Автоматизированные системы научных исследований и управления научным экспериментом: структура, функции, методы реализации, примеры реали

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине: «Введение в профессию»

тема: «Автоматизированные системы научных исследований и управления научным экспериментом: структура, функции, методы реализации, примеры реализации»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление

Введение3

Цели создания автоматизированных систем научных исследований и управления научным экспериментом5

Определение автоматизированных систем научных исследований и управления научным экспериментом 6

Структура автоматизированных систем научных исследований и управления научным экспериментом 7

Функции автоматизированных систем научных исследований и управления научным экспериментом 10

Основные принципы создания автоматизированных систем научных исследований и управления научным экспериментом 11

Реализация автоматизированных систем научных исследований и управления научным экспериментом 17

Заключение23

Список используемой литературы24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В реферате рассмотрена актуальная на сегодняшний день тема: «Автоматизированные системы научных исследований и управления научным экспериментом».

Почему же эта тема так  актуальна? И для чего нужны автоматизированные системы научных исследований и управлений научным экспериментом (АСНИ)?

Повышение эффективности  фундаментальных и прикладных научных  исследований становится важным фактором ускорения научно-технического прогресса.

Особое значение для повышения  эффективности науки приобретает  автоматизация научных исследований, позволяющая получать более точные и полные модели исследуемых объектов и явлений, ускорять ход научных исследований и снижать их трудоемкость, изучать сложные объекты и процессы, исследование которых традиционными методами затруднительно или невозможно. Применение автоматизированных систем научных исследований и комплексных испытаний образцов новой техники наиболее эффективно в тех современных областях науки и техники, которые имеют дело с использованием больших объемов информации.

АСНИ и комплексных испытаний образцов новой техники обеспечивают получение значительного народнохозяйственного эффекта. Этот эффект образуется от повышения производительности труда в исследовательских и испытательных подразделениях, улучшения технико-экономических характеристик разрабатываемых объектов на основе получения и использования более точных моделей этих объектов, сокращения дорогостоящих натурных испытаний, исключения некоторых стадий опытно-конструкторских работ, что в конечном счете приводит к снижению затрат на разработку объектов новой техники.

АСНИ отличаются от других типов автоматизированных систем (АСУ, АСУТП, САПР и т.д.) характером информации, получаемой на выходе системы. Прежде всего это обработанные или обобщенные экспериментальные данные, но главное - полученные на основе этих данных математические модели исследуемых объектов, явлений или процессов. Адекватность и точность таких моделей обеспечивается всем комплексом методических, программных и других средств системы. В АСНИ могут использоваться также и готовые математические модели для изучения поведения тех или иных объектов и процессов, а также для уточнения самих этих моделей. АСНИ поэтому являются системами для получения, корректировки или исследования моделей, используемых затем в других типах автоматизированных систем для управления, прогнозирования или проектирования.

Как правило, все типы АСНИ должны создаваться на базе серийных средств вычислительной техники  широкого применения (процессоров, устройств  памяти на магнитных лентах и дисках, печатающих устройств, дисплеев и т.п.). Однако, в АСНИ может примениться и специальная аппаратура для сопряжения ЭВМ с исследуемыми объектами. Эта аппаратура должна обеспечивать разнообразные функции предварительной обработки информации, иметь гибкую структуру и максимальную взаимозаменяемость модулей и блоков.

Поэтому создание аппаратуры сопряжения ЭВМ с объектами является одним из важнейших направлений работ, обеспечивающих эффективную разработку и развитие различных типов АСНИ. Блоки и модули аппаратуры сопряжения должны выпускаться серийно в соответствии с международными стандартами.

 

Цели создания автоматизированных систем научных исследований и управления научным экспериментом

АСНИ создаются в организациях и на предприятиях в целях:

• - обеспечения высоких темпов научно-технического прогресса;
• - повышения эффективности и качества научных исследований на основе получения или уточнения с помощью АСНИ математических моделей исследуемых объектов, явлений или процессов, а также применения этих моделей для проектирования, прогнозирования и управления;
• - повышения эффективности разрабатываемых с помощью АСНИ объектов, уменьшения затрат на их создание;
• - получения качественно новых научных результатов, достижение которых принципиально невозможно без применения АСНИ;
• - сокращения сроков, уменьшения трудоемкости научных исследований и комплексных испытаний образцов новой техники.

Достижение целей создания АСНИ обеспечивается путем:

• - систематизации и совершенствования процессов научных исследований и испытаний на основе применения математических методов и средств вычислительной техники;
• - комплексной автоматизации исследовательских работ в научно-исследовательской организации с необходимой перестройкой ее структуры и кадрового состава;
• - повышения качества управления научными исследованиями;
• - применения эффективных математических методов организации и планирования экспериментов;
• - использования методов обработки и представления результатов научных исследований и испытаний в виде математических моделей, имеющих заданную форму;
• - автоматизации трудоемких работ;
• - замены натурных испытаний и макетирования математическим моделированием.

Определение автоматизированных систем научных исследований и управления научным экспериментом

Автоматизированная система  научных исследований и комплексных  испытаний образцов новой техники (АСНИ) - это программно-аппаратный комплекс на базе средств вычислительной техники, предназначенный для проведения научных исследований или комплексных испытаний образцов новой техники на основе получения и использования моделей исследуемых объектов, явлений и процессов.

Программно-аппаратный комплекс АСНИ состоит из средств методического, программного, технического, информационного  и организационно-правового обеспечения.

Взаимодействие исследуемого объекта, явления или процесса с  АСНИ осуществляется через аппаратуру сопряжения, входящую в состав программно-аппаратного  комплекса.

Взаимодействие подразделений  научно-исследовательской организации  или предприятия с АСНИ регламентируется средствами организационно-правового  обеспечения системы.

 

Структура автоматизированных систем научных исследований и управления научным экспериментом

Основными структурными звеньями АСНИ являются подсистемы.

Подсистемой АСНИ называется выделенная по некоторым признакам  часть АСНИ, обеспечивающая выполнение определенных автоматизированных процедур исследований (испытаний) и получение соответствующих выходных документов.

Различаются объектно-ориентированные (объектные) и обслуживающие подсистемы АСНИ.

Объектная подсистема осуществляет получение и обработку экспериментальных данных с некоторого объекта.

Объектными могут быть, например, подсистемы:

• - обработки экспериментальных данных, получаемых со специализированных установок (ускорителей, спектрометров, испытательных стендов);
• - обработки данных на морских судах, системы для сейсморазведки и т.п.;
• - коллективного пользования для куста однородных экспериментальных установок или стендов.

Обслуживающая подсистема осуществляет функции управления и обработки информации, не зависящие от особенностей исследуемого явления, объекта или процесса.

Обслуживающими могут  быть, например, подсистемы:

• - управления АСНИ;
• - диалоговых процедур;
• - численного анализа;
• - планирования и оптимизации эксперимента;
• - ввода, обработки и вывода графической информации;
• - информационно-поисковых процедур.

Подсистема АСНИ состоит  из компонентов, объединенных общей  для данной подсистемы процедурой.

Компонентом называется элемент  средств обеспечения, выполняющий  определенную функцию в подсистеме АСНИ.

Структурное единство подсистемы АСНИ обеспечивается связями между  компонентами различных средств  обеспечения, образующими подсистему.

Структурное объединение  подсистем АСНИ в систему обеспечивается связями между компонентами, входящими в подсистемы.

Средства обеспечения  АСНИ состоят из компонентов:

• - методического обеспечения;
• - программного обеспечения;
• - технического обеспечения;
• - информационного обеспечения;
• - организационно-правового обеспечения.

Компонентами методического  обеспечения являются документы, в  которых изложены полностью или  со ссылкой на первоисточники: теория, методы, способы, математические модели, алгоритмы, алгоритмические специальные языки для описания объектов, терминология, нормативы, стандарты и другие данные, обеспечивающие методологию научных исследований или испытаний в подсистемах АСНИ.

Из состава методического  обеспечения могут выделяться компоненты математического и лингвистического обеспечения.

Компонентами программного обеспечения являются документы  с текстами программ, программы на машинных носителях и эксплуатационные документы, обеспечивающие функционирование соответствующих подсистем АСНИ.

Программное обеспечение  подразделяется на общесистемное и прикладное. Компонентами общесистемного программного обеспечения являются, например, операционные системы, стандартные управляющие программы на базе операционных систем, трансляторы с алгоритмических языков и языков управления, эмуляторы.

Компонентами прикладного  программного обеспечения являются программы и пакеты прикладных программ, предназначенные для осуществления процедур исследований или испытаний.

Компонентами технического обеспечения являются устройства вычислительной и организационной техники, средства и устройства связи с объектом, измерительные и другие устройства или их сочетания, обеспечивающие функционирование соответствующих подсистем АСНИ.

Совокупность компонентов  технического обеспечения образует комплекс технических средств АСНИ.

Компонентами информационного  обеспечения являются документы, содержащие описания стандартных процедур, типовые математические модели, основные законы, формулы, константы и другие данные, а также файлы и блоки данных на машинных носителях с записью указанных документов, обеспечивающие функционирование соответствующих подсистем АСНИ.

Совокупность компонентов  информационного обеспечения образует информационную базу (базу данных) АСНИ.

Компонентами организационно-правового  обеспечения АСНИ являются методические и руководящие материалы, положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования, инструкции для пользователей и другие документы, обеспечивающие взаимодействие подразделений организации или предприятия при создании, эксплуатации и развитии АСНИ.

 

 

Функции автоматизированных систем научных исследований и управления научным экспериментом

Основная функция АСНИ состоит в получении результатов  научных исследований (комплексных испытаний) путем автоматизированной обработки экспериментальных данных и другой информации, получения и исследования моделей объектов, явлений и процессов на основе применения математических методов, автоматизированных процедур, планирования и управления экспериментом.

Автоматизированные процедуры  в АСНИ состоят в том, что исследования (испытания) объектов, явлений и процессов, получение и исследование математических моделей осуществляется путем взаимодействия пользователя с АСНИ в режиме диалога.

В АСНИ могут осуществляться автоматические процедуры, при которых  обработка данных, идентификация или построение математических моделей производятся без участия человека.

В АСНИ могут применяться  также процедуры планирования и  управления экспериментом, при которых  использование моделирования корректирует условия эксперимента, а экспериментальная  информация используется для выбора математической модели из некоторого заданного множества таких моделей.