Технологические аспекты проектирования программного обеспечения систем управления гомогенными объектами (на примере микропроцессорной централизации)

Abstract

Целью диссертационной работы является разработка технологических аспектов проектирования ПО систем управления (и МПЦ, в частности), ориентированных на класс объектов (железнодорожные станции) и обеспечивающих достижение требуемого уровня надежности ПО при снижении затрат на его разработку. В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи: анализ характеристик качества ПО; оценка взаимозависимости надежности и стоимости ПО; анализ и поиск путей снижения стоимости и повышения надежности ПО; исследование существующих технологий проектирования ПО и определение характеристик, влияющих на эффективность технологии проектирования и количество этапов проектирования; классификация объектов управления (ОУ) и введение понятия "гомогенных объектов управления"; анализ степени однородности (гомогенности) железнодорожных станций как ОУ; разработка методики генерации ПО для систем управления (СУ) гомогенными объектами; разработка схемы генерации ПО требуемой конфигурации СУ гомогенными объектами; разработка технологии проектирования ПО микропроцессорной СУ стрелками и сигналами. Объектом исследования являются железнодорожные станции и другие аналогичные по структуре объекты. Предметом исследования является система управления гомогенными объектами (МПЦ). Теоретической основой исследования послужили научные труды и решения, принятые в области теории САПР, технологий проектирования ПО, теории надежности, качества программного продукта. При введении понятия гомогенных объектов управления, характеристике принципов функциональной избыточности и функциональной избирательности, разработке схемы генерации ПО СУ гомогенными объектами использовались элементы теории множеств, алгебра логики, эвристические методы. Научная новизна. Проблема создания ПО СУ сформулирована как задача поиска таких технологий его проектирования, которые обеспечивали бы необходимый уровень надежности разработки при снижении стоимости технологических шагов. Выделены характеристики эффективности технологий проектирования ПО. Произведена классификация ОУ и введено понятие гомогенных ОУ. Предложена методика проектирования ПО для гомогенных ОУ. Разработана технология проектирования ПО МПЦ. Практическая ценность работы состоит в том, что предложенная методика проектирования ПО СУ гомогенными объектами позволяет: автоматизировать процесс генерации ПО МПЦ на основе разработки единой для всего множества станций технологии проектирования ПО; реализовать такие технологические процессы, в которых большая часть технологических шагов-общая для всех станций; обеспечить необходимый уровень надежности разрабатываемого ПО при снижении его стоимости. Разработан пакет программ проектировщика описания станций. Диссертация выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ, проводимых в ХарГАЖТ (ХИИТ) по указанию МПС, а позднее - Министерства транспорта Украины в рамках международного сотрудничества. Отдельные проектные решения внедрены в НПО САУ (г. Харьков), Московском государственном университете путей сообщения, Международной академии электротехнических наук (г. Москва), институте Гипротранссигналсвязь (г. Санкт-Петербург). По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ. Результаты исследований отражены в отчетах о НИР.