Проектирование производственных систем на базе объектно-ориентированного подхода
Разработка производственных систем сопряжена с необходимостью координации деятельности большого количества специалистов, задействованных в проекте. При этом необходимо, чтобы все специалисты (системные аналитики, конструкторы, электрики, электронщики, программисты, технологи, менеджеры материально-технического снабжения и комплектации, наладчики и другие) в рамках проекта общались на одном языке. Имеется в виду необходимость формирования единого информационного поля жизненного цикла производственной системы. Создание цифрового электронного двойника производственной системы приводит к значительному синергетическому эффекту: повышению качества изделий, росту производительности, увеличению прибыли.
Эффективным инструментом для проектирования производственных систем является интеграция технологических, проектных, расчетных и эксплуатационных процессов на базе CASE-технологии (Computer-Aided Software Engineering), которая представляет собой набор инструментов и методов программной инженерии. Такой подход позволяет максимально автоматизировать процесс разработки, обеспечивает отсутствие ошибок и простоту в обслуживании программных продуктов.
При проектировании производственных систем используются два принципиально разных подхода: структурный и объектно-ориентированный.
Структурный подход предполагает декомпозицию поставленной задачи на отдельные функции. В свою очередь, функции также разбиваются на подфункции, задачи, процедуры. В результате получается упорядоченная иерархия функций и передаваемой информации между функциями. Производственное оборудование для реализации цифровых технологий во многом являются программными устройствами, имеющими много общего с технологиями обработки изделий на станках с числовым программным управлением. Традиционная организация программного обеспечения (ПО) в виде библиотек подпрограмм соответствует технологии разработки, опирающейся на идеи процедурного программирования: выделение структурируемых и самостоятельно значимых подпрограмм, выполняющих некоторую последовательность операций над данными и решающих независимые подзадачи. К его недостаткам относятся: необходимость унификации внутренних форматов данных, которые используются импортируемыми библиотечными модулями, в связи с чем реализуется избыточная поддержка нескольких эквивалентных представлений данных; низкие наглядность и выразительность процедурных средств программирования, а также отсутствие внутренней структуризации программы, несмотря на процедурную завершенность отдельных подпрограмм) затрудняют модификацию программного кода. Развитие программного обеспечения осуществляется, в основном, не за счет замены имеющихся модулей на их более совершенные версии, а за счет расширения и включения в программу новых модулей, отражающих различные решения, принимаемые в ходе вычислительного эксперимента.
Объектно-ориентированный подход обеспечивает структурирование системы и упрощение её программной реализации: производство представляется в виде совокупности объектов, взаимодействующих друг с другом. В объектно-ориентированном подходе используются несколько базовых принципов: абстракция (сосредоточение на важнейших аспектах приложения), инкапсуляция (отделение внешних аспектов объекта от деталей внутренней реализации), полиморфизм (объединение данных и поведения), наследование (совместное использование структур данных на самых разных уровнях), выделение сущности объекта. К отличительным чертам ООП относятся прозрачность и возможность доступа к деталям реализации конкретного метода и алгоритма для разработчика и пользователя, открытость и возможность дополнения библиотеки новыми процедурами.
Полностью статья приведена в прикрепленном ниже файле:
Скачать статью