки эвристических методов генерации целей управления. Использование данного программного комплекса целесообразно при внедрении подсистемы формального анализа свойств целей и синтеза критериев на объектах управления, цели которых ЛПР и экспертам затруднительно установить и детализировать в полном объеме. В основу данного комплекса положена известная методология решения проблем посредством: мозговой атаки; записывания идей; творческой ориентации (выделения наиболее перспективных направлений); творческой конфронтации; систематической структуризации проблем; систематической декомпозиции проблем.
Указанные методы реализуются в интерактивном режиме при помощи стандартных программных систем (например, ДИАЛОГ, ЭКСПЕРТИЗА, МЕТОД, KADS и др.) как общего назначения, так и ориентированных на специальные предметные области. При выборе программных систем для конкретного объекта управления необходимо руководствоваться следующими основными критериями: 1) система должна быть ориентирована на использование или допускать использование в предметной области рассматриваемого приложения; 2) при помощи системы ЛПР и эксперты могут установить недостающие цели и определить их характеристики, применяемые при построении внутренних моделей целей; 3) выходная информация может быть использована в режиме открытого доступа к базам данных (технология ODBC).
Формирование
структуры
вычислительного
процесса
Эксперты
Управляющая программа подсистемы AGSK
Лицо, принимающее решения
Вызов на исполнение комплексов задач
Комп- Комп- Комп- Комп- Комп-
лекс лекс лекс лекс лекс
EMGG SGK FAGU RGSU SYI
Т—Т
Вызов
автономных
программных
модулей
Эксперты,
Библиотека программных модулей ведущие
специалисты

Формирование запросов на исполнение процедур
Запросы на исполнение отдельных частных преобразований
Вызов частных процедур
Выполнение
частных
процедур
преобразования
информации
Процедуры комплекса программ EMGG
Процедуры комплекса программ SGK
Процедуры комплекса программ FAGU
Процедуры комплекса програ мм RGSU
Представление и оценка результатов
Результаты работы подсистемы формального анализа свойств целей и синтеза критериев управления
ЛПР и эксперты
Архитектура программного обеспечения для формального анализа свойств целей и синтеза критериев управления
Выбранные стандартные программные средства интегрируются в программный комплекс поддержки эвристических методов генерации целей управления при помощи управляющей программы первого уровня иерархии, из меню которой они вызываются на исполнение. Методика вызова на исполнение стандартных программных средств из управляющей программы хорошо известна и описана в литературе.
Комплекс программ формального анализа свойств целей и синтеза критериев. Данный оригинальный комплекс программ состоит из управляющей программы и 21 функционального модуля, объединенных в 4 подсистемы. Программный комплекс написан на языке Delphi для операционной системы Windows. Ниже приведен обзор основных функциональных возможностей комплекса программ БАви по отдельным подсистемам.
Управляющая программа осуществляет организацию вычислительного процесса и событийное управление модулями четырех подсистем программного продукта.
Подсистема PS-1 «Ввод, вывод и визуализация» предназначена для ввода - вывода информации, характеризующей элементарную цель и совокупность элементарных целей, визуализации графовых моделей цели, ведения локальной базы данных комплекса задач.
Подсистема PS-2 «Построение моделей цели» предназначена для построения двух уровней моделей цели: внешнего и внутреннего. При построении внешних моделей используется аппарат нормальных форм Бэкуса, семантических цепей, фреймовых конструкций, универсального семантического кода, языка представления знаний предикатного типа, Ях - кода, знаковых, взвешенных знаковых, функциональных знаковых орграфов. Внутренняя модель цели в виде динамического графа строится по внешней модели. При синтезе моделей целей в подсистеме используются методики проведения межуровневых переходов, разработанные в [2].
Подсистема PS-3 «Формальный анализ свойств целей» предназначена для определения наличия или отсутствия таких свойств как: к1 - совпадение результатов реализации сложной цели gz(t) и совокупности целей [}; к2 - согласованность целей объекта и системы управления; к3, к4 - структурная устойчивость и устойчивость результатов целей Ъ1 (0 е }, г = 1, п; к5 - необходимость коррекции совокупности целей } .
Подсистема РБ-4 «Синтез критериев управления» предназначена для формирования в диалоговом режиме полных и неполных операбельных критериев управления. Сформированный критерий предъявляется для экспертизы ЛПР, которое санкционирует или запрещает его использование.
Разработанное прикладное программное обеспечение может быть использовано при разработке интеллектуальных систем управления социальными, экономическими и техническими системами.
ЛИТЕРАТУРА
1. Оперативная идентификация и основанное на знаниях управление режимами энергоснабжения промышленных предприятий / А.Ф. Резчиков, Ю.К. Шрай, С.Б. Донин // Приборы и системы управления. 1994. № 5. С.27-32.
2. Системное проектирование радиоэлектронных предприятий с гибкой автоматизированной технологией / В.Н. Волкова, А.П. Градов, Денисов А. А. и др. под ред. В. А. Мясни-кова и Ф.Е. Темникова. М.: Радио и связь, 1990. 296 с.
Кушников Вадим Алексеевич -
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Информационные системы в гуманитарной области» Саратовского государственного технического университета
Кушникова Елена Вадимовна -
студентка Саратовского государственного технического университета
Статья поступила в редакцию 25.09.09, принята к опубликованию 25.11.09