Технологии за управление. Списък на използваната литература. Обща информация за компютрите

Софтуерът ви позволява да подобрите организацията на изчислителната система, за да увеличите максимално използването на нейната технология.
Необходимостта от разработка на софтуер се дължи на следното:
- да осигури работоспособността на техническите средства, тъй като без софтуер те не могат да извършват никакви изчислителни и логически операции;
- да осигури взаимодействието на потребителя с оборудването;
- да се съкрати цикълът от формулирането на проблема до получаването на резултата от неговото решение;
- да се повиши ефективността на използване на ресурсите на техническите средства.
Понастоящем следните форми на IP в управлението на предприятието са често срещани:
- индивидуално използване на компютри;
- автоматизирани работни станции (АРМ);
- локални мрежи (LAN).
Тези форми на децентрализация на ресурсите се различават значително по концентрацията на изчислителни ресурси.
Опитът от автоматизацията на управлението в производствените и икономически структури показа, че степента на влияние на ИС с разработени информационни и референтни функции върху ефективността управленски дейностимного значимо. Най-важните резултати от нейната работа включват:
- разширяване на информационните възможности и повишаване на ефективността на вземане на решения за вече действащи и новосъздадени структурни подразделения;
- укрепване на тази основа на координиращите функции на връзките на централния административен апарат;
- значително повишаване на информираността и трудовата квалификация на служителите на всички нива на управление.
Използването на AWP не трябва да нарушава обичайния за потребителя ритъм на неговата работа, то трябва да гарантира концентрацията на вниманието на потребителя върху логическата структура на решаваните задачи. Ако обаче посоченото действие не се извърши или резултатът е изкривен, потребителят трябва да знае причината и информацията за това трябва да се покаже на екрана.
Като част от софтуера AWP могат да се разграничат два основни типа софтуер, които се различават по функции: общ (системен) и специален (приложен). Общият софтуер включва набор от програми, които автоматизират разработването на програми и организирането на икономичен изчислителен процес на компютър, независимо от решаваните задачи. Специалният (приложен) софтуер е съвкупност от програми за решаване на специфични потребителски проблеми.
Работни часове различни технологии, техническите характеристики на изчислителните устройства, разнообразието и масовостта на тяхното използване налагат специални изисквания към софтуера. Тези изисквания са: надеждност, ефективност при използване на ресурсите на компютъра, структура, модулност, разходна ефективност, лекота на използване. При разработването и избора на софтуер е необходимо да се ръководите от архитектурата и характеристиките на компютъра, като се има предвид минимизирането на времето за обработка на данни, системната поддръжка на програми за голям брой потребители и повишаване на ефективността при използване на всякакви конфигурации на технологични схеми за обработка на данни.
Класификацията на софтуера AWP е показана на фиг. 4.1.
Основната цел на общия софтуер е да стартира приложни програми и да контролира процеса на тяхното изпълнение.
Специален софтуер AWP обикновено се състои от уникални програмии функционални пакети от приложни програми. Конкретната специализация на работната станция зависи от функционалния софтуер. Като се има предвид, че специален софтуер определя обхвата на AWP, състава на задачите, решавани от потребителя, той трябва да бъде създаден на базата на инструментални софтуерни инструментидиалогови системи, насочени към решаване на проблеми със сходни характеристики на обработка на информация.
Ориз. 4.1. Класификация на софтуера AWP
Софтуерът AWP трябва да притежава свойствата на адаптивност и приспособимост за конкретно приложение в съответствие с изискванията на потребителя.
MS DOC, базиран на 32-битова OS/2 и UNIX, обикновено се използва като AWP операционни системи, създадени на базата на 16-битови компютри.
Основните приложения на софтуерните пакети, които са част от специалния софтуер за AWP, са текстообработка, таблична обработка на данни, управление на бази данни, машинна и бизнес графика, диалог човек-машина, комуникационна поддръжка и работа в мрежа.
Многофункционалните интегрирани пакети, които реализират няколко функции за обработка на информация, например таблично, графично, управление на база данни и обработка на текст в рамките на една софтуерна среда, са ефективни в AWS.
Интегрираните пакети са лесни за използване. Те имат единен интерфейс, не изискват докинг на включения софтуер, имат доста висока скорост на решаване на проблеми.
Ефективното функциониране на ИС за управление и работната станция на специалиста се основава на интегрираното използване на съвременни софтуерни инструменти за обработка на информация във връзка със съвременни организационни форми на разполагане на оборудване.
Изборът на организационни форми за използване на софтуер е препоръчително да се извършва, като се вземе предвид тяхното разпръскване по нивата на йерархията на управление в съответствие с организационната структура на обекта, който се автоматизира. В този случай основният принцип на избор е колективното обслужване на потребителите, което съответства на структурата на икономическия обект.
Като се има предвид съвременната функционална структура на териториалните органи на управление, наборът от софтуерни и хардуерни средства трябва да формира поне тристепенна глобална система за обработка на данни с разработен набор от периферни инструменти на всяко ниво (фиг. 4.2).
Първото ниво е централната изчислителна система на териториално или корпоративно тяло, която включва един или повече мощни компютри или мейнфрейми. Основната му функция е общ, икономически и финансов контрол, информационна услугауправленски работници.
Второто ниво са изчислителните системи на предприятия (сдружения), организации и фирми, които включват мейнфрейми, мощни компютри, осигуряват обработка и управление на данни в рамките на структурно звено.
Ориз. 4 2 Схематична диаграма на многостепенната организация на софтуерните и хардуерните ИС
Трето ниво - локално разпределени компютърни мрежи, базирани на персонални компютри, обслужващи производствени обекти по-ниско ниво... Всеки обект е оборудван със собствен компютър, който осигурява набор от работи по първично счетоводство, отчитане на нуждите и разпределение на ресурсите. По принцип това може да бъде автоматизирана работна станция (AWS), която изпълнява функционални изчислителни процедури в рамките на определен предметна област.
Приложните пакети са най-динамично развиващата се част от софтуера: спектърът от задачи, решавани с тяхна помощ, непрекъснато се разширява. Въвеждането на компютри във всички сфери на дейност стана възможно благодарение на появата на нови и подобряването на съществуващите ПЧП.
Структурата и принципите на изграждане на PPP зависят от класа компютри и операционната система, с която ще функционира този пакет. Най-голямото число PPP е създаден за 1VM PC-съвместими компютри с операционна система M8 008 и операционна обвивка\ VINDOWS. Класификацията на тези софтуерни пакети по функционални и организационни характеристики е показана на фиг. 4.3.
Проблемно ориентираните ПЧП са най-функционално развитите и многобройни ПЧП. Те включват следните софтуерни продукти: текстови процесори, издателски системи, графични редактори, демо графики, мултимедийни системи, CAD софтуер, организатори на работа, електронни таблици (електронни таблици), системи за управление на бази данни, програми за разпознаване на знаци, програми за финансов и статистически анализ.
Електронните таблици (таблични процесори) са софтуерни пакети за обработка на таблично организирани данни. Потребителят може да използва инструментите на пакета за извършване на различни изчисления, изграждане на графики, контрол на формата на входно-изходни данни, композиране на данни, провеждане на аналитични изследвания и др.
В момента най-популярните и ефективни пакети от този клас са Excel, Improv, Quattro Pro, 1-2-3.
Организаторите на работа са софтуерни пакети, предназначени да автоматизират процедурите по планиране на използването на различни ресурси (време, пари, материали) както за отделно лице, така и за цялата компания или нейните структурни подразделения.
Пакетите от този тип включват: Time Line, MS Project, SuperProject, Lotus Organizer, ACT1.
Фигура 4 3. Класификация на RFP
Текстовите процесори са програми за работа с документи (текстове), които ви позволяват да съставяте, форматирате, редактирате текстове, когато потребителят създава документ. Признати лидери в областта на текстовите процесори за персонални компютри са MS Word, WordPerfect, Ami Pro.
Настолни издателски системи (HMQ - програми за професионална издателска дейност, които позволяват електронен набор на основни типове документи, като бюлетин, кратка цветна брошура и обемен каталог или търговско приложение, справочник.
Най-добрите пакети в тази област са Corel Ventura, PageMaker, QuarkXPress, FrameMaker, Издател на Microsoft, PagePlus. Освен първия, останалите пакети са създадени в съответствие със стандартите на Windows.
Графични редактори - пакети за обработка на графична информация; са разделени на RFP обработка на растерни графики и изображения и векторни графики.
SPP от първия тип са предназначени за работа със снимки. Пакетите предоставят възможност за конвертиране на снимки в изображения с различна степен на разделителна способност или други формати на данни (като BMP, GIF и др.). Признатият лидер сред пакетите от този клас е Adobe Photoshop. Забележителни пакети са Aldus Photostyler, Picture Publisher, PhotoWorks Plus. Всички програми са проектирани да работят в Windows среда.
Пакетите с векторна графика са за професионална работасвързани с художествено-техническа илюстрация с последващ цветен печат. Те имат широк набор от функционалности за сложна и точна обработка на графични изображения.
Демо-графичните пакети са конструктори на графични изображения на бизнес информация, тоест вид видео шоу, предназначено да представя резултатите от някои аналитични изследвания във визуална и динамична форма. Пакетите ви позволяват да създавате почти всички видове диаграми и да извличате данни за диаграми от процесори за електронни таблици. Програмите от този тип са лесни за използване и имат интерфейс, който не изисква почти никакво обучение. Най-популярните пакети от този тип включват PowerPoint, Harvard Graphics, WordPerfect Presentations, Freelance Graphics. Мултимедийните софтуерни пакети са предназначени за показване и обработка на аудио и видео информация. Освен софтуер, компютърът трябва да бъде оборудван с допълнителни платки, които позволяват въвеждане-извеждане на аналогова информация, преобразуването й в цифрова форма.
Сред мултимедийните програми могат да се разграничат две големи групи... Първият включва пакети за обучение и свободно време. Доставени на CD-ROM дискове с капацитет от 200 до 500 MB всеки, те съдържат аудиовизуална информация по специфични теми.
Тяхното разнообразие е огромно и пазарът на тези програми непрекъснато се разширява, като същевременно подобрява качеството на видео материалите.
Втората група включва програми за подготовка на видео материали за създаване на мултимедийни представления, демо дискове и плакатни материали.
Пакетите от този тип включват Director for Windows, Multimedia ViewKit, NEC MultiSpin.
Друг вид софтуерни пакети, свързани с обработката на графични изображения, са системите за автоматизация на проектиране. Предназначени са за автоматизация на проектантска и инженерна работа в машиностроенето, автомобилостроенето, промишленото строителство и др.
Един вид стандарт сред програмите от този клас е пакетът AutoCAD от Autodesk. Обърнете внимание и на програмите DesignCAD, Drafic CAD Professional, Drawbase, Microstation, Ultimate CAD Base и Turbo CAD. Тези пакети са богати на функционалност и са предназначени да работят в Windows (Windows NT) или OS / 2 среда.
Програмите за разпознаване на знаци са предназначени да превеждат графично изображение от букви и цифри в ASCII кодове на тези знаци и се използват като правило заедно със скенери.
Пакетите от този тип обикновено включват различни инструменти за улесняване на потребителското изживяване и увеличаване на вероятността за правилно разпознаване.
Скоростта на сканиране на съвременния RFP е около 1,5 минути на страница. Пакетите от този тип включват Fine Reader, CunieForm, Tigert™, OmniPage.
Група финансови програми е представена от различни пакети: за поддържане на лични финанси, автоматизиране на счетоводството на малки и големи фирми, икономическо прогнозиране на развитието на компанията, анализиране на инвестиционни проекти, разработване на предпроектно проучване за финансови транзакции и др. Например програми като MS Money, MESA Software, MoneyCounts са фокусирани върху сферата на планиране на лични парични ресурси. Те предоставят инструменти за поддържане на бизнес записи като тетрадка и изчисляване на финансови транзакции.
За да изчислите размера на данъците, можете да използвате програмите Turbo Tax за Windows, Personal Tax Edge.
С помощта на програмите Quicken, DacEasy Accounting, Peachtree за Windows можете да автоматизирате счетоводството. Същата функция се изпълнява от редица вътрешни програми: "Турбо-счетоводител", "1C: Счетоводство", "Счетоводител" от Atlant-Inform и др.
За аналитични изследвания се използват добре доказани чуждестранни статистически пакети, като напр
StatGraphics, експерт-експерт или статистически консултант по вътрешно развитие.
Интегрирани софтуерни пакети – по отношение на броя на имената на продуктите те не са многобройни, но изчислително мощна и активно развиваща се част от софтуера.
Традиционните или напълно свързани интегрирани софтуерни системи са многофункционален самостоятелен пакет, в който функциите и възможностите на различни специализирани (проблемно ориентирани) пакети, свързани в смисъл на технология за обработка на данни на отделно работно място, са обединени в едно цяло. . Представители на такива програми са Рамкови пакети, Symphony, както и пакети от ново поколение Microsoft Works, Lotus Works.
Интегрираният пакет осигурява комуникация между данните, но стеснява възможностите на всеки компонент в сравнение с подобен специализиран пакет.
В момента активно се прилага друг подход за интегриране на софтуер: комбиниране на специализирани пакети в рамките на една ресурсна база, осигуряване на взаимодействие между приложенията (пакетни програми) на ниво обект и един опростен център за превключване между приложения. Интегрирането в този случай е обектно-свързано.
Типични и най-мощни пакети от този тип: Borland Office за Windows, Lotus, SmartSute за Windows, Microsoft Office. В професионалното издание на тези пакети има четири приложения: текстов редактор, СУБД, процесор за електронни таблици, демо-графични програми.
Характеристика на новия тип пакетна интеграция е използването на споделени ресурси. Тук има четири основни типа споделяне на ресурси.
1. Използване на помощните програми, общи за всички програми в комплекса. Например, проверката на правописа е достъпна от всички програми в пакета.
2. Приложение на обекти, които могат да се споделят от няколко програми.
3. Внедряване на прост метод за преход (или стартиране) от едно приложение към друго.
4. Внедряване на средства за автоматизация за работа с приложение (макро език), изградени на същите принципи, което позволява организиране на комплексна обработка на информация с минимални разходи за програмиране и преподаване на програмиране на макро език.
Механизмът на динамично оформление на обекти позволява на потребителя да постави информация, генерирана от едно приложение, в документ, генериран от друго. Потребителят може да редактира информация в нов документ с помощта на продукта, с който е създаден този обект (при редактиране автоматично се стартира съответното приложение). Стартираното приложение и програмата за обработка на документ-контейнер показват хибридно меню за удобство на специалиста. В допълнение, този механизъм ви позволява да прехвърляте OLE обекти от прозореца на една приложна програма в прозореца на друга.
Тази технология също така предвижда възможност за общо използване на функционалните ресурси на програмите: например графичния модул процесор за масаможе да се използва в текстов редактор. Недостатъкът на тази технология е ограничаването на формата на графиката до размер на една страница.
OpenDoc е обектно-ориентирана система, базирана на отворени стандартифирми - участници в разработката. Обектният модел е обектният модел на разпределена система (DSOM), разработен от IBM за OS / 2. Предполага се съвместимост между OLE и OpenDoc.
I От главата се препоръчва да запомните
Осигуряването на ефективност на информационните технологии и системи в решаваща степен се определя от софтуерно и хардуерно оборудване, което трябва да отговаря на редица изисквания. Софтуерът и хардуерът са организирани по системна основа, което прави използването им по-икономично и надеждно.
Широките възможности на компютрите от различни класове и модели ви позволяват да реализирате всяка конфигурация на сложни мрежови информационни системи. Хардуерните характеристики на компютъра влияят върху избора на системен и приложен софтуер. Високото ниво на технологии прави възможно използването на по-качествени софтуерни продукти с голяма сумафункции. Разработването на софтуера за автоматизираната работна станция (АРМ) на икономиста непрекъснато подобрява функциите на потребителя, повишава производителността на неговия труд, като същевременно разширява мащаба на дейностите. Кумулативният ефект от качеството на софтуерното и хардуерното оборудване на много АРМ влияе върху процесите на управление на организацията като цяло, нейната рентабилност и стабилност на функциониране.
Въпроси и задачи за самоконтрол
1. Избройте изискванията за набор от технически средства.
2. Какви са разликите между компютрите от различни видове и класове? Какви са характеристиките на тяхното приложение?
3. Каква е целта на сървърите?
4. Използването на какви средства освен компютрите ви позволява да реализирате комуникационни информационни услуги?
5. Помислете за разликите в предназначението на системните и приложните програми.
6. Избройте най-важните системни програми.
7. Назовете приложените програми от икономически профил според степента на разпространение.
8. Какви са характеристиките на софтуера за управление на дейностите на предприятия, малки предприятия, формиране на бизнес планове9
9. Определете изискванията за софтуера AWP.
10. Как се класифицира софтуерът AWP?
11. Какви приложения се използват в банкирането, управлението и маркетинга, финансовото управление и търговията?
12. Каква е целта на приложните програми от класа СУБД?

4 Хардуер и софтуер

^ Управление на ИТ и ИС организация

• 
  Използването на технически средства, основаващи се на системното и комплексно интегриране на цялото оборудване, като се вземат предвид редица изисквания.
• 
  Основните компоненти на техническата поддръжка са компютри от различни класове, мащаби на действие, универсални и специализирани, както и средствата за тяхното взаимодействие и комуникация, тоест мрежово оборудване.
• 
  Системни и приложни програми като част от софтуера, тяхното влияние върху производителността на потребителя - икономист.
• 
  Разнообразни пазарни предложения софтуерни продукти, оценка от потребителите на тяхната пригодност и качество по отношение на паричните разходи, както и тяхната приложимост в контекста на конкретни предприятия.

^ 4.1. Съставът на техническата поддръжка на управлението на ИТ и ИС на организацията
Техническата основа на информационната система за информационни технологии и управление е представена от набор от автономни технически средства за събиране, натрупване, обработка, предаване, извеждане и представяне на информация, обработка на документи и офис оборудване, както и комуникационни средства за обмен на информация между различни технически средства, свързани помежду си с едно управление.

Постигането на ефективна работа на ИС включва изпълнението на определен набор от изисквания за набор от технически средства (CTS), основните от които са следните:

· Минимизиране на разходите за труд и разходи за решаване на целия комплекс от задачи на системата;

· Осъществяване на интегрирана обработка на информация поради информационна, техническа и софтуерна съвместимост на различни технически устройства;

Предоставяне на комуникация на потребителите чрез крайни устройства с разпределена базаданни; висока надеждност;

· Наличие на информационна защита от неоторизиран достъп;

· Осъществимост на CTS, т.е. възможността за създаването му за сметка на стандартни продукти, произведени от местната индустрия;
гъвкавост на структурата на КТК, т.е. перспективата за включване на нови, по-модерни технически средства в състава си, когато индустрията ги усвоява;

· Минимизиране на капиталовите разходи за закупуване на КТС и текущата им експлоатация.

Ефективното функциониране на ИС се основава на интегрираното използване на съвременни технически средства за обработка на информация и методи за организиране на технологични процеси за решаване на проблеми. Основата за по-нататъшното развитие на автоматизацията на управленските дейности в различни сектори на икономиката е нова, прогресивна информационна технология, фокусирана върху използването на най-новите постижения на електронните технологии, по-специално високопроизводителни, високоскоростни компютри и съвременни средствакомуникация.

Създаването на нова технология изисква отчитане на особеностите на структурата на икономическите системи. На първо място, това е сложността на организационното взаимодействие, което налага създаването на многостепенни йерархични системи (главен офис, клонове) с КОМПЛЕКС информационни връзкинасоки напред и назад със свързани организации.

Основният елемент от комплекса от технически средства, предназначени за автоматична обработка на информация в процеса на решаване на управленски проблеми, е електронен компютър или компютър.

В сферата на икономиката това са компютри с различна мощност, скорост и размери. Те са предназначени да адресират най-много различни задачи: икономически, математически, информационни и други проблеми, характеризиращи се със сложността на алгоритмите и голямо количество обработени данни и намиращи широко приложение в мощни изчислителни системи.

Характерни черти съвременни компютриса: висока производителност; разнообразие от форми на обработвани данни - двоични, десетични, символни, с голям диапазон от промени и висока точност на представяне; широк набор от извършени операции, както аритметични, логически, така и специални; голям капацитет на RAM;разработена организация на информационната входно-изходна система, осигуряваща свързване на различни видове външни устройства.

Проблемно ориентираните изчислителни инструменти се използват за решаване на по-тесен кръг от проблеми, обикновено свързани с контрола технологични обекти, регистриране, натрупване и обработка на относително малки количества данни, извършване на изчисления с помощта на относително прости алгоритми.Те са ограничени в сравнение с компютри с общо предназначениехардуерни и софтуерни ресурси. Проблемно ориентираните включват по-специално всички видове управляващи компютърни системи.

^ Специализираните изчислителни средства се използват за решаване на тесен кръг от проблеми или за реализиране на строго определена група функции. Такава тясна ориентация позволява ясно да се специализира структурата, значително да се намали сложността и цената на компютрите, като се поддържа висока производителност и надеждност на тяхната работа. Специализираните включват например програмируеми микропроцесори за специални цели; адаптери и контролери, които изпълняват логически функции за управление на отделни прости технически устройства, възли и процеси; устройства за координиране и свързване на работата на възли на изчислителни системи.

По размер и функционалносткомпютрите, използвани в управленските дейности, се подразделят на изключително големи (мейнфреймове), големи, малки, ултра-малки (микрокомпютри).

Функционалните възможности на съвременните компютри се отличават с:

· Скорост, измерена чрез средния брой извършени от машината операции за единица време;

· Цифров капацитет и форми на представяне на числата, с които оперира изчислителната система;

· Номенклатура, капацитет и скорост на всички устройства за съхранение;

· Номенклатура и технико-икономически характеристики на външни запомнящи устройства, обмен и въвеждане-извеждане на информация;

Видове и пропускателна способносткомуникационни устройства и свързване на компютърни възли един с друг (вътремашинен интерфейс);

· Способността на компютъра да работи едновременно с няколко потребители и да изпълнява няколко програми (мултипрограмиране);

· Видове и технически и експлоатационни характеристики на операционните системи, използвани в машината;

· Наличност и функционалност на софтуера;

· Възможност за изпълнение на програми, написани за други видове машини (софтуерна съвместимост с други компютри);

Система и структура на машинните инструкции:

· Възможност за свързване към комуникационни канали и към компютърна мрежа;

· Оперативна надеждност на компютрите;

Коефициентът на полезно използване на компютрите във времето, определен от съотношението на времето полезна работаи време за профилактика.

^ 5 Информационни технологииуправление

Според експерти около 70% сега са на мейнфреймове компютърна информация; само в Съединените щати през 1998 г. са инсталирани 400 000 мейнфрейми. В Русия в момента се използват около 5 хиляди ES компютри и приблизително същия брой маркови мейнфрейми: IBM (ES / 9000 са инсталирани в автомобилни заводи, металургични заводи), Нitachi Data System, Fujitsu и др.

Малките компютри са надеждни, евтини и лесни за използване, с малко по-ниски възможности от мейнфреймовете.

Мини компютрите (и най-мощните от тях са супермини) имат следните характеристики:

· Производителност - до 100 MIPS;

Капацитет на основната памет - 4-512 Mbytes:

· Капацитет на дисковата памет - 2-100 GB;

· Броят на поддържаните потребители - 16-512.

Всички използвани модели от този тип са разработени на базата на микропроцесорни комплекти интегрални схеми, 16-, 32-, 64-битови микропроцесори. Широка гама от производителност при специфични условия на приложение, хардуерно изпълнение на повечето от системните функции за въвеждане и извеждане на информация, просто внедряване на микропроцесорни и многомашинни системи, висока скорост на обработка на прекъсвания, способност за работа с формати на данни с различна дължина да ги направи удобни за използване в ИТ управлението.

Предимствата на компютрите включват: специфична архитектура с голяма модулност, по-добра от мейнфреймовете, съотношение производителност/цена, повишена точностизчисления. Те са предназначени за използване като част от мениджърите изчислителни комплекси... Широка гама от периферни устройства, традиционни за такива комплекси, се допълва от междупроцесорни комуникационни блокове, което осигурява внедряването на изчислителни системи с променлива структура.

Компютрите се използват успешно за изчисление в многопотребителски изчислителни системи, в системи компютърно подпомагано проектиране, в системи за моделиране на прости обекти, в системи за изкуствен интелект.

Персоналният компютър отговаря на изискванията за обща наличност и гъвкавост на използване и има следните характеристики:

· Ниска цена, която е в рамките на наличността за отделен купувач;

· Автономност на работа без специални изисквания към условията на околната среда;

· Гъвкавост на архитектурата, осигуряваща нейната адаптивност към разнообразни приложения в областта на управлението, науката, образованието, в ежедневието;

... „Удобство“ на операционната система и друг софтуер, което дава възможност на потребителя да работи с нея без специално професионално обучение;

Висока експлоатационна надеждност (повече от 5000 часа MTBF).

В областта на управлението широко се използват персонални компютри, произведени от американските компании Compaq Computer, Aple (Macintosh), Hewlett Packard, Oеll, ОЕС, както и британски фирми - Spectrum, Amstrad; Франция – Микрал;

Италия - 0livetty; Япония – Toshiba, Panasonic и партньор.

Най-популярни в момента са персонални компютри на клонинг (архитектура на определена посока) (VM, чиито първи модели се появяват през 1981 г. по разпространение 2-ро място.

В началото на 2000 г. световният парк от компютри беше около 250 милиона единици, от които около 90% бяха персонални компютри, по-специално имаше повече от 100 милиона професионални компютри от типа IBM PC. (около 75% от всички компютри); професионални компютри от типа OES - около 5 милиона бр.

В чужбина най-разпространените модели компютри в момента са компютри с микропроцесори Pentium и Pentium Pro (Таблица 4.1).
Таблица 4.1. Средни характеристики на съвременните IR / VM Re

Параметър	Тип микропроцесор
	80386 SX	80386 OH	80486 SX	80486 OH	Pentium	Pentium Pro
Тактова честота,	25-40	33-40	33-80	50-100	60-150	100-400
Дълбочина на битовете	32	32	32	32	64	64
Размер на RAM, MB	1;2;4	2;4;8	2;4;8	4;6;8	8;16	16;32
Размер на кеш паметта, KB	Не	64,128	128;256	256;512	512;1024	512;1024
Капацитет на твърдия диск, MB	210	420	540	850	2000	10000
Видео адаптер VGA / SVGA,%	30/70	24/76	10/90	0/100	0/100	0/100
Наличието на копроцесор	45	67	80	100	100	100

^ Специална бързо развиваща се група компютри се формира от многопотребителски сървъри, използвани в компютърните мрежи. Сървърите обикновено се наричат ​​микрокомпютри, но по отношение на техните характеристики мощните сървъри по-вероятно могат да бъдат приписани на малки компютри и дори мейнфреймове, а суперсървърите са близки до суперкомпютрите.

Сървърът е компютър, предназначен за обработка на заявки от всички станции на компютърната мрежа, който предоставя на тези станции достъп до общите системни ресурси (изчислителна мощност, бази данни, програмни библиотеки, принтери, факсове и др.) и разпределя тези ресурси. Този общ сървър често се нарича сървър на приложения.

^ Сървърите в мрежата често са специализирани. Специализираните сървъри се използват за премахване на най-много тесни местав мрежата:създаване и управление на бази данни и архиви с данни, поддръжка на мултикаст факс и електронна поща, управление на многопотребителски терминали (принтери, плотери) и др.

Файлов сървър(File Server) се използва за работа с файлове с данни, има големи дискови устройства за съхранение, често на отказоустойчиви дискови масиви KAYU с капацитет до 1 TB.

^ Архив сървър (бекъп сървър) служи за архивиране на информация в големи мултисървърни мрежи, използва магнитни лентови устройства (стримери) със сменяеми касети с капацитет до 5 GB; обикновено извършва ежедневно автоматично архивиране с компресиране на информация от сървъри и работни станции според зададения от мрежовия администратор сценарий (разбира се, с компилирането на архивната директория).

Факс сървър(Net SatisFaxio) - посветен работна станцияза организиране на ефективна мултикаст факс комуникация с няколко факс модемни карти, със специална защита на информацията от неоторизиран достъп по време на предаване, със система за съхранение на електронни факсове.

^ Пощенски сървър (Mail Server) - същото като факс сървър, но за организиране на електронна поща, с електронни кутии.

Сървър за печат(Pript Server, Net Port) е предназначен за ефективно използване на системните принтери.

^ Телеконферентен сървър разполага със система за автоматична обработка на видео изображения и др.

Бързо разрастващ се подклас персонални компютри, преносими компютри (преносими компютри, лаптопи).

Повечето преносими компютри се захранват от батерии, но могат да бъдат свързани и към мрежа.

Като видео монитори използват плоски течнокристални дисплеи с видеопроектор, по-рядко - луминесцентни за презентации или газоразрядни дисплеи.

Лаптоп компютрите са много разнообразни: от обемисти и тежки (до] 5 кг) преносими работни станции до миниатюрни електронни тетрадкис тегло около 100 г. Преносимите работни станции са най-мощните и големи преносими компютри.

Често се изработват под формата на куфар и носят жаргонното име Nomadic – номад. Техните характеристики са подобни на тези на стационарните компютри - работни станции: мощни микропроцесори, често от типа RISC, с тактова честотадо 300 MHz; RAM до 64 MB; гигабайтови дискови устройства; високоскоростни интерфейси и мощни видео адаптери с видео памет до 4 MB.

По същество това са обикновени работни станции, захранвани от мрежа, но структурно проектирани в куфар, който е лесен за пренасяне и имащ, както всички преносими компютри, плосък течнокристален видеомонитор от клас не по-висок от UAD. Nomadic обикновено имат модеми и могат бързо да бъдат свързани с комуникационни канали, за да работят в компютърна мрежа.

Основната тенденция в развитието на изчислителната техника в момента е по-нататъшното разширяване на обхвата на компютърните приложения и в резултат на това преминаването от отделни машини към техните системи - изчислителни системи и комплекси с различни конфигурации с широк спектър от функционални възможности и характеристики.

Най-перспективните, създадени на базата на персонални компютри, географски разпределени многомашинни изчислителни системи - компютърни мрежи - са фокусирани не толкова върху обработката на изчислителна информация, колкото върху комуникационните информационни услуги: електронна поща, телеконферентни системи и информационно-референтни системи.

В мрежата Intemet е реализиран принципът на хипертекста, според който абонатът, избирайки ключовите думи, намиращи се в четивия текст, може да получи необходимите допълнителни обяснения и материали.

При разработването и създаването на съвременни персонални компютри значителен и стабилен приоритет през последните години се дава на свръхмощните компютри - суперкомпютри, както и на миниатюрни и субминиатюрни компютри.В момента се провеждат изследвания за създаване на компютри от 6-то поколение на базата на разпределена невронна архитектура на неврокомпютрите.

Широкото въвеждане на мултимедийни инструменти, предимно аудио и видео въвеждане и извеждане на информация, ще направи възможно комуникацията с компютър на естествен език.

софтуер(англ. софтуер) Представлява набор от програми, които осигуряват функционирането на компютрите и решаването с тяхна помощ на проблеми от предметни области. Софтуерът (SW) е неразделна част от компютърната система, е логично продължение на технически средства и определя обхвата на компютъра.

Софтуерът на съвременните компютри включва много различни програми, които грубо могат да бъдат разделени на три групи (фиг. 3.1):

1. Системен софтуер (системни програми);

2. Приложен софтуер (приложни програми);

3. Инструментална подкрепа (инструментални системи).

Системен софтуер (SPO) са програми, които контролират работата на компютър и изпълняват различни спомагателни функции, например, управление на компютърни ресурси, създаване на копия на информация, проверка на работоспособността на компютърните устройства, издаване на справочна информация за компютър и др. Те са предназначени за всички категории потребители, се използват за ефективна работа на компютър и потребител, както и за ефективно изпълнение на приложните програми.

Централно място сред системните програми заемат операционните системи (инж. операционна система). Операционна система (OS) е набор от програми, предназначени да контролират зареждането, стартирането и изпълнението на други персонализирани програми, както и за планиране и управление на изчислителни ресурси на компютрите, т.е. контрол на работата на компютъра от момента на включването му до момента на изключване на захранването. Той се зарежда автоматично, когато компютърът е включен, води диалог с потребителя, контролира компютъра, неговите ресурси ( RAM, дисково пространство и др.), стартира други програми за изпълнение и предоставя на потребителя и програмите удобен начинкомуникация - интерфейс - с компютърни устройства. С други думи, операционната система осигурява функционирането и взаимосвързаността на всички компоненти на компютъра, а също така предоставя на потребителя достъп до неговите хардуерни възможности.

Операционната система определя производителността на системата, степента на защита на данните, избора на програми, които могат да се използват на компютъра, и хардуерните изисквания. Примери за ОС са MS DOS, OS / 2, Unix, Windows 9x, Windows XP.

Сервизни системи разширяване на възможностите на операционната система за поддръжка на системата, осигуряване на удобство за потребителя. Тази категория включва системи за поддръжка, обвивки и ОС среди, както и помощни програми.

Системи за поддръжка Представлява набор от компютърен софтуер и хардуер, които извършват контрол, тестване и диагностика и се използват за проверка на функционирането на компютърните устройства и откриване на неизправности по време на работа на компютъра. Те са инструмент за специалисти по експлоатация и ремонт на компютърен хардуер.

За да организирате по-удобен и интуитивен потребителски интерфейс с компютър, използвайте черупки на операционната система - програми, които позволяват на потребителя да извършва действия за управление на компютърни ресурси чрез средства, различни от предоставените от ОС (по-разбираеми и ефективни). Някои от по-популярните скинове са пакетите NortonCommander ( Symantec), FAR (FileandArchivemanageR) ( Е. Рошал).

комунални услуги (комунални услуги, лат. utilitas- полза) са помощни програми, които предоставят на потребителя редица допълнителни услуги за изпълнение на често извършвана работа или повишават удобството и комфорта на работа. Те включват:

Пакетиращи програми (архиватори), които ви позволяват да записвате по-плътно информация на дискове, както и да комбинирате копия на няколко файла в един, т.нар. архивен файл(архив);

· Антивирусни програми, предназначени за предотвратяване на заразяване с компютърни вируси и премахване на последствията от инфекцията;

· Програми за оптимизация и контрол на качеството на дисковото пространство;

· Програми за възстановяване на информация, форматиране, защита на данните;

· Програми за запис на компактдискове;

· Драйвери – програми, които разширяват възможностите на операционната система за управление на входно/изходни устройства, RAM и др. Когато свързвате нови устройства към компютъра, трябва да инсталирате съответните драйвери;

· Комуникационни програми, които организират обмена на информация между компютрите и др.

Някои помощни програми са включени в операционната система, а някои се доставят на пазара като самостоятелни софтуерни продукти, например многофункционалния пакет от помощни програми Norton Utilities ( Symantec).

Приложен софтуер(PPO) е предназначена за решаване на потребителски проблеми. Включва потребителски приложения и пакети за приложения (ПЧП) за различни цели .

Потребителско приложение Всяка програма, която допринася за решаването на проблем в дадена проблемна област. Приложните програми могат да се използват както самостоятелно, така и като част от софтуерни пакети или пакети.

Пакети за приложения (PPP) са специално организирани софтуерни системи, предназначени за обща употреба в конкретна проблемна област и допълнени с подходяща техническа документация. Разграничават се следните видове RFP:

· RFP с общо предназначение- универсални софтуерни продукти, предназначени да автоматизират широк клас потребителски задачи. Те включват:

Текстови редактори(напр. MSWord, WordPerfect, Lexicon);

Процесори за маса(напр. MSExcel, Lotus 1-2-3, QuattroPro);

Системи за динамично представяне(напр. MSPowerPoint, FreelanceGraphics, HarvardGraphics);

Системи за управление на бази данни(напр. MSAccess, Oracle, MSSQLServer, Informix);

Графичен редактор(например CorelDraw, AdobePhotoshop);

Издателски системи(например PageMaker, VenturePublisher);

Проектиране на системи за автоматизация(напр. BPWin, ERWin);

Електронни речници и системи за превод(напр. Prompt, Socrates, Lingvo , Контекст);

OCR системи(например FineReader, CuneiForm).

Системите с общо предназначение често са интегрирани в многокомпонентни пакети за автоматизация на офиса - офис пакети - MicrosoftOffice, StarOffice и др.

· метод-ориентиран RFP, които се основават на прилагането на математически методи за решаване на задачи. Те включват например системи за обработка на математически данни (Mathematica, MathCad, Maple), системи за обработка на статистически данни (Statistica, Stat) .;

· проблемно ориентиран RFPса предназначени за решаване на конкретен проблем в конкретна предметна област. Например информационни и правни системи YurExpert, YurInform; счетоводни и контролни пакети 1C: Accounting, Galaxy, Angelica; в сферата на маркетинга - косатка, MarketingExpert; банкова система STBank;

· интегриран RFPпредставляват колекция от няколко софтуерни продукта, комбинирани в един инструмент. Най-развитите от тях включват текстов редактор, личен мениджър (организатор), електронна таблица, система за управление на база данни, поддръжка на електронна поща, програма за създаване на презентационна графика. Резултатите, получени от отделни подпрограми, могат да бъдат комбинирани в окончателен документ, съдържащ табличен, графичен и текстов материал. Те включват например MSWorks. Интегрираните пакети обикновено съдържат някакъв вид ядро, което предоставя възможността тясно взаимодействиемежду компонентите.

Обикновено приложните софтуерни пакети имат инструменти за персонализиране, които им позволяват да бъдат адаптирани към спецификата на предметната област по време на работа.

ДА СЕ инструментален софтуер включват: системи за програмиране – за разработване на нови програми, например Pascal, BASIC. Те обикновено включват: текстов редакторосигуряване на създаване и редактиране на програми на изходния програмен език (изходни програми), преводач, и библиотеки на подпрограми; инструментални среди за разработка на приложения, например C ++, Delphi, VisualBasic, Java, които включват инструменти за визуално програмиране; симулационни системи , например, симулационната система MatLab, системата за моделиране на бизнес процеси BpWin и бази данни Данни от ErWinдруги.

Преводач(англ. преводач- преводач) е програма за преводач, която преобразува програма от език на високо ниво в програма, състояща се от машинни инструкции. Преводачите са реализирани като компилаториили преводачи,които се различават значително по начина, по който работят.

Компилатор(англ. компилатор- компилатор, колектор) чете цялата програма изцяло, прави своя превод и създава пълна версия на програмата на машинен език, която след това се изпълнява. След компилацията се получава изпълнима програма, по време на изпълнението на която нито едно от двете оригинална програманито компилатора.

Преводач(англ. преводач- интерпретатор, интерпретатор) превежда и изпълнява програмата ред по ред... Програмата, обработена от интерпретатора, трябва да бъде преведена на машинен език всеки път, когато се стартира.

Компилираните програми работят по-бързо, но интерпретираните програми са по-лесни за коригиране и промяна.

Въведение.

Въведение ………………………………………………………………………………………… ...… 1 стр.

Сервизен софтуер (помощни програми). ………………………………………… ... 2 стр.

Програми за поддръжка ……………………………………………………… ..4 стр.

Архивиране …………………………………………………………………………………………… 6 стр.

Антивирусни програми ……………………………………………………………………… 7 стр.

Сервизен софтуер (помощни програми).

Сервизен софтуерТова е набор от софтуерни продукти, които предоставят на потребителя допълнителни услуги при работа с компютър и разширяват възможностите на операционните системи.

По функционалност сервизните инструменти могат да бъдат разделени на:

Подобряване на потребителския интерфейс:

· Защита на данните от унищожаване и неоторизиран достъп;

· Възстановяване на данни;

· Ускоряване на обмена на данни между диска и RAM;

· Архивиране-разархивиране;

· Антивирусни инструменти.

По начин на организация и изпълнение, сервизните инструменти могат да бъдат представени от: обвивки, помощни програми и самостоятелни програми. Разликата между черупки и помощни програми често се изразява само в гъвкавостта на първите и в специализацията на вторите.

Shells предоставят на потребителя качествено нов интерфейс и го освобождават от подробни познания за операцията и командите на ОС. Функциите на повечето обвивки, например семейството на MS-DOS, са насочени към работа с файлове и директории и осигуряват бързо търсенефайлове; създаване, преглед и редактиране на текстови файлове; издаване на информация за местоположението на файловете на дисковете, степента на заетост на дисковото пространство и RAM.

Всички обвивки осигуряват известна степен на защита срещу потребителска грешка, което намалява вероятността от случайно унищожаване на файлове.

Norton Commander е най-популярната обвивка, налична за семейството на MS-DOS.

комунални услуги- програми, използвани за извършване на допълнителни операции по обработка на данни или поддръжка на компютъра.

Най-често използваните помощни програми са за следните цели:

- Програми за архивиране - създайте резервни копияинформация на дискове.

- Антивирусни програми - предназначени за предотвратяване на заразяване с компютърен вирус и премахване на последствията от инфекцията.

- Програмите за опаковане позволяват чрез използването на специални методи„Пакетиране“, компресиране на информация на дискове и комбиниране на копия на няколко файла в един архивен файл. За DOS – PKZIP и ARJ .

- Русификатори, адаптират друга програма за работа с руски букви и текстове (и понякога превеждат нейните менюта и съобщения на руски).

- Програми за деинсталиране на приложения. Много софтуерни пакети съдържат инсталационни програми, но не съдържат инструменти за премахване на тези комплекси. За правилното премахване на софтуерни комплекси се използват програми за деинсталиране на приложения.

- Програмите за оптимизация на диска ви позволяват да осигурите по-бърз достъп до информация на диска, като оптимизирате разположението на данните на диска. Тези програми преместват всички секции от всеки файл една в друга, събират всички файлове в началото на диска и т. н. От програмите за оптимизация е широко използван SpeedDisk .

- Програми за ограничаване на достъпа до данни. В много случаи трябва да защитите компютъра си от нежелани потребители. Програма Нортън DiskLock защита на вашия компютър с парола, предотвратяване на зареждане на компютъра ви от неоторизирани хора, подкана за парола след прекъсване на работата и т.н.

- Програмите за управление на паметта осигуряват по-гъвкаво използване на RAM на компютъра.

- Дисковите кешове ускоряват достъпа до информация на диска, като организират кеш буфер в RAM, който съдържа най-често използваните части от диска.

Помощните програми предоставят на потребителя допълнителни услуги (които не изискват разработването на специални програми), главно за поддръжка на дискове и файлова система.

Помощните програми най-често ви позволяват да изпълнявате следните функции:

· поддръжка на дискове (форматиране, гарантиране на безопасността на информацията, възможността за нейното възстановяване в случай на повреда и др.);

· Обслужващи файлове и директории (подобно на черупките);

· Създаване и актуализиране на архиви;

· Предоставяне на информация за компютърни ресурси, за дисково пространство, за разпределението на RAM между програмите;

· Отпечатване на текст и други файлове в различни режимии формати;

· Защита от компютърни вируси.

От комуналните услуги, които са получили най-голяма популярност, можем да назовем многофункционалния комплекс Norton Utilities.

Програми за поддръжка.

Програмите за поддръжка означаватнабор от софтуерни и хардуерни инструменти за диагностициране и откриване на грешки по време на работа на компютър или изчислителна система като цяло.

Те включват:

· средства за диагностика и тестов контрол на правилната работа на компютъра и отделните му части, в т.ч автоматично търсенегрешки и неизправности с определена локализация в компютъра;

Специални програми за диагностика и контрол на компютърната среда информационна системакато цяло, включително хардуерен и софтуерен контрол, който осъществява автоматична проверкаработоспособността на системата за обработка на данни преди стартиране на изчислителната система в следващата производствена смяна.

Комплекс от програми за поддръжка

Особеностите на състава на компютърния хардуер се вземат предвид от комплекс от програми за поддръжка (MTO). Този комплекс включва програми за настройка, проверка и диагностични тестове.

Програмите за въвеждане в експлоатация осигуряват автономна конфигурация и тестване на отделни компютърни устройства. Обикновено те са функционално независими от програмите на ОС. Тестовите програми за проверка са предназначени за периодични проверки на правилното функциониране на устройствата, например след пускането им в експлоатация. Диагностичните програми се използват, когато е необходимо да се класифицира повредата на оборудването и да се локализира мястото на повредата. Стартирането на работата на тези програми обикновено се извършва от модулите на ОС след отстраняване на повредите и отказите на оборудването за наблюдение.

Скрининг тест – Програмите заемат специално място в CTE. Изпълнението им непосредствено преди изчисленията дава възможност да се гарантира, че техническите средства на системата са в добро работно състояние и следователно да се повиши надеждността на резултатите от обработката на данните.

В IBM PC тези инструменти имат особена структурна и функционална организация... Някои от тези инструменти се съхраняват в ROM на компютъра. Всеки път, когато компютърът се включва и рестартира, неговата предварителна проверка се извършва чрез извършване на тест POST програми(Power On Set Test), състоящ се от повече от дузина отделни програмни фрагменти. Последователността на проверките е следната. Първо, системният блок се проверява за производителност. За да направите това, всички регистри на машината се "нулират" и те се проверяват последователно чрез въвеждане на отделни константи, извършване на прости операции върху тях и сравняване на резултатите с референтни стойности. След това клетките на RAM се проверяват (тестове на RAM, когато системата се рестартира от клавишите ++игнорирано). След това се проверяват стандартните периферни устройства: клавиатура, дискови устройства, дисплей и т.н. В случай на грешки на всяка стъпка от теста се генерират определени звукови сигнали, придружени от подходящи съобщения на екрана на дисплея.

В допълнение към вградените средства за управление, компютърният софтуер включва и автономни средства за управление и диагностика. Броят на такива набори от програми е доста голям и всяка от тях ви позволява да детайлизирате системната информация: определяне на пълната конфигурация на компютъра и характеристиките на отделните му части (тип процесор, наличие на копроцесор, тип дънна платка, видове използвани дискове, количество RAM и неговото разпределение, свързване на допълнителни периферни устройства и др.).

В допълнение към наблюдението на здравето, те могат да отразяват колко ефективно се използват ресурсите и да ги преразпределят.

Всички потребители се опитват да попълнят софтуера на компютъра със спомагателни системни помощни програми. Тези програми не се използват директно в изчислителния процес, но предоставят необходимите и разнообразни услуги при изготвяне на задачи от потребителите. Някои от тези програми могат да бъдат комбинирани в пакети. Широко разпространени са пакети като Norton Utilites, PC Tool Deluxe и др. Примери за такива програми могат да бъдат: програми за архивиране, антивирусни програми, програми за поддръжка на диска (оптимизация на диска, компресиране на диск, откриване на здравето на диска) и др.

Архивиране.

Архиваторе програма, която компресира файл или група файлове в един архивен файл, за да намали техния размер. В този случай не се губи нито малко информация и всеки файл може да бъде извлечен от архива. Какво дава архивирането? Първо, спестява дисково пространство, второ, голямо количество информация може да се прехвърли на флопи диск и трето, възможно е да се изпращат големи файлове по електронна поща.

От началото на 80-те години на 20-ти век, във връзка с масовото производство и въвеждането на персонални компютри (PC), идеята за системна автоматизация на процеса на проектиране стана практически осъществима за проектантски организации от всякакъв мащаб: от голям институт към частен офис. От една страна, концепцията за CAD стана по-опростена и често се свързва с конкретна компютърна програма. От друга страна, проектирането на сложни технически обекти е възможно само в рамките на CAD като организационна и техническа система, която се основава на целия потенциал на информационните технологии.

CAD софтуерните инструменти се класифицират като единство от следните компоненти: технически, софтуерни, математически, методологически, информационни и организационни.

2.1. Хардуер и софтуер

Техническа поддръжкае съвкупност от технически средства, с които те събират, обработват, съхраняват, трансформират и прехвърлят данни, свързани с обекта на проектиране.

Основата на техническата поддръжка се състои от компютърна техника и преди всичко това е персонален компютър.

Стандартната конфигурация на компютъра е добре известна (виж фиг. 2.1):

· системен блок, състоящ се от процесор, RAM, захранване, твърд диск, други устройства за съхранение на данни, портове за свързване на периферни устройства;

· клавиатура за въвеждане на информация;

· Монитор за показване на информация;

· мишка за удобство на диалога "човек-компютър".

Ориз. 2.1. Персонален компютър със стандартна конфигурация

Концепцията за периферни устройства включва широка гама от технически средства. На първо място, това са инструменти за събиране и обработка на данни за проектиране. Те включват електронно геодезическо оборудване (тахеометри, сателитни навигационни системи, лазерни скенери и др.), което или работи директно под контрола на компютри, или предава данни от измерванията под формата на компютърни файлове. По-подробна информация за техническите средства за инженерни проучвания е дадена в гл. 4.

Ако първоначалната информация за проектирания път е представена под формата на таблетки с топографски планове, тогава за преобразуване на информация от хартиен в електронен вид използвайте скенери(виж фигура 2.2, а) . Има скенери от ролка до ролка или плоски скенери. Точността на сканиране на последното е значително по-висока и може да достигне 12000 dpi (dots per inch - точки на инч). Когато става въпрос за проектиране на сложни технически обекти, те използват широкоформатни инженерни скенери A 0 (A 1).

Изходната графична информация за обекта на проектиране (чертежи) също се отпечатва на широкоформатни плотери. Чрез метод на подаване на хартия плотерикато скенери, има ролки (фигура 2.2, б) или плоски. По метода на нанасяне на оцветителя - лазерен или мастиленоструен. Въпросът какъв трябва да бъде инженерният чертеж, черно-бял или цветен, наскоро беше недвусмислено решен в полза на цвета. Първо, с оглед на значителния напредък в областта на цветния печат, който стана малко по-скъп от черно-белия. Второ, цветът носи допълнителна информация за проектирания обект и помага за повишаване на ефективността на визуалния анализ на такива чертежи.

ФОРМА \ * ФОРМАТ НА СЛИВАНЕ

Ориз. 2.2. а) Ролен скенер; б) Ролка на плотера

Компютърните периферни устройства включват също цифрови фото и видео устройства, които сега се използват широко при събирането на първоначални данни за проектиране на пътища.

За организиране на колективна работа по проект и за бърз обмен на информация компютрите се комбинират в локални (интранет) и глобални (интернет) мрежи, чиито технически компоненти са сървъри, мрежови карти, модеми, оптични мрежи и др.

софтуер CAD се подразделя на в цялата системаи прилаган.

Системният софтуер включва преди всичко операционни системи (ОС), които контролират всички процеси в компютрите. Появата и еволюцията на ОС протича паралелно с развитието на самите компютри. Ако създаването на първия персонален компютър е свързано с фирма IBM(www. ibm. com ), тогава се появи първата масова ОС за този компютър от компанията Microsoft( www. microsoft. com) и беше извикан ГОСПОЖИЦА- DOS.

14-годишен еволюционен път (от 1981 до 1995 г.) ГОСПОЖИЦА- DOSверсии 1.0-7.0 допринесоха за въвеждането на компютрите от решаването на тесни инженерни проблеми до тяхното повсеместно използване във всички сфери на живота.

От началото на 90-те години за замяна ГОСПОЖИЦА- DOSидва Windows(от англ. - прозорци) също от фирмата Microsoftкойто ви позволява да работите с няколко програми (прозорци) едновременно, като лесно превключвате между тях, без да е необходимо да затваряте и рестартирате отделни програми.В началния етап на развитие Windowsслужи като графичен интерфейсза ГОСПОЖИЦА- DOS.

С изход Windows 3.1 (1992) тази операционна система е асоциирана като независима, способна да работи с повече от 640 kb RAM, с мащабируеми шрифтове TrueType.

Завършва през 1993г WindowsNT(съкратено от Нова технология - нова технология) беше добре приет от разработчиците поради повишената си сигурност, стабилност и напреднал API-интерфейс Печеля32 което улеснява съставянето на мощни програми.

Излиза през 1995 г Windows95 - най-удобната за потребителя версия Windows, за чиято инсталация не е необходимо да инсталирате предварително DOS; външният му вид прави компютъра по-достъпен за масовия потребител. Windows 95 има вграден набор от протоколи TCP/ IPи дълги имена на файлове са разрешени.

Windows 98 (1998) - последна версия Windowsбазирано на старото ядро, функциониращо върху основата DOS... Система Windows 98 интегриран с браузъра интернетизследовател 4 и е съвместим с множество нови хардуерни стандарти, включително USB портове. Последващи Версии на Windowsразработен на базата на NT ядрото.

В момента (от 2001 г.) повечето от приложните програми, включително CAD, работят под контрола на операционната система. ГОСПОЖИЦАWindowsXP(от англ. eXPerience - опит).

Нов проблемно-ориентиран интерфейс ГОСПОЖИЦАWindowsXPпозволява в най-кратки срокове да овладеят принципите на работа с операционната система, дори и на тези потребители, които никога преди не са се сблъсквали със системи от семейството Windows... Прилага се в WindowsXPмодерните уеб технологии отварят възможността за обмен на текст и гласови съобщения, създаване на уеб проекти с различни нива на сложност и споделяне на приложения не само в локална мрежано и в интернет.

Условният софтуер за цялата система включва ГОСПОЖИЦАофис, редица приложения от които (текстов редактор Word, електронни таблици Excel) са станали де факто стандарти в техния клас програми. Почти всички CAD системи, които генерират текстови документи като изходни данни, правят това в средата ГОСПОЖИЦАWord, а табличните форми - в средата ГОСПОЖИЦАExcel.

ДА СЕ приложни програми, освен самите CAD, включват: векторизатори; програми за обработка на геодезически данни, данни от дистанционно наблюдение; системи за управление на бази данни (СУБД);системи за управление на проектната документация (PDMS) и др.

Последните от изброените (SDPKD) са изключително важни в работата на проектантските организации, тъй като до голяма степен осигуряват функционирането на системите за контрол на качеството при производството на дизайнерски продукти.

От многото програми в този клас, най-пълно функционалната система е КупонПЛЮС(разработчик - Lotsiya Soft company, Москва, www. лосия. com ).

КупонПЛЮСе професионална система, изградена в архитектура "клиент-сървър", базирана на тип СУБД Оракул, ГОСПОЖИЦАSQL- Сървър, Sybaseи се характеризира с надеждност, производителност, мащабируемост и сигурност.

Ориз. 2.3. Система за управление на документи Party PLUS

Системата съдържа защитен архив от документи, както и вградени инструменти за безплатно и предварително дефинирано маршрутизиране на документи, работни места и управление на бизнес процесите. Системата поддържа режима на паралелна колективна работа на различни групи потребители и осигурява управление на цялата информация, свързана с проекта, което позволява на служителите на проектантската организация не само да имат достъп до описанието на проекта, но и да управляват информация за този проект.

Ако предприятието има няколко географски разпределени дизайнерски отдела, тогава се използва КупонПЛЮСможете да организирате взаимодействие с отстранени грешки между отдалечени отдели, когато работите по множество проекти.

КупонПЛЮСима функцията да поддържа историята на всички инженерни промени в структурата на проекта, възможността да сравнява текущото състояние със състоянието за всяка дата. Има инструменти за поддръжка на многовариантно проектиране със съхранение на опции, които не са включени в основния проект, инструменти за поддръжка на работа с версии на документи. Възможно е да се задават аналози или свързани елементи за елемент от проекта, да се групират елементи по различни критерии.

Система КупонПЛЮСе универсален, максимално гъвкав за решаване на проблеми в различни отрасли на инженерството, включително пътната индустрия, и е фокусиран върху работа на равни начала с различни CAD системи.

2.2. Математическо и методическо осигуряване

Математически софтуерПредставлява набор от аналитични и числени методи, математически модели и алгоритми за извършване на проектни процедури. Използването на определени методи зависи от нивото на разработка на CAD, свойствата на проектните обекти и естеството на решаваните задачи.

В началния етап на разработката на CAD бяха изпълнени алгоритмите на ръчните методи за проектиране. Това допринесе за намаляване на времето за проектиране, но качеството на дизайнерските решения практически не се подобри.

Първата работа в областта на оптимизирането на дизайнерските решения започва през 70-те години и е свързана преди всичко с проектирането на надлъжен профил. Работите на Е. Л. Филщайн и неговия метод на "гранични итерации", В. И. Струченков и неговия метод на "градиентна проекция" установяват позицията на проектната линия на надлъжния профил, като се отчита минимизирането на обема на земните работи. Още на този етап беше необходимо да се изостави представянето на линията на проекта под формата на последователност от прави линии и кръгови дъги и да се премине към модела на линията на проекта под формата на счупена линия (линеен сплайн). Тези методи обаче не повлияха на общите (основни) принципи на заснемане и проектиране на магистрали.

Преходът през 90-те години към системна автоматизация на пътното проектиране на базата на цифрови модели на терен доведе до значителна промяна в цялата технология на проектирането и проучването.

В периода на „ръчно” проектиране на магистрали се извършваха геодезически проучвания по метода „пикет”. Същността на този метод се състои в следните етапи на работа:

· Полево трасиране на пътя. В този случай тангенциалният ход на трасето е същевременно и основното трасе за всички последващи изравнителни работи, както на етапа на проучване, така и на етапа на строителство.

· Планирано височинно закрепване на трасето с пътни маркери и ъглови стълбове.

· Заснемане на пикет покрай магистралата. Счупени и фиксирани са не само точките на пикет, но и положителни (характерни) точки, свързани с релефни пукнатини, пресичане на водни потоци, комунални услуги и пътища.

· Двойно надлъжно геометрично подравняване на пътя според получения пикет.

· Проучване на напречното сечение. При позициониране покрай пътя напречните сечения се поставят едновременно във всички точки и плюс точки. На прави участъци от трасето напречните сечения се разделят перпендикулярно на оста на пътя, а на криволинейни - перпендикулярно на допирателната към трасето. Дължината на напречното сечение се приема така, че земната основа с всички нейни конструктивни елементи да е разположена в нея.

Проучването на напречните сечения се извършва за изграждане на надлъжни и напречни профили по приетото трасе за последващо проектиране на земната основа, организация на повърхностна дренажна система, изчисляване на обема на земните работи и изготвяне на проектна документация.

Както следва от горното, с метода на изследване "пикет", промяната на позицията на трасето и следователно на всички други прогнози на етапа на проектиране не е възможна. По този начин творческото начало на проектантската дейност с този метод е ограничено поради предварително определеното положение на пътното трасе, което значително влияе върху качеството на крайните проектни решения. Имайте предвид също, че в полеви условияпроследявайки, при липсата на компютърни технологии, инженерът по проучването се ограничи до елементарна схема за закръгляване на маршрута от типа "клотоида-кръгова крива-клотоида", която може да бъде разбита според съответните таблици за разбивки.

Съвсем различна перспектива се отваря от метода на пътното заснемане "без пикет", чието приоритетно приложение стана възможно благодарение на постиженията на електронната тахеометрия и компютърните технологии.

Изследването по този метод е както следва:

· В лентата от възможни проектни решения, определени на етапа на предварително проектиране, се полага и фиксира основното трасе (мрежа от проходи).

· Извършва се тахеометрично изследване на вариационната лента. В същото време се осигурява висока производителност на работата, тъй като всички измервания, необходими за определяне на пространствените координати на точките на проучване на терена, се извършват по сложен начин с помощта на едно геодезическо устройство - тахеометър.

· Цифров модел на терена се чете от електронна тотална станция в компютър, който е в основата на всички последващи процедури за проектиране.

Имайте предвид, че при метода на проучване „без пикет“ местоположението на маршрута се определя не на етапа на проучването, а на етапа на проектиране (в офис условия). Това дава възможност да се променя местоположението на маршрута на почти всеки етап от проектирането, да се използват най-модерните математически методи, включително оптимизация, за установяване на местоположението на маршрута и неговото описание.

Като се има предвид триизмерната природа на DTM и повърхностите, които генерира, се появява уникална възможност за пространствено трасиране на пътя. Понастоящем методологията и алгоритмите за пространствено трасиране са успешно разработени в рамките на CAD и скоро трябва да попълнят арсенала от модерни технологии за практика на пътно проектиране.

От многото методи на изчислителна математика, които станаха достъпни в контекста на системната автоматизация проектантска работа, нека се съсредоточим върху сплайните и кривите на Безие, използвани при автоматизирано трасиране на пътя в план и надлъжен профил.

Интерполационни сплайни.Както знаете, терминът "шпон" идва от името на инструмент за рисуване - тънка метална или дървена линийка, която се огъва така, че да преминава през зададени точки (x i, y i= е(x i)).

Тогава сплайнът в равновесно положение приема форма, която минимизира потенциалната му енергия. И в теорията на гредите се установява, че тази енергия е пропорционална на интеграла по дължината на дъгата от квадрата на кривината на сплайна:

при условия С(x i) = y i.

Ориз. 2.4. Очертания на сплайн като математически аналог на линийка

Сплайните могат да бъдат определени по 2 начина: въз основа на взаимно съгласие прости функциии от решението на проблема с минимизирането.

Сплайновете, определени по първия метод, включват интерполационни сплайни, които са необходими за аналитичното представяне на дискретно дадена информация.

Изглаждащите сплайни най-често се дефинират въз основа на 2-ри метод. Именно изглаждащите сплайни трябва да намерят най-широко приложение за оптимизиране на онези дизайнерски решения, които в началния етап на разглеждане по правило са приблизителни.

В дизайнерската практика по правило се използват сплайни от 1-ва и 3-та степен. Сплайните от 1-ва степен (линейни) служат, първо, добра и достъпна илюстрация за разбиране на процесите на конструиране на сплайн алгоритми, и второ, те са достатъчни за описване на геометрични елементи на пътища, представени като начупени линии (главни и тангенциални проходи, надлъжни и напречни земни профили и др.).

Сплайни от 1-ва степен.Сплайновете от 1-ва степен (прекъснати линии) са достатъчно прости за разбиране и в същото време отразяват основните свойства на сплайн функциите. От математическа гледна точка сплайнът от 1-ва степен е непрекъсната функция на парчета, на всеки сегмент, описан с уравнение от вида:

г= a i+ b i x, (2.2)

където и- номер на разглеждания интервал между интерполационните възлиx i и x i + 1 .

Както се вижда от формула (2.2), на елементарен интервал формата на уравнението не се различава от общоприетия израз на права линия. Най-общо уравнението на прекъсната линия (сплайн от 1-ва степен) в матрична форма може да се запише като:

(2.3)

Тази система линейни уравненияне изисква съвместно решение и се разлага на решения на всяко уравнение поотделно. Сплайн, чието решение е свързано с изчисляването на подсистеми с малка размерност, в този случай - уравнения от първи ред, ще се нарича локален.

Интерполационният сплайн от 1-ва степен е полилиния, минаваща през точките (x i, y i). За агрегата x i(i = 0, 1,… ,н) в интервала [ а, б] в този случай условието x i 1.

Използвайки полинома на Лагранж, можете да начертаете сплайн за интервала аз -(i + 1):

(2.4)

Обозначаване С 1 (х)ще се разбира като сплайн функция от първа степен. В противен случай уравнение (2.4) може да се запише:

(2.5)

Ако приемем за формата на уравнения (2.2) и (2.5) съвпада. За да изградите алгоритъм и да съставите процедура за конструиране и изчисляване на сплайн, трябва да запомните само 2 н+2 числа.

Сплайни от 3-та степен.Сплайните от 3-та степен (кубични) са късче непрекъсната (непрекъснатост на 1-ва и 2-ра производни) функция, състояща се от сегменти от кубични параболи.

В момента има много алгоритми за конструиране и изчисляване на кубични сплайни на компютър, което се дължи на широкото им използване при решаване на технически проблеми, свързани с интерполацията на криви и повърхности.

При решаване на задачата се намират между n възли н–1 фрагменти от кубични криви, а кубичната крива от своя страна се определя от 4 параметъра. Тъй като стойността на функцията и 1-ва, 2-ра производни ( X с, х¢ с, х² с) са непрекъснати във всички ( н–2) -ти вътрешни възли, тогава имаме 3 ( н–2) условия. На възли X си= X iса наложени n повече условия X с... Следователно получаваме 4 н–6 условия. За недвусмислено определение на сплайн са необходими още две условия, които обикновено се свързват с т. нар. гранични (гранични) условия. Например, често се приема просто. В този случай получаваме необходимия брой условия за определяне на естествения сплайн във формата:

Недостатъкът на този сплайн е, че той няма способността да променя формата си в сечението между две твърдо фиксирани точки на интерполация. Само чрез преместване на една от точките на интерполация можете да постигнете известна промяна във формата на сплайн кривата. Освен това, поради факта, че кубичният интерполационен сплайн принадлежи към нелокалните апроксимационни методи, неговите стойности в точки, които не съвпадат с възлите на мрежата Δ: а= х 0 x N = б, зависят от целия набор от количества f i = е(x i), и= 0, 1 ,…, н, а също и върху стойностите на граничните условия в точките а, б; следователно, желаният ефект от преоформяне на сплайн кривата в една точка от интервала на интерполация може да бъде припокрит от нежелани промени в останалата част от сегмента.

Въпреки това са известни методи за справяне с това неприятно явление. Това е, първо, използването на локални интерполации от ермитов тип, за които стойността на сплайна в интервала между възлите на мрежата зависи от стойностите на функцията и нейните производни само от някаква околност на този интервал.

Второ, има рационална сплайн интерполация. Запазвайки едно от най-важните свойства на кубичната сплайн интерполация - простота и ефективност на внедряването на компютър - рационалните сплайни имат способността да апроксимират функции с големи градиенти или точки на прекъсване, като същевременно елиминират осцилациите, присъщи на конвенционалния кубичен сплайн.

Рационалната сплайн функция е функция С(х), което на всеки интервал на интерполация [ x i, x i+1] се записва като

(2.7)

където t =(x-x i)/ h i, h i = xi + 1 - x i,p i,q i- дадени числа, -1 p i,q i и в същото време е непрекъснат заедно с първата и втората си производни.

От израз (2.7) се вижда, че при p i = q i = 0, i = 0, 1,…, н-1, рационалният сплайн става правилен кубичен сплайн. Освен това можем да приемем, че сплайнът от първа степен също е частен случай на кубичен сплайн, тъй като за всички p i, q i -> ∞,i = 0, 1,…, н–1, справедливо С(х)–> f i(1– T)+ f i +1 T,хÎ [x i,x i +1 ].

По този начин може да се очаква, че при използване на рационални сплайни чрез подходящ избор на свободните параметри p i, q iвисока точност на апроксимацията се постига в области с достатъчна гладкост на интерполираната функция, а в области с големи градиенти са задоволени изискванията от качествен характер - изпъкналост и монотонност.

Използването на рационална сплайн функция ви позволява да опишете песен с еднаква зависимост, възможно най-близка до пистата, дефинирана от традиционните елементи. Промяна на стойностите на коефициентите п ии q i,има възможност за пълна имитация чрез сплайн функция на традиционни елементи от плана на маршрута (права линия, кръгова крива, клотоида).

„Слабата“ точка при обосноваването на интерполационните сплайни като универсален математически апарат за проследяване на магистрали е предположението (условието), че интерполационните възли са зададени от дизайнера правилно и не могат да бъдат коригирани при изчисляване на стойностите на самия сплайн.

Нека анализираме как на практика се задава местоположението на възлите?

Ако трасето се извършва въз основа на карта или топографски план, тогава се начертава скица на пътя, който според дизайнера е най-целесъобразен при дадените условия, "на ръка" или с помощта на механични устройства. Освен това на линията на скица се фиксират интерполационните възли и се измерват техните координати. В същото време няма строго формализирани алгоритми за определяне на местоположението на възлите, има само редица практически съвети. По-специално: честото подреждане на възлите води до колебания на кривината на такъв сплайн поради неизбежната грешка при заснемане на координатите на интерполационните възли; рядкото им местоположение причинява значителни отклонения на маршрута на сплайна от линията на скица, която го генерира.

Ако трасирането се извършва въз основа на материали от полеви проучвания, тогава възлите на сплайн интерполация в този случай са точки на изследване на цифровия модел на терена и грешката при установяване на техните координати е още по-очевидна поради наличието на произволни и систематични грешки.

Добрата апроксимация на маршрута на сплайна към версията на скицата и в същото време неговата достатъчна гладкост (гладкост) може да се постигне като правило само с многократно интуитивно регулиране на интерполационните възли от дизайнера.

От това следва, че интерполационните сплайни не са математически апарат за оптимално трасиране, а само удобен и в много проблеми изключително ефективен инструментариум за компютърна обработка на скицирани проектни решения. Качеството на такива решения значително зависи от квалификацията на дизайнера.

От горните съображения следва, че формулирането на проблема за трасиране, базирано на сплайн, трябва да приеме следното: интерполационните възли на маршрута на скицата, а в случай на реконструкция - оригиналния маршрут, се задават приблизително (с толеранс) и тяхното точно местоположение се изчислява според определени модели, които отчитат редица основни целисамия процес на проследяване. В математическа терминология този проблем може да се припише на проблемите на поколението геометрични фигуриспоред техните груби (приблизителни) описания или проблеми с изглаждането.

Изглаждащи сплайни.Като математически апарат за решаване на проблема с проследяването на пътищата се използват изглаждащи сплайни, които минимизират функционалността на формата:

при ограничения, напр.

Във функционалния запис q = 1, 2; С(x i) - сплайн; r и- коефициент на тежест на интерполационния възел; е 0 (x i) Е началната апроксимационна функция.

Ограниченията могат да бъдат най-различни и при трасето на пътя това са: ограничения за допустимия радиус, посоката на коловоза в план и наклона в надлъжния профил и т.н. "гранични условия" трябва да се добавят в точки х 0 = а,x n =босигуряване на уникалност на конструкцията на сплайна. Например, това могат да бъдат условията на дадената начална и крайна посока на проектирания участък от трасето. С¢ (х а), С¢ (х б).

От формата на записване на съвместните условия (2.8) - (2.10) следва, че това е условна оптимизационна задача.

Условието (2.9) ви позволява да изместите интерполационните възли в посочения вариационен коридор според посочения алгоритъм. Завършването на процеса на итеративна оптимизация се обозначава с изпълнението на условие (2.10) и означава, че при всяка следваща итеративна стъпка изместването на нито един от възлите не надвишава стойността д.

Ако е в състояние (2.9) ди= 0, тогава отново стигаме до концепцията за интерполационни сплайни. От тук става очевидно, че интерполационните сплайни са само специален случай на изглаждащи сплайни.

Изборът на изглаждащи сплайни за по-нататъшно подробно разглеждане само под формата на алгебрични полиноми и само от 1-ва и 3-та степен от цялото разнообразие се дължи на факта, че това са най-простите сплайни в компютърна реализация и в същото време имат достатъчни апроксимативни свойства за описване на очертанията и нейния диференциален анализ. При сплайни от 1-ва степен този анализ (1-ва и 2-ра производни) може да се извърши под формата на отделни разлики, а при сплайнове от 3-та степен - чрез директно диференциране на функцията.

Функционалният (2.8) добре симулира задачата за проследяване на пътищата при реконструкцията им, която се състои в постигане на минимално отклонение на проектираното трасе от съществуващото, при едновременно условие за наклон и кривина в надлъжния профил, и за кривината и скорост на увеличаване на кривината в плана според изискванията на SNiP за тази категория път. Минималното отклонение се постига чрез втория член, а условията за кривина и наклон се постигат благодарение на първия член на функционала (2.8).

При съвместното минимизиране на два члена съотношението между тях се регулира от тегловните коефициенти r i, който трябва да бъде нормализиран по определен начин.

Разгледайте възможностите за оптимизация на функционал (2.8) в ред на нарастваща сложност.

Вторият член на функционала

е известен като метод на най-малките квадрати и е функция н+ 1-ва променлива С(x i), i = 0, 1,…, н... В този случай минимизирането на последното се разлага до минимизиране на отделните термини независимо за всяка променлива.

В случай на сплайни от първа степен, първият член на функционала (2.8) ще бъде записан като

.(2.12)

Помислете за линейна апроксимация на функционалността на дължината на дъгата на кривата

(тук се приема, че | С`(х) | малцина). Очевидно решението на задачата за минимизиране на функционала (2.13) съвпада с решението на линеаризираната задача за намиране на елемент с минимална дължина. Полученото решение често се нарича сплайн в изпъкнал набор.

След заместване на първата производна на сплайна, която в този случай съвпада с разделената разлика, тя ще приеме формата

(2.14)

където h i= x i +1 –x i.

Диференцирайте по променлива С(x i) и добавете два последователни члена на уравнението, съдържащи това неизвестно:

Приравняване на получената сума към нула и изразяване на неизвестното С(x i), получаваме

Тук знакът "=" представлява оператора за присвояване. Ако приемем стъпката на интерполация униформена, т.е h i =const, то процесът на оптимизация (итерации стъпка по стъпка) в графичната интерпретация ще бъде доста ясен (фиг. 3.10).

Бързото сближаване на итерационния процес дава възможност да се препоръча този метод за предварително разработване на проектни решения за проектната линия на надлъжния профил. В този случай радиусът на кривината и наклонът на линията на проекта могат да се контролират чрез начертаване на първото и второто подразделение.

Ориз. 2.5. Графична интерпретация на изглаждане на линейни сплайни

Съвместното разглеждане на сбора от функционали (2.12) и (2.14) ни дава рекурсивна формула за оптимизация:

Сходимостта на итерационния процес тук, в сравнение с формула (2.17), е по-ниска и по същество зависи от стойността r и... Коефициент на тегло r иви позволява да забавите или ускорите процеса на итерация в отделни точки (възли) и може, например, за проектна линия, да служи като средство за отчитане на обема или разходите за издигане на подземна основа (пътни работи) на участък на единична дължина.

Помислете за първия член на функционала (2.8), приложен към кубичните сплайни:

По подобен начин решението на проблема със сплайна в изпъкнало множество описва (в линеаризирана настройка) позицията, заета от еластичния прът в ограничителния коридор. При замяна на втората производна с втората разделена разлика тази функционалностще приеме формата:

където С¢ (х а), С¢ (х б) Е едно от възможните гранични условия за кубичен сплайн. По отношение на линията на проекта, това е наклонът в началния ( х а) и окончателен ( х б) точки от проектирания пътен участък.

Диференцирането и сумирането на уравненията ще ни даде съответните формули за повторение, които са подробно описани в специализираната литература.

Проектирането на пътните криви в плана по класическата схема "клотоида - кръгова крива - клотоида" е достатъчно обосновано от теоретична гледна точка, но на практика такава схема има много недостатъци и неудобства. Без да навлизаме в тяхната същност, отбелязваме, че ако приложим някаква функция, която до известна степен би могла да симулира сама класическата схема (композитната крива), то от гледна точка на удобството на алгоритмизацията и организацията на „инженер-компютър“ диалог, това би било достатъчно ефективно.

Криви на Безие.През 1970г. Пиер Безие (френски математик) подбра компонентите на параметричния кубичен полином по такъв начин, че физическото им значение стана много ясно и много подходящо за решаване на много приложни задачи, включително за целите на проектиране на пътища по принципа на "тангенциално трасиране" .

Формула на Безие за кубичен полином ( н= 3) има следния вид.

Нека бъде r i = , и= 0, 1, 2, 3, след това за 0 ≤ t ≤ 1:

или в матрична форма:

Матрица Мсе нарича базисна матрица на кубична крива на Безие.

Кривата на Безие минава през точки r 0 и r 3, има допирателна в точката r 0 насочен далеч от r 0 до r 1 и допирателната в точката r 3 насочени от r 2 до r 3 .

Директен Р 0 Р 1 , Р 1 Р 2 и Р 2 Р 3 образуват фигура, наречена характеристична (дефинираща) полилиния, която предопределя очертанията на кривата на Безие (фиг. 2.6).

За да начертаете крива, задайте точки Р 0 и Р 3, през която трябва да премине кривата, след това върху желаните допирателни към тази крива в точки Р 0 и Р 3 зададени точки Р 1 и Р 2. Промяна на дължините на сегментите Р 0 Р 1 и Р 2 Р 3 променят формата на кривата, придавайки й желаната форма.

Ориз. 2.6. Сегмент на кубична крива на Безие

Основната контролируема величина при проектиране на хоризонтални криви е радиусът на кривината. За да изчислите радиуса на кривината във всяка точка от кривата, трябва да знаете стойностите на първата и втората производни на радиус вектора на точката. За кубична крива на Безие първата и втората производни се изчисляват с помощта на формулите по-долу:

Тогава кривината (реципрочната стойност на радиуса на кривината) се изчислява по формулата:

В допълнение към кривата на Безие от 3-ти порядък (кубична) за проследяване на пътя е възможно да се използват и кривите на Безие от 2-ри, 4-ти и 5-ти порядък. Съответните формули за изчисляване на радиус векторите (и техните производни) за тези криви са дадени по-долу.

Крива на Безие от 2-ри порядък:

Крива на Безие от 4-ти порядък:

Крива на Безие от 5-ти порядък:

Обединението на елементарните криви на Безие γ (1), γ (2), ..., γ ( л) за което крайната точка на кривата γ ( и) , и= 1, 2,…, л - 1, съвпада с началната точка на кривата γ ( и+1), получавате съставна крива на Безие. Ако всяка крива γ ( и) се дава от параметрично уравнение от вида

r = r (и) (T), 0 ≤ T≤ 1,

тогава това условие се записва по следния начин:

r (и) (1) = r (и +1) (0), и= 1, 2,…, л–1.

По-специално, за допирателната към сложна крива на Безие, дефинирана от набор от точки П 0 , П 1 , …, П м , променя се непрекъснато по тази крива, е необходимо тройките на върховете П 3 и -1 , П 3 и, П 3 и +1 (и≥ 1) бяха колинеарни, тоест бяха колинеарни (виж фиг. 2.7).

Ориз. 2.7. Композитна кубична крива на Безие

Пространствени криви на Безие. По-горе, в разсъжденията за кривите на Безие, ние разбрахме плоското местоположение на контролните точки на пистата и съответно разгледахме представянето само на плоски криви. В общия случай референтните точки на характеристичната полилиния на Безие се дават от точките на триизмерното пространство P i(x i, y i, z i), и= 0, 1 ,…, м.

Тогава пространствената крива на Безие на степен мсе определя от уравнение, което има следния вид:

където са полиномите на Бернщайн.

Матричната нотация на параметричните уравнения, описващи пространствената крива на Безие, е както следва:

0≤ T ≤ 1,

За по-подробно представяне на пространственото трасиране на пътя вижте гл. 5.

Методическо подпомагане - набор от учебни материали, които допринасят за функционирането на CAD.

Професионалните CAD системи по правило имат методическа поддръжка под формата на " Справочници"на хартиен носител. Главното меню на такива системи съдържа и раздел Help (Помощ), който предоставя описание на основните процедури за проектиране.

В процеса на работа с CAD се натрупва опит в рационалното разработване на дизайнерски решения, базирани на целия набор от системни инструменти. Този опит, като правило, се представя под формата на "Практически ръководства (ръководства)" и допринася за повишаване на ефективността и качеството на инженерната работа.

2.3. Информационна и организационна подкрепа

Информационна поддръжкаПредставлява набор от инструменти и методи за изграждане на информационна база за целите на проектиране.

Информационната поддръжка включва: държавни стандарти (GOST), строителни норми (SN), строителни норми и разпоредби (SNiP), ведомствени строителни норми (VSN), стандартни дизайнерски решения за конструкции и елементи на магистрали. Всички горепосочени нормативни и информационни материали съществуват на хартиен носител или под формата на електронни копия.

Друга част от информационната поддръжка съществува само в електронен вид и е неразделна част от CAD системата. Това са библиотеки от конвенционални символи (виж фиг. 2.8), класификатори и кодове, шаблони на типични елементи като част от графичните алгоритми.

Ориз. 2.8. Библиотечен символ за топографски план

В процеса на проектиране се използва и информация от регионален характер. Включва информация от метеорологичен и екологичен характер, данни за релефа и геоложкия строеж на района, информация за местоположението на кариери от почвени и каменни материали и др.

Според друга класификация информацията може да бъде разделена на входна, междинна и изходяща. Вход - набор от входни данни, необходими за приемане дизайнерско решение... Междинен - ​​получен по-рано в резултат на решаване на едни проблеми и използван за решаване на други, но не и крайните резултати от решаването на проблеми. Изход - получен в резултат на решаване на проблеми и предназначен за директно използване в дизайна.

Организационна подкрепае набор от организационни и технически мерки, насочени към подобряване на ефективността на функционирането на CAD. Те включват: промяна на организационната структура на проектантската организация, нейните отдели и подразделения; преразпределение на функциите между отделите; промени в технологията на проектно-изследователската работа и персонала на персонала, повишаване на квалификацията на проектантите в областта на CAD, организация и функциониране на системи за управление на качеството на проектантски продукти на базата на международни стандарти ISO 9001:2000.

• обратно
• Напред