4. Напыление диэлектрической прослойки из SiO2
Напыление диэлектрической прослойки из SiO2 проводилось путем распыления кварцевой мишени размером 10 70 270 мм источником ионно-лучевого распыления.
Для нейтрализации положительного потенциала, возникающего на диэлектрической поверхности, использовался компенсатор. Для увеличения удельного электрического сопротивления диэлектрической прослойки, уменьшения внутренних напряжений в слое, в процессе напыления в вакуумную камеру дополнительно подавался кислород при давлении 1 10-4 Торр. При давлении аргона 8.5 10-4 Торр, напряжении на аноде 3.4 кВ, токе плазмы 120 мА скорость роста пленки на вращающейся подложке составляла ~0.1 мкм/час.
1.5. Напыление многослойной структуры
Напыление многослойной композиции из аморфного ферромагнитного сплава Fe-Co-B + SiO2 с диэлектрической прослойкой из SiO2 осуществлялось в течение нескольких суток, необходимых для получения соответствующего числа слоев. Перед напылением, в вакуумной камере размещались необходимые распыляемые мишени и 4 подложки из стекла. (На 2 оставшихся свободными местах подложкодержателя располагались экраны, предназначенные для очистки мишеней перед их напылением на подложки) . После проверки электрической схемы всех источников распыления, осуществлялась откачка воздуха из вакуумной камеры в течение двух часов до давления ~ 1 10-5 Торр. Процесс напыления на вращающиеся подложки начинался после очистки поверхностей распыляемых мишеней на защитные экраны и ионной очистки поверхности подложек.
После очистки подложки источником ионного травления осуществлялось напыление аморфного ферромагнитного слоя сплава Fe-Co-B + SiO в течение 1 часа (при толщине слоя ~ 0.2 мкм) или 3 часов (при толщине слоя ~ 0.6 мкм) на вращающиеся подложки. После напыления ферромагнитного слоя включали источник питания ионно-лучевого распыления диэлектрической прослойки и в течение ~ 1 мин осуществляли одновременное распыление ферромагнетика и двуокиси кремния, после чего выключали источник питания ионов распыления ферромагнетика, продолжая распылять один SiO2. Напыление диэлектрической прослойки длилось в течение 30 минут. Переход от напыления диэлектрика к ферромагнетику также осуществлялся плавно, что обеспечивало уменьшение внутренних напряжений в переходном зазоре между слоями.
По окончании рабочего дня вакуумная система выключалась без открытия вакуумной камеры, а на следующий день напыление продолжалось после создания соответствующего разряжения и ионной очистки поверхности подложки в течение 15 минут. Чистку вакуумной камеры и источников распыления осуществляли после напыления каждых 3 слоев многослойной композиции.
Таким образом, метод ионно-лучевого распыления представляет перспективный способ получения аморфных ферромагнетиков, а разработанная напылительная установка позволяет создавать разнообразные композиционные материалы многослойных пленок с новым набором физических свойств.
Литература
Mitsuyama H., Eguchi H., Karamon H. The high-resistive soft magnetic amorphous films consisting of cobalt, iron, boron, silicon, and oxygen, utilized for video head devices // J. Appl. Phys., 1990. V.67. N 9. P. 5123-5125.
Добровицкий В.В. Гигантское магнетосопротивление, спин-переориентационные переходы и макроскопические квантовые явления в магнитных наноструктурах. / В.В. Добровицкий, А.К. Звездин, А.Ф. Попков // УФН, 1996, № 4, т. 166. С. 439-447.
Котов Е.П. Носители магнитной записи: Справочник. / Е.П. Котов, М.И. Руденко. М.: Радио и связь, 1990. 384 с.
Получено 22.10.2001 Воронежский государственный
технический университет
УДК 621.317.681.3
А.Н. Калюжный, И.А. Мирошник
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ ТРАНЗИСТОРОВ АЛГОРИТМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
Рассматриваются
устройства для измерения
- параметров транзисторов различных
структур в диапазоне частот до сотен
МГц. Устройства ориентированы на работу
в автоматизированных информационно-измерительных
системах
В качестве базового для первого из рассматриваемых устройств выбрано устройство по А.с. 1084709 СССР, МКИ G 01 R 31/26 [1]. Развитие устройства произведено с учётом способа измерения по А.с. 1317370 СССР, МКИ G 01 R 27/32 [2]. Структурная схема первого устройства приведена на рис.1.
Устройство
содержит: генератор синусоидального
напряжения (ГСН), выход которого соединён
с опорным выходом векторного вольтметра
(ВВ) и первыми выходами
и
,
вторые выходы которых соединены с общей
шиной; программатор (П), выводы которого
соединены с управляющими входами
переключателей
,
и
;
входы переключателя
соединены с базовым и коллекторным
контактами держателя транзистора (ДТ),
а его выход - с измерительным входом ВВ.
Выход
переключателя
через цепочку
,
соединен с базовым входом ДТ, а выход
переключателя
через цепочку
,
соединён с коллекторным входом ДТ. Выход
усилителя (У) через резистор
соединён
с базовым входом ДТ для электропитания
базы транзистора
по постоянному току, а выход источника
тока (ИТ) через резистор
соединён с коллекторным входом
по постоянному току. Делитель на
резисторах
,
предназначен для деления напряжения
.
Его выход соединён с входом У. Источник
опорного напряжения (ИН) через резистор
соединён с входом У. Конденсаторы
и
служат для разделения цепей постоянного
и переменного тока, а конденсаторы
,
,
и
для развязки указанных цепей. Блок
питания (БП) предназначен для электропитания
по постоянному току блоков П и У.
Применение
устройства (рис.1) позволяет стабилизировать
рабочую точку (РТ) со стороны коллектора
независимо от типа или структуры
транзистора. Рассмотрим процесс
стабилизации РТ на примере биполярного
транзистора
структуры.
Согласно
данным работы [1] ток
устанавливает источник ИТ, а напряжение
рассчитывают по формуле
,
(1)
где
- напряжение на выходе источника ИН;
- коэффициент
деления цепочки
,
.
На практике коэффициент выбирают в интервале 0,1-0,5. Таким образом, РТ транзистора определяют ток на выходе ИТ и напряжение на выходе ИН. При использовании программируемых ИТ и ИН процесс установления РТ можно автоматизировать управляя источниками от ПК.
Для
измерения
- параметров устройство (рис.1) в отличие
от устройства [1] было приспособлено для
измерения в режиме определённым способом
[2]. Для этого предварительно измерительную
схему калибруют в режиме холостого хода
с помощью образцовых мер
и
и измеряют матрицу
полюсных напряжений холостого хода, а
в рабочем (при подключенном транзисторе)
режиме измеряют матрицу
,
элементами которой служат полюсные
напряжения при прямом и обратном
включении транзистора.
Рис.1. Структурная схема первого измерительного устройства
Управление режимом измерения производится программатором П с помощью ключей - . Соответствующие напряжения регистрируют с помощью ВВ, подключённого к выходу ключа .
Для
калибровки устройства в режиме холостого
хода первую образцовую меру
подключают между 1 и 3 контактами ДТ и
при нормальном положении
-
измеряют напряжение
на базовом контакте ДТ. Далее переключатели
-
приводят в рабочее состояние. Вторую
образцовую меру
подключают к контактам 2 и 3 ДТ и измеряют
напряжение
на коллекторном контакте ДТ. Напряжения
и
составляют вектор калибровочных
напряжений
.
Для
определения матрицы
сначала рассчитывают матрицы передачи
- холостого хода и
нагруженного режима по формулам
,
(2)
,
(3)
где
=1,2;
=1,2;
- входное сопротивление
ВВ;
- коэффициент,
определяемый по формуле
.
(4)
Матрицу рассчитывают по матричной формуле [2]
.
(5)
Рис.2. Структурная схема второго измерительного устройства
При определении - матрицы транзистора по формулам (2)–(3) принципиально исключаются систематические погрешности, вносимые паразитными индуктивностями и ёмкостями измерительных цепей, а также входной цепи ВВ. Также исключаются мультипликативные погрешности, возникающие при измерении модулей комплексных напряжений и аддитивные при измерении разностей их фаз, так как в расчётных формулах используются отношения этих напряжений. Однако возникают определённые сложности при аттестации сопротивления , что вызывает дополнительные погрешности. Эти погрешности можно исключить при применении второго измерительного устройства, структурная схема которого показана на рис.2.
Устройство, показанное на рис. 2, получаем из устройства (рис.1) путём исключения переключателя и введения второго ВВ. В этом случае первый ВВ1 и второй ВВ2 векторные вольтметры постоянно подключены к базовой и коллекторной цепям. Поэтому сопротивление каждого из них постоянно входит в состав измерительных цепей и в его аттестации нет необходимости.
Режимы
работы первого и второго устройств по
постоянному и переменному току полностью
идентичны, но во втором устройстве
отсутствуют коммутации ВВ. Расчёт
- матрицы транзистора производят по
формулам, полученным из формул (2) – (5)
при
.
Тогда коэффициенты матриц и производят по формулам
,
(6)
,
(7)
где
- коэффициент, рассчитываемый по формуле
(7).
- матрицу рассчитывают
по формуле (8). Существенный недостаток
рассмотренных выше устройств заключается
в том, что при измерениях транзисторов
средней и большой мощности возникают
сложности их электропитания по постоянному
току из-за разогрева этих резисторов,
особенно коллекторного резистора
.
Эти недостатки можно исключить путём шунтирования резисторов и катушками индуктивности, как это показано на рис. 3.
Рис.3. Структурная схема третьего измерительного устройства
Третье
измерительное устройство разработано
на базе второго. В этом случае резисторы
и
шунтированы катушками индуктивности
и
соответственно. Так как напряжение
и напряжение на выходе ИТ равны, то
делитель
,
представилось возможным подключить к
выходу ИТ. Тем самым исключено шунтирующее
влияние делителя
,
на коллекторную цепь. Назначение
остальных элементов такое же, как и на
схемах рис.1, 2.
Статический режим устанавливается таким же образом, как в схемах рис.1, рис.2 Динамические тесты по определению матриц , и вектора производятся аналогично тестам устройства рис.2. Для расчёта - матриц используются формулы (7) – (10). Индуктивности и рассчитывают по формулам:
,
.
(8)
Устройства рис.1-3 позволяют путём реализации активного факторного эксперимента получить информацию для описания ВАХ транзистора в пространстве системы
,
.
(9)
Анализ схемы рис.3 показывает, что путём её преобразования и при упрощении структуры можно реализовать режим измерения ВАХ в пространстве системы
,
.
(10)
В
результате получаем четвёртую
измерительную схему рис.4. Назначение
элементов схемы рис.4, кроме источников
ИН1, ИН2 и резистора
,
такое же, как и на схеме рис.2. В процессе
работы схемы напряжение на выходе
источника ИН2 определяет напряжение
,
источника ИН1, и резисторы
,
вырабатывают
ток базы
.
Чтобы схема генерирования тока
соответствовала условию источника
тока, выбор резистора
должен отвечать условию
,
(11)
где
- сопротивление базы по постоянному
току.
При выполнении условия (11) ток базы будет прямо пропорционален напряжению на выходе ИН1. Таким образом, рабочую точку (ток и напряжение ) транзистора будут определять напряжения на выходах ИН1 и ИН2.
Динамические тесты по определению матриц , и вектора и расчёт - матрицы производятся аналогично тестам и расчётам в случае схемы рис.3.
В схемах рис.1-4 выделена часть, обозначенная ИГ. Она представляет собой измерительную головку, которую предлагается конструировать в виде сменного модуля. Принципиальные схемы ИГ в рассмотренных случаях практически одинаковы. Различия будут связаны с конструктивными (типоразмер корпуса, конструкция выводов) и электрическими (мощность, входные и выходные сопротивления) параметрами измеряемых транзисторов, которые будут определять конструкции и номинальные значения элементов ИГ.
Рис.4. Структурная схема четвёртого измерительного устройства
Определив часть схемы, кроме ИГ, как базовую получаем возможность широкого манёвра измерительным процессом, используя для измерения транзисторов "магазин" ИГ.
Таким образом, в результате анализа структурных схем рис.1-4 показано, что, во-первых, есть возможность измерения статических и динамических параметров транзистора на одной технологической установке, во-вторых, имеется возможность использования различных вариантов измерительных устройств, в-третьих, целесообразность выделения части измерительной схемы в виде ИГ.
Отличительное свойство рассмотренных устройств состоит в том, что они могут быть эффективно использованы в автоматизированных информационно-измерительных системах для измерения параметров моделей, ориентированных на применение в информационных базах данных САПР и диагностику качества радиокомпонентов.
Важным достоинством этих устройств является отсутствие принципиальных ограничений на диапазон частот. Не представляет сложности осуществить измерения на частотах до сотен МГц.
Литература
1.А.с.1084709 СССР, МКИ. G 01 R 3/26. Устройство для измерения параметров рассеяния /И.А. Мирошник и др. (СССР) № 1084709 Заявлено 03.09.82. Опубл. 08.12.83. Бюл. № 13. 1с.
2.А.с.1317370 СССР, МКИ G 01 R 27/32. Способ определения линейных параметров многополюсника /И.А. Мирошник и др. (СССР) № 1317370 Заявлено 06.01.83. Опубл. 15.03.85 Бюл. N 22, 1с.
3.Мирошник И.А. Машинно-ориентированные способы определения параметров линейных многополюсников на высоких частотах; Воронеж. политехн. ин-т. Воронеж, 1988. 31с. Деп в ВИНИТИ 25.01.89, № 609-1389.
Получено 05.09.2001 Воронежский государственный
технический университет
УДК 621.317.681.3
И.А. Мирошник, А.В. Почечихин, В.В. Чеканов
КАЛИБРОВКА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ПАРАМЕТРОВ
ДВУХПОЛЮСНЫХ И МНОГОПОЛЮСНЫХ РАДИОКОМПОНЕНТОВ
Рассмотрен вопрос измерения параметров двухполюсников, опираясь на методику измерения многополюсников
Двухполюсник (ДП) можно рассматривать как элементарный многополюсник (МП), который относительно общей шины имеет всего один полюс-вход. В этой связи для определения параметров ДП пригодны как методика измерения, так и расчетные формулы, приведенные для расчета параметров МП [1,2].
В этом случае матричное уравнение для системы Y параметров МП превращается в алгебраическое уравнение, а полную проводимость ДП представляется возможным определить по результатам измерения трёх напряжений: Úо - холостого хода, Úк - калибровки и U - нагруженного режима, выполненных согласно схемам рис.1 [3,4].
Формулу для вычисления полной проводимости Y измеряемого ДП, приведённую в [3,4], можно получить из матричного уравнения, приведённого в [1,2]. В этом случае расчёт проводимости ДП производится по формуле
Y = Yk/W (1)
или Z полного сопротивления по формуле
Z = 1/Y, (2)
где W= (Úo/ Úk-1)/ (Úo/ U-1); (3)
Zk -проводимость образцовой меры.
Образцовые меры представляют собой ДП, которые в процессе измерения подключают к измерительной схеме при определении напряжения Uk (рис.1б).
Согласно рис.1 для калибровки схемы измерения ДП используют образцовую меру с сопротивлением Zk = Rk + jXk.
На первом этапе калибровки выполним операции по измерению полюсных напряжений Úo и Úk рис.1. Затем определим напряжение Úc, которое будет вырабатываться на выходных зажимах при подключении к ним тестового конденсатора С. Добротность конденсатора должна быть достаточно высокой, чтобы влиянием активных потерь, вносимых им в измерительную цепь конденсатором, можно было пренебречь. Полное сопротивление Zc конденсатора Сс можно рассчитать по формуле (4). В этом случае коэффициент Wс = W'c + jW''c рассчитываем по формуле (3).
Так как добротность конденсатора С высокая, справедливо
Zc=-jXc=1/iC. (4)
Тогда расчёт по формуле (2) с учётом (3) и (4) даёт
-jXc=W'cRk-W''cXk+j(W'cXk+W''cRk). (5)
Так как действительная составляющая левой части уравнения (5) равна нулю, то искомую реактивную составляющую Xк образцовой меры можно определить по формуле
Xk= W'cRk / W''c . (6)
Рис.1. Двухполюсник в измерительной схеме: а - режим холостого хода; б – режим
калибровки; в – режим аттестации Xк; полные сопротивления: Zr – полное
сопротивление генератора; С- тестовый конденсатор
Если значение Xк положительно, то образцовая мера Zk имеет индуктивный характер, и её эквивалентная схема соответствует рис.2а, а эквивалентную индуктивность меры Lk, вычисляют по формуле
Lk = X k /. (7)
При емкостном характере Zk параметр Xk отрицателен, а эквивалентную схему представляют в виде рис.2., а ёмкость Ck можно рассчитать по формуле
Ck= - X k /(Xk). (8)
Рис. 2. Эквивалентные схемы образцовой меры:
а– индуктивного характера; б - емкостного характера
Выражение параметров образцовой меры в виде эквивалентных схем (рис. 2) удобно использовать в том случае, когда в рабочем диапазоне частот параметры Rk, Ckи Lk постоянные, т.е. не зависимы от частоты. В противном случае необходимо экспериментальное определение сопротивлений Rk и Xk на каждой из рабочих частот или определение аналитических функции Rk(ω) и Xk(ω) в заданном диапазоне частот.
В реальных условиях между контактами подключения измерительного прибора и измеряемого ДП существует соединительный проводник с индуктивностью Lисх,. Рассмотрим эквивалентную схему рис.3, на которой индексом 1 отмечен контакт для подключения измеряемого ДП, а индексом 1'- контакт для подключения измерительного прибора.
В самом общем случае, если
Lсх|Z|, (9)
то влиянием Lсх можно пренебречь, и измерения можно производить согласно базовой методике. В противном случае влияние индуктивности Lсх, учтено.
Выполнив измерения согласно схемам рис.3, вычисляем параметры
Wc=(Úo/ Úk-1)/ (Úo/Úc-1)= W ‘c+j W ‘’c; (10)
W1=(Úo/ Úk-1)/ (Úo/Ú1-1)= W ‘1+j W ‘’1. (11)
Пусть Z*c и Z1 полное сопротивление участков измерительных цепей рис.3.в и 3.д, определённые согласно теории электрических цепей по формулам
Z*c=j(Xcx+Xc); (12)
Z1=jXcx+((-jXc) (Rk+jXk))/( Rk+j(Xk-Xc)), (13)
где Xcx=Lcx; Xc=1/(С).
Рис.3. Аттестация устройства для измерения ДП: а- опыт холостого хода;
б- режим калибровки; в- определение реактивной составляющей Zk;
д- измерение напряжения Ú1’, Zr –полное сопротивление источника сигнала
с
ЭДС
;
Lсх
–индуктивность
измерительной схемы, Zк
–сопротивление
образцовой меры
С другой стороны, значения Z*c и Z1, вычисленные по данным измерениям с учётом вычислений по формуле (12), с учётом (10) - (11)
Z*1= Z*kW1; Z*c= Z*kWc, (14)
где Z*k=Rk+j(Xk+Xcx). (15)
Решая уравнения (10) - (14) относительно параметров Xk, получаем
Xk= [D(B-Rk)+(A-C) Rk]/2B, (16)
где А=Xk+ Xcx=RkW'1/ RkW'’c; В= RkW'1-А W"1;
C= AW'1+RkW"1; D= A(1-W'c)-RkW"c.
Из формулы (19) определяем искомую индуктивность Lcx контакта
Lcx=(А-Xk)/. (17)
Измерение Z- сопротивления ДП производим по схеме (рис.4)
Рис.4. ДП в реальной измерительной схеме
Вычисляя параметры сопротивления Z по принятой методике с учётом влияния индуктивности Lcx , получим
Z=R+jX=(Rk+jA)W-jXсx. (21)
Исследования в СВЧ диапазоне показали, что в этом случае необходимо также учитывать активную составляющую сопротивления контактов [5].
Рассмотрим калибровку многополюсных измерительных цепей (рис.5), активная часть которых (полюс i) полностью аналогична цепям измерения ДП.
Рис.5. Измерение МП в нагруженном режиме
Поэтому операции по измерению МП аналогичны операциям по определению параметров ДП. В самом деле измерительную схему МП со стороны полюса i можно рассматривать как схему по измерению ДП с полным сопротивлением Zoii в режиме холостого хода или сопротивлением Zoii// Zii в нагруженном режиме. Поэтому операции по определению динамических параметров Xoi образцовых мер МП и индуктивностей контактов Li полностью отвечают операциям по определению аналогичных параметров ДП, показанных на рис.3. Аттестацию многополюсных измерительных цепей производим согласно схеме рис.6.
Параметры Wci и W1i – рассчитывают по формулам, аналогичным формулам (13) и (12):
Wci=(Úoii/ (Úoi-1))/(Úoii/ (Úci-1))= W’ci+ jW’’ci;’ (23)
W1i=(Úoii/ (Úoi-1))/(Úoii/ (Úci-1))= W’1i+ jW’’1i. (24)
Индуктивность Li контакта вычисляется по формулам
Li=A-Xoi/. (25)
Для случая МП условие (11) можно выразить в виде
LiZii, (26)
где Zii - входное сопротивление МП со стороны полюса i.
а)
б)
в)
г)
Рис.6. Калибровка многополюсников измерительной цепи: А= RoiW’ci/W’’ci; В=
RoiW’1i-AW’’1i; С=AW’1i-RoiW’’1i; D=A(1-W’ci)-RoiW’’c;
Если для МП условие не выполняется, то необходима корректировка результатов измерения, которая сводится к устранению полюса i [6].
Литература
1. Мирошник И.А. Машинно-ориентированные способы определения параметров линейных многополюсников на высоких частотах / Воронеж. политехн. ин-т. Воронеж, 1988. 31с. Деп в ВИНИТИ 25.01.89, № 609-1389
2. А.с. 1317370 , МКИ G 01 R 27/32. Способ определения линейных параметров многополюсника /И.А. Мирошник и др. (СССР) № 3578025. Заявлено 06.01.83. Опубл 15.06.87. Бюл. № 22. 1с..
3. А.с. 1580282 , МКИ G 01 R 27/00. Устройства для измерения комплексных параметров двухполюсников /И.А. Мирошник и др. (СССР). № 4149042, Заявлено 19.10.1986. Опубл 23.07.90. Бюл. № 27. 28с.
4. Бутырин А.А. Машинно-ориентированные методы и технические средства измерения параметров моделей двухполюсных радиоэлементов / А.А. Бутырин, И.В. Исаев, И.А. Мирошник // Элементы и устройства микроэлектронной аппаратуры: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 1995. C.61-67.
5. Калюжный А.Н. Аттестация образцовых мер при измерениях в схемах с конечными нагрузками // Элементы и устройства микроэлектронной аппаратуры: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 1999. C.111-115.
6. Бутырин А.А. К методике измерения Y-параметров многополюсников с учётом паразитных параметров измерительных цепей / А.А Бутырин, И.А. Мирошник // Материалы и устройства микроэлектронной аппаратуры: Элементы и устройства микроэлектронной аппаратуры: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 1995. C.55-60.
Получено 05.09.2001 Воронежский государственный
технический университет
УДК 681.3.06
В.О. Попов
ВЫБОР CASE-ТЕХНОЛОГИЙ РАЗРАБОТКИ КОРПОРАТИВНЫХ
ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Рассматриваются основные средства поддержки автоматизации проектирования программно-информационного обеспечения и методы выбора этих средств по набору критериев, имеющих количественный и качественный характер
Современные CASE-средства (Computer-Aided Software/ System Engineering) охватывают обширную область поддержки многочисленных технологий проектирования информационных систем (ИС): от простых средств анализа и документирования до полномасштабных средств автоматизации, покрывающих весь жизненный цикл программного обеспечения (ПО). Так, современный рынок программных средств насчитывает около 300 различных CASE-средств, наиболее мощные из которых так или иначе используются практически всеми ведущими западными фирмами. Полный комплекс CASE-средств, обеспечивающий поддержку жизненного цикла ПО, содержит следующие компоненты [1, 2]:
репозиторий, являющийся основой CASE-средства. Он должен обеспечивать хранение версий проекта и его отдельных компонентов, синхронизацию поступления информации от различных разработчиков при групповой разработке, контроль метаданных на полноту и непротиворечивость;
графические средства анализа и проектирования, обеспечивающие создание и редактирование иерархически связанных диаграмм (потоков данных, "сущность-связь" и др.), образующих модели ИС;
средства разработки приложений, включая языки 4GL и генераторы кодов;
средства конфигурационного управления;
средства документирования;
средства тестирования;
средства управления проектом;
средства реинжиниринга.
Все современные CASE-средства могут быть классифицированы в основном по типам и категориям. Классификация по типам отражает функциональную ориентацию CASE-средств на те или иные процессы жизненного цикла (ЖЦ). Классификация по категориям определяет степень интегрированности по выполняемым функциям и включает отдельные локальные средства, решающие небольшие автономные задачи (tools), набор частично интегрированных средств, охватывающих большинство этапов жизненного цикла ИС (toolkit) и полностью интегрированные средства, поддерживающие весь ЖЦ ИС и связанные общим репозиторием. Помимо этого, CASE-средства можно классифицировать по следующим признакам:
применяемым методологиям и моделям систем и баз данных (БД);
степени интегрированности с СУБД;
доступным платформам.
Классификация по типам в основном совпадает с компонентным составом CASE-средств и включает следующие основные типы:
средства анализа (Upper CASE), предназначенные для построения и анализа моделей предметной области (Design/IDEF, BPwin);
средства анализа и проектирования (Middle CASE), поддерживающие наиболее распространенные методологии проектирования и использующиеся для создания проектных спецификаций (Vantage Team Builder, Designer/2000, Silverrun, PRO-IV, CASE.Аналитик). Выходом таких средств являются спецификации компонентов и интерфейсов системы, архитектуры системы, алгоритмов и структур данных;
средства проектирования баз данных, обеспечивающие моделирование данных и генерацию схем баз данных (как правило, на языке SQL) для наиболее распространенных СУБД. К ним относятся ERwin, S-Designor и DataBase Designer (ORACLE). Средства проектирования баз данных имеются также в составе CASE-средств Vantage Team Builder, Designer/2000, Silverrun и PRO-IV;
средства разработки приложений. К ним относятся средства 4GL (Uniface, JAM, PowerBuilder, Developer/2000, New Era, SQLWindows, Delphi и др.) и генераторы кодов, входящие в состав Vantage Team Builder, PRO-IV и частично - в Silverrun;
средства реинжиниринга, обеспечивающие анализ программных кодов и схем баз данных и формирование на их основе различных моделей и проектных спецификаций. Средства анализа схем БД и формирования ERD входят в состав Vantage Team Builder, PRO-IV, Silverrun, Designer/2000, ERwin и S-Designor. В области анализа программных кодов наибольшее распространение получают объектно-ориентированные CASE-средства, обеспечивающие реинжиниринг программ на языке С++ (Rational Rose, Object Team).
Оценка CASE-средств производится для определения их функциональности и качества и последующего выбора [3]. Оценка выполняется в соответствии с конкретными критериями, ее результаты включают как объективные, так и субъективные данные по каждому средству. Список CASE-средств - возможных кандидатов формируется из различных источников: обзоров рынка ПО, информации поставщиков, обзоров CASE-средств и других подобных публикаций.
Оценка и накопление соответствующих данных может выполняться следующими способами:
анализ CASE-средств и документации поставщика;
опрос реальных пользователей;
анализ результатов проектов, использовавших данные CASE-средства;
просмотр демонстраций и опрос демонстраторов;
выполнение тестовых примеров;
применение CASE-средств в пилотных проектах;
анализ любых доступных результатов предыдущих оценок.
Процессы оценки и выбора тесно взаимосвязаны друг с другом. По результатам оценки цели выбора и/или критерии выбора и их веса могут потребовать модификации. В таких случаях может потребоваться повторная оценка. Когда анализируются окончательные результаты оценки и к ним применяются критерии выбора, может быть рекомендовано приобретение CASE-средства или набора CASE-средств. Альтернативой может быть отсутствие адекватных CASE-средств, в этом случае рекомендуется разработать новое CASE-средство, модифицировать существующее или отказаться от внедрения.
Типичный процесс оценки и/или выбора может использовать набор критериев различных типов. Структура набора критериев приведена на рисунке. Каждый критерий должен быть выбран и адаптирован экспертом с учетом особенностей конкретного процесса. В большинстве случаев только некоторые из множества критериев оказываются приемлемыми для использования, при этом также добавляются дополнительные критерии. Так, например, в качестве основных критериев выбора CASE-средств для крупных проектов ИС могут быть приняты следующие критерии:
Поддержка полного жизненного цикла ИС с обеспечением эволюционности ее развития.
Обеспечение целостности проекта и контроля за его состоянием.
Независимость от программно-аппаратной платформы и СУБД.
Открытая архитектура
Качество технической поддержки в России, стоимость приобретения и поддержки, опыт успешного использования
Простота освоения и использования
Иерархическая структура критериев оценки CASE - технологий показана на рисунке.
Сформированные критерии имеют в основном качественные значения, поэтому выбор технологий по лучшим показателям должен проводиться либо с использованием экспертных оценок, либо на основе качественных методов принятия решений [4].
Многокритериальные задачи классификации отличаются от других многокритериальных задач тем, что в них не требуется ранжировать альтернативы. Достаточно распределить их между небольшим числом классов принятия решений. Такой подход используется в методе ОРКЛАСС (ОРдинальная КЛАССификация). Во многих случаях эти классы могут быть упорядочены по качеству. Тогда объекты, помещенные в класс 1, более предпочтительны для лица, принимающего решения (ЛПР), чем объекты, помещенные в класс 2, и т.д.
Проблемная ситуация, характерная для рассматриваемой задачи, заключается в том, что у ЛПР имеется конечный набор из N классов, к одному из которых можно отнести конкретный объект. Каждый объект характеризуется оценками по Q критериям качества. Градации по шкалам критериев представляют собой развернутые словесные формулировки и также упорядочены для ЛПР от лучшей к худшей.
Шаги алгоритма можно описать следующим образом.
Построение массива, хранящего все возможные варианты альтернатив, таким образом, чтобы самый первый элемент был самой предпочтительной альтернативой, а самый последний - самой худшей, все промежуточные элементы находились бы в порядке доминирования друг над другом.
Представление алгоритмом ЛПР наиболее “информативных” гипотетических альтернатив - т.е. тех альтернатив, которые при причислении их к определенному классу обеспечат максимальное число альтернатив, которые перейдут в какой-либо класс. Для этого программа вычисляет так называемый индекс “информативности” альтернативы
,
где
-
оценка вероятности отнесения альтернативы
i
к классу l;
-
число альтернатив, принадлежность
которых к некоторому классу становится
известной, если ЛПР отнесет вектор
альтернативу i
к классу l.
ЛПР предлагается диапазон классов
-
.Отнесение предложенной ЛПР альтернативы к какому-либо классу. Если ЛПР относит альтернативу к классу l, то все альтернативы, стоящие до нее, помечаются как отнесенные к классам - (l-1), сама альтернатива относится к классу l, альтернативы, стоящие после нее - к классам (l+1)- .
Если не все гипотетические альтернативы отнесены к классам, то происходит определение очередной “информативной” альтернативы - т.е. переход к пункту 2, иначе - процесс идет далее по алгоритму.
Классификация имеющихся альтернатив в соответствии с полученным массивом гипотетических альтернатив. Классификация может происходить на основе полного доминирования альтернативы над какой-либо гипотетической альтернативой, либо на основе вычисления функции приближения данной альтернативы ко всем альтернативам и отнесении к классу той альтернативы, где эта функция оказалась минимальной.
Описанный метод предназначен для решения широкого круга задач, в которых требуется распределить большое число альтернатив, оцененных по нескольким критериям, между конечным числом классов решений. Система ОРКЛАСС позволяет выявлять решающие правила ЛПР в традиционной форме, используя качественные критерии и словесные описания классов решения. Построение классификации эффективно, поскольку на каждом шаге система выбирает для предъявления ЛПР наиболее информативные объекты.
Литература
1. Вендров А.М. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем. М.: Финансы и статистика, 2000. 352 с.
2. Калянов Г.Н. CASE-технологии. Консалтинг при автоматизации бизнес - процессов. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Горячая линия - Телеком, 2000. 320 с.
3. Ойхман Е.Г. Реинжиниринг бизнеса: реинжиниринг организаций и информационные технологии. / Е.Г. Ойхман, Э.В. Попов. М.: Финансы и статистика, 1997. 336 с.
4. Ларичев О.И. Качественные методы принятия решений. Вербальный анализ решений. / О.И. Ларичев, Е.М. Мошкович. М.: Наука, 1996. 208 с.
Получено 22.08.2001 Воронежский территориальный фонд
обязательного медицинского
страхования
УДК 624.396.6
А.М. Донец, Н.Э. Самойленко, С.А. Донец, А.И. Кононов