• Радченко Глеб Игоревич
  • 2009
  • 16

Сервисно ориентированный подход к использованию систем инженерного проектирования и анализа в распределенных вычислительных средах автореферат диссертации для написания диплома, курсовой работы, тема для доклада и реферата

Сервисно ориентированный подход к использованию систем инженерного проектирования и анализа в распределенных вычислительных средах - темы дипломов, курсовиков, рефератов и докладов Ознакомиться с текстом работы
Специальность ВАК РФ: 05.13.11 — Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей
  • Реферун рекомендует следующие темы дипломов:
  • Инженерное проектирование в распределенных вычислительных средах
  • Системы совместного проектирования
  • Распределенная оптимизация инженерных систем
  • Реферун советует написать курсовую работу на тему:
  • Потоки задач в инженерном проектировании
  • Внедрение инженерных систем в распределенные среды
  • Основные концепции технологии
  • Реферун советует написать реферат на тему:
  • Задача инженерного моделирования
  • Распределенный виртуальный испытательный стенд
  • Организация работ в системе
  • Реферун предлагает написать доклад на тему:
  • Параметрические модели производительности Грид
  • Метрики, зависящие от объема работы
  • Взаимодействие компонентов системы
  • Анализ соответствия разработанного решения основным тенденциям развития инструментария е-Быепсе
  • Встраивание интеллектуальной платформы управления композитными приложениями в программный комплекс
  • Анализ составляющих накладных расходов на управление композитными
Поделиться с друзьями:

Выдержки из автореферата диссертации Радченко Глеб Игоревич, 2009, 05.13.11 — Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

Актуальность темы. Системы компьютерного проектирования (CAE -Computer Aided Engineering), ориентированные на разработку сложных технологических процессов, конструкций, и материалов, являются сегодня одним из ключевых факторов обеспечения конкурентоспособности любого высокотехнологического производства. Использование таких систем дает возможность проводить виртуальные эксперименты, которые в реальности выполнить затруднительно или невозможно. Это позволяет значительно повысить точность анализа вариантов проектных решений и в десятки раз сократить путь от генерации идеи до ее воплощения в реальном промышленном производстве.

Точность результатов компьютерного моделирования во многом зависит от степени детализации сеток, используемых для проведения вычислительных экспериментов. На сегодняшний день, постоянно возрастает вычислительная сложность задач инженерного проектирования, и требуются значительные вычислительные ресурсы для выполнения инженерного моделирования. Решение этой проблемы заключается в использовании многопроцессорных систем.

Процесс решения задач инженерного проектирования с использованием суперкомпьютерных ресурсов для рядового пользователя сопряжен с определенными трудностями. С одной стороны, от него требуется наличие специфических знаний, умений и навыков в области высокопроизводительных вычислений. С другой стороны, для решения задач инженерного проектирования пользователю требуется изучить интерфейс и особенности работы всех программных компонентов, входящих в технологический цикл решения задачи. Все эти факторы затрудняют широкое внедрение систем компьютерного инженерного проектирования в практику НИОКР.

Рациональной альтернативой созданию собственного суперкомпьютерного центра является аренда вычислительных и программных ресурсов в режиме удаленного доступа у центров коллективного пользования, функционирующих при крупных университетах, академических институтах и других организациях. Однако при этом возникает целый комплекс проблем, связанных с обеспечением безопасности вычислительных систем и данных. Указанный комплекс проблем можно решить посредством применения концепции грид вычислений (Grid Computing) и родственной ей концепции облачных вычислений (Cloud Computing) в соответствие с которыми, пользователю предоставляется конечный проблемно-ориентированный сервис, обеспечивающий решение задач на базе ресурсов распределенных вычислительных систем. В соответствии с этим актуальной является задача разработки сервисно ориентированных методов использования систем инженерного проектирования и анализа в распределенных вычислительных средах. В настоящее время эффективные комплексные решения в этой области отсутствуют. г^

■j ' riJ

Цель и задачи исследования. Цель данной работы: на основе концепции облачных вычислений разработать методы и алгоритмы, обеспечивающие автоматизированную генерацию проблемно-ориентированных грид-сервисов, позволяющих использовать программные системы для инженерного проектирования и анализа в распределенных вычислительных средах. Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

1) разработать модель проблемно-ориентированного сервиса для решения задач инженерного проектирования и анализа в грид в виде РаВИС (Распределенного Виртуального Испытательного Стенда);

2) разработать архитектуру и принципы структурной организации РаВИС;

3) разработать методы и алгоритмы автоматизированного построения РаВИС и реализовать их в виде программной системы САЕВеат, обеспечивающей создание и использование РаВИС;

4) провести испытания системы САЕВеат путем создания и внедрения РаВИС на промышленном предприятии.

Методы исследования. В исследованиях, проводимых в диссертационной работе, используются методы объектно-ориентированного программирования. Для проектирования систем и алгоритмов применяется аппарат

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) предложен комплексный подход к интеграции ресурсов современных систем инженерного проектирования и анализа в распределенные вычислительные среды, обеспечивающий высокую степень автоматизации разработки и исполнения распределенных виртуальных испытательных стендов на базе концепции облачных вычислений;

2) разработана модель проблемно-ориентированного сервиса для решения задач инженерного проектирования и анализа;

3) предложена концепция распределенного виртуального испытательного стенда, обеспечивающая прозрачность предоставления конечному пользователю ресурсов инженерных систем на базе распределенных вычислительных сред;

4) разработана программная система САЕВеат для автоматизированного создания и исполнения распределенных виртуальных испытательных стендов.

Теоретическая ценность работы состоит в том, что в ней предложена концептуальная модель распределенного виртуального испытательного стенда, и на ее основе предложен комплекс методов и алгоритмов для представления ресурсов систем инженерного проектирования и анализа в виде грид-сервисов. Практическая ценность работы заключается в том, что программный комплекс САЕВеаш, представленный в данной работе, может быть использован для автоматизированного создания и исполнения распределенных виртуальных испытательных стендов, обеспечивающих решение различных классов задач инженерного моделирования посредством вычислительных ресурсов, предоставляемых вычислительными грид-сетями.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы, разработанные модели, методы, алгоритмы и результаты вычислительных экспериментов докладывались автором на следующих международных и всероссийских научных конференциях:

- на VI Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (14 -17 апреля 2009г., Санкт-Петербург);

- на V Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (15 -18 апреля 2008 г., Санкт-Петербург);

- на Международной научной конференции «Параллельные вычислительные технологии» (30 марта — 3 апреля 2009 г., Нижний Новгород);

- на Международной научной конференции «Параллельные вычислительные технологии» (29 января — 2 февраля 2007 г., Челябинск);

- на Всероссийской научной конференции «Научный сервис в сети Интернет: технологии параллельного программирования» (24-29 сентября 2007 г., Новороссийск).

Публикации. Основные научные результаты диссертации опубликованы в 10 печатных работах, приведенных в конце автореферата. Работы [1,2] опубликованы в журналах, включенных ВАК в перечень журналов, в которых должны быть опубликованы основные результаты диссертаций на соискание ученой степени доктора наук. В работах [2, 7] Л.Б. Соколинскому принадлежит постановка задачи; Г.И. Радченко принадлежат все полученные результаты. В работе [4] Г.И. Радченко принадлежат разделы 1-3 (стр. 194197). В работе [6] Г.И. Радченко принадлежат разделы 2 и 3 (стр. 439-441).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографии. Объем диссертации составляет 124 страницы, объем библиографии - 125 наименований.

В заключении суммируются основные результаты диссертационной работы, выносимые на защиту, приводятся данные о публикациях и апробациях автора по теме диссертации, и рассматриваются направления дальнейших исследований в данной области.

Основные результаты диссертационной работы

На защиту выносятся следующие новые научные результаты.

1. Разработана модель проблемно-ориентированного сервиса для решения задач инженерного проектирования и анализа в распределенных вычислительных средах.

2. Разработаны архитектура и принципы структурной организации распределенного виртуального испытательного стенда (РаВИС), предоставляющего сервис для решения задач инженерного анализа на основе грид-технологий.

3. Разработан комплекс методов и алгоритмов, позволяющих автоматизировать процесс построения специализированных РаВИС для решения прикладных задач с использованием различных САЕ-пакетов.

4. Разработан прототип программной системы CAEBeans, включающий в себя средства автоматического создания и исполнения РаВИС. Произведены испытания системы CAEBeans путем создания РаВИС на базе инженерных пакетов ANSYS CFX, ANSYS Mechanical, ABAQUS, DEFORM. Распределенный виртуальный испытательный стенд «Термообработка», внедрен в опытную эксплуатацию на предприятии ОАО «Челябинский трубопрокатный завод».

Публикации по теме диссертации

Статьи, опубликованные в научных журналах из списка ВАК

1. Радченко Г.И. Технология построения проблемно-ориентированных иерархических оболочек над инженерными пакетами в грид-средах // Системы управления и информационные технологии. № 4(34). 2008.

С. 57-61.

2. Радченко Г.И., Соколинский Л.Б. Технология построения виртуальных испытательных стендов в распределенных вычислительных средах // Науч.-техн. вест. СПбГУ ИТМО. № 54. 2008. С. 134-139.

Другие публика1\ии

3. Радченко Г.И. Методы организации грид-оболочек системного слоя в технологии CAEBeans // Вестник ЮУрГУ. Серия "Математическое моделирование и программирование" № 15 (115). Вып. 1. 2008. С. 69-78.

4. Радченко Г.И. Грид-система CAEBeans: интеграция ресурсов инженерных пакетов в распределенные вычислительные среды // Параллельные вычислительные технологии (ПаВТ'2009): Тр. междунар. науч. конф. (Н.Н., 30 марта-3 апреля 2009 г.). Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2009. С. 281-292.

\

5. Радченко Г.И., Дорохов В.А., Насибулина P.C., Соколинский Л.Б., Ша-макина A.B. Технология создания виртуальных испытательных стендов в грид-средах // Вторая Международная научная конференция "Суперком-пыотерные системы и их применение" (SSA'2008): доклады конференции (27-29 октября 2008 года, Минск) Минск: ОИПИ HAH Беларуси, 2008.

С. 194-198.

6. Радченко Г.И., Соколинский Л.Б., Шамакина A.B. Разработка компонентно-ориентированных САЕВеап-оболочек для пакета ANSYS CFX // Параллельные вычислительные технологии (ПаВТ'2008): Труды международной научной конференции (28 января -1 февраля 2008 г., г. Санкт-Петербург). Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008. С. 438-443.

7. Радченко Г.И., Соколинский Л.Б. CAEBeans: иерархические системы структурированных проблемно-ориентированных оболочек над инженерными пакетами // Научный сервис в сети Интернет: многоядерный компьютерный мир. 15 лет РФФИ: Тр. Всеросс. науч. конф. (24-29 сентября 2007 г., г. Новороссийск). М.: Изд-во МГУ. 2007. С. 54-57.

Свидетельства о pezucmpaifuu программ

8. Свидетельство Роспатента об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2008612879. «CAEBeans Toolbox: программная среда для разработки проблемно-ориентированных оболочек для грид» / Юрков В.В., Дорохов В. А., Радченко Г.И., Насибулина P.C., Шамакина А.В;

Заяв. 03.10.2008.

9. Свидетельство Роспатента об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2008614998. «CAEBeans Sphere: программное средство для поддержки распределенных вычислительных сред на базе платформы Microsoft.NET» / Юрков В.В., Дорохов В.А., Радченко Г.И., Насибулина P.C., Шамакина A.B.; Заяв. 03.10.2008.

10. Свидетельство Роспатента об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2008612879. «Пакет проблемно-ориентированных оболочек CAEBeans для решения типовых инженерных задач» / Радченко Г.И., Насибулина P.C., Шамакина A.B., Юрков В.В., Федянин О.Н., Дорохов В.А.; Заяв. 04.05.2008.

Поделиться с друзьями: