Автоматизированные системы научных исследований

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.

 

Основные принципы создания АСНИ

 

При создании и развитии АСНИ рекомендуется применять следующие принципы:

• последовательное расширение сферы автоматизации научных исследований;
• интеграция АСНИ;
• типизация, унификация и стандартизация компонентов АСНИ;
• тиражирование типовых подсистем и компонентов АСНИ;
• применение единой методологии создания и развития АСНИ;
• системный подход к проектированию;
• адаптивность;
• разработка критериев эффективности АСНИ;
• ориентация на методики ведущих в тематике коллективов;
• опережающее развитие базовых решений в головных организациях.

Последовательное расширение сферы автоматизации научных исследований предполагает:

• внедрение средств автоматизации в новые области научных исследований, в первую очередь в те области, где получение новых существенных результатов невозможно без использования средств автоматизации;
• расширение контингента пользователей автоматизированных систем научных исследований - от экспериментаторов до руководителей крупных научных программ;
• автоматизация всех этапов научных исследований от планирования и управления экспериментами до анализа и перспективного планирования основных направлений научных исследований.

Тематическая, функциональная и территориальная интеграция АСНИ должна быть направлена в первую очередь на создание систем коллективного пользования:

• для крупных экспериментальных, исследовательских и опытных установок и комплексных производственных испытаний различных технических объектов в исследовательских и проектных организациях, в ВУЗах, на предприятиях, полигонах и т.п.;
• для отдельных крупных научно-исследовательских организаций, проводящих комплексные исследования сложных объектов;
• для взаимосвязанных единой программой работ или родственных по тематике групп исследовательских и проектных организаций;
• для территориально объединенных групп исследовательских и проектных организаций, некоторых республиканских академий наук, академических и ведомственных научных центров.

Интеграция АСНИ включает в себя:

• создание многомашинных иерархических измерительно-вычислительных комплексов коллективного пользования, обслуживающих несколько экспериментов;
• развитие информационной базы (создание централизованных и распределенных банков научных данных, обмен научными данными по каналам связи между АСНИ в согласованных форматах, унификацию структур данных и типизацию систем управления базами данных);
• развитие общесистемного программного обеспечения (унификацию операционной среды, использование стандартных и создание специализированных телекоммуникационных методов доступа, создание многоабонентских систем реального времени, работающих в режимах мультидоступа).

В качестве основы для создания АСНИ должны использоваться типовые, проблемно-ориентированные или специализированные измерительно-вычислительные комплексы (ИВК), включающие в себя серийные средства измерительной техники, а также типовое программное обеспечение.

Особое внимание должно быть уделено типовой аппаратуре сопряжения ЭВМ с объектом исследования, созданию типовых программно-управляемых модульных систем для сбора информации и управления сложными объектами. Требования к этой аппаратуре формируются на основе соответствующих государственных и международных стандартов с тем, чтобы обеспечить максимальную совместимость технических и программных средств АСНИ, производимых различными организациями и в различных странах. Необходимо использовать стандарты КАМАК, обеспечивающие аппаратурную и программную совместимость подсистем и компонентов АСНИ.

Важнейшим условием унификации и типизации компонентов и подсистем АСНИ является широкое использование в них агрегатных средств измерительной и вычислительной техники, удовлетворяющих требованиям конструктивной, информационной, эксплуатационной, энергетической и других видов совместимости.

В разработке новых компонентов АСНИ необходимо широко применять аппаратную реализацию наиболее типовых функций обработки данных, операционных систем и других функций управления операционной средой.

Тиражирование типовых подсистем и компонентов АСНИ основано на типизации, унификации и стандартизации проектных решений при создании подсистем и компонентов АСНИ, что создает условия для массового промышленного производства этих компонентов.

Перспективно, например, создание и тиражирование:

• типовых АСНИ для экспериментальных исследований в подразделениях научно-исследовательских организаций, высших учебных заведений и предприятий;
• типовых передвижных АСНИ для полевой разведки, для научно-исследовательских судов и других подвижных объектов, а также полигонных исследований;
• типовых проблемно-ориентированных измерительно-вычислительных комплексов для сбора и обработки информации на исследовательских установках и в лаборатории.

Единая методология создания АСНИ должна учитывать достижения в смежных областях науки и техники и использовать взаимное влияние тенденций развития техники, технологии и производства, с одной стороны, и автоматизации научных и производственных экспериментов - с другой. Это требование обеспечивается:

• ориентацией развития автоматизации в научно-исследовательских организациях Академии наук СССР, а также министерств и ведомств на единую методологическую, техническую и программную основу технологии открытых систем;
• типизацией, унификацией и стандартизацией проектных решений при создании АСНИ независимо от области их применения;
• сближением принципов и технологии крупнейших научных и промышленных экспериментов;
• использованием опыта создания и эксплуатации автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП);
• разработкой однотипных методов и средств автоматизации крупных научных экспериментов, с одной стороны, и промышленных экспериментов, испытаний технических объектов и систем и опытного производства - с другой.

Системный подход в проектировании предполагает проведение проектирования на основе системного анализа, включающего решение комплекса технических, экономических, организационных вопросов, решение которых в совокупности обеспечит создание АСНИ оптимальным способом.

Адаптивность предполагает легкую приспособляемость АСНИ к изменению решаемых с ее помощью задач - scalability.

Разработка критериев эффективности АСНИ должна позволить дать объективную оценку экономического или иного эффекта, получаемого от внедрения АСНИ.

При создании или заимствовании компонентов АСНИ должны обеспечиваться требования к этим компонентам, вытекающие из общесистемных принципов, изложенных выше.

Компоненты методического обеспечения рекомендуется создавать на основе:

• перспективных методов автоматизации научных исследований, поиска новых принципов действия и технических решений;
• эффективных методов математического моделирования исследуемого объекта и его элементов;
• использование методов формализованного описания и имитационного моделирования;
• применения методов планирования и оптимизации эксперимента;
• использования типовых и стандартных процедур обработки данных;
• стандартных вычислительных и расчетных методов.

Компоненты программного обеспечения рекомендуется создавать с использованием следующих требований:

• максимального применения стандартного и серийного программного обеспечения технологии открытых систем;
• адаптируемости к различным конфигурациям ЭВМ и их операционным системам - открытости, переносимости, взаимодействия;
• обеспечения мультипрограммной работы, режима разделения времени, работы в режиме диалога;
• модульного построения, расширения и обновления;
• обеспечения контроля и диагностирования;
• применения языков и систем программирования, рекомендованных ГКНТ;
• автоматизации оборота документов;
• в технических заданиях на разработку компонентов программного обеспечения предусматривать требования, обязывающие разработчиков использовать рекомендованные ГКНТ технологии программирования, повышающие производительность труда программистов.

Компоненты технического обеспечения должны создаваться на базе:

• серийных средств вычислительной техники общего назначения;
• серийных агрегатных средств измерительной техники общего назначения;
• специализированных технических средств, если их применение в АСНИ технически и экономически оправдано;
• современных технических средств общего назначения для сопряжения ЭВМ с объектами исследования.

Компоненты информационного обеспечения должны создаваться на основе:

• максимального использования серийных технических и программных средств;
• гибкой организации и открытой структуры, приспособленной к пополнению и объединению открытых систем;
• возможности логической структуризации данных по формальным признакам;
• возможности одновременного использования данных несколькими подсистемами АСНИ;
• обеспечения точности стандартных и нормативных данных;
• разграничения доступа и защиты файлов и блоков данных;
• соответствия международным стандартам открытых систем.

Компоненты организационно-правового обеспечения АСНИ должны создаваться на основе:

• прогрессивных методов научных исследований и испытаний;
• стандартов и нормативных документов, регламентирующих научные исследования в отрасли;
• современных методов планирования и управления;
• анализа экономической эффективности и применения мер материального стимулирования.

Развитие (совершенствование) компонентов АСНИ осуществляется путем создания новых модификаций (в том числе новых редакций, версий, типов) этих компонентов