26/11/2017 1 Дисциплина: РАЗРАБОТКА И СОПРОВОЖДЕНИЕ ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ПРОГРАММНЫХ

26/11/2017 1 Дисциплина: РАЗРАБОТКА И СОПРОВОЖДЕНИЕ ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ПРОГРАММНЫХ СИСТЕМ проф. Н. В. Ткачук Кафедра Моделирования систем и технологий ХНУ им. В.Н. Каразина Кафедра ПИИТУ НТУ «Харьковский политехнический институт» ([email protected]) Введение 1. Актуальность проблемы адаптивного проектирования и перспективного и ре-инжиниринга сложных информационно-управляющих систем (ИУС) 1.1. Характерные особенности сложных ИУС 1.2. Предметная область данного исследования 1.3. Анализ состояния разработок ИУС (SCADA-систем) в Украине: возможные варианты развития 2. Некоторые результаты разработки различных ИУС 2.1. Программные решения для ИУС установок комплексной переработки нефти и газа 2.2. Компоненты для ИУС газокомпрессорных станций 2.3 Мобильная информационная система для клиентов социальной сети 3. Многомерное информационное пространство и модельно-технологический инструментарий для проектирования ИУС: основная концепция 4 Вопросы для дальнейшего обсуждения (и не только…… :-)

26/11/2017 2 Наши разработки и научно-технические партнеры Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт» (URL: http://www.kpi.kharkov.ua) Кафедра Автоматизированных систем управления Группа по разработке и ре-инжинирингу сложных информационных систем Промышленные партнеры и объекты внедрения разработок: Проектно-конструкторское бюро «Промавтоматика», г. Харьков Сумское линейное производственное управление (ЛПУ) системы магистральных газопроводов (МГ) Укртрансгаза НАК «Нафтогаз України» Харьковское газодобывающее производственное управление (ГПУ) «Харьковгаздобыча» Проекты: 1998 – 2000: Реинжиниринг подсистем ИУС АСУ ТП Ромненской головной компрессорной станции (ГКС) Сумского ЛПУ МГ 2001 – 2006: Разработка подсистем региональной Web-базированной диспетчерской ИУС технологических объектов ГПУ в Северо-Восточном регионе Украины (Харьковская и Днепропетровская области) 2007 – (продолжается в настоящее время) сопровождение ПО ИУС для региональной системы управления учебными заведениями в федеральной земле Каринтия (Австрия) по заказу компании Битмедия (www.bitmedia.cc) Научная кооперация: Центральный отраслевой НИИ Укртрансгаза: «НИПИАСУтрансгаз», г. Харьков Университет г. Клагенфурт (Австрия), Институт прикладной информатики (URL: https://www.ifit.uni-klu.ac.at) Технический университет г. Магдебург, Институт автоматизации производственных процессов URL: http://www.uni-magdeburg.de

26/11/2017 3 Характерные особенности сложных ИУС (1) Распределенная системная архитектура (distributed system architecture). (2) Высокая размерность и сложность (high dimension and complexity) функциональных связей между отдельными подсистемами (3) Использование больших и сверхбольших объемов данных, которые накапливаются и хранятся в файловых системах и локальных базах данных разных форматов (heterogeneous data resources). (4) Наличие в их составе унаследованных разнотипных архитектурных решений и прикладных программных продуктов (legacy software application) . (5) Непрерывный рабочий цикл типа «24х365» (т.е. круглосуточная эксплуатация в течение нескольких лет), включая обработку данных в большинстве подсистем ИУС в реальном масштабе времени (real-time mode). (6) Одновременная работа различных групп пользователей (multi-users support), входящих в технический персонал таких ИУС, а также наличие т.н. удаленных (remote) пользователей: технических экспертов, ЛПР и т.п. (7) Значительная вероятность возникновения в работе системы критических (нештатных) ситуаций (critical mission application), над разрешением которых должны совместно работать различные группы специалистов.

26/11/2017 4 Предметная область исследования и прикладных разработок (1) Система МГ НАК «Нафтогаз України»: 130 млрд. м3 природного газа в год (90% российского экспорта) 30% годового потребления стран Центральной и Западной Европы ИУС АСУ ТП компрессор-ных станций (КС), более 100 КС МГ Ромненская ГКС – головная компрессор-ная станция системы МГ (2) Региональная система нефте- газодобывающих и перерабатывающих комплексов АСУ ТП в Харьковском регионе

26/11/2017 5 Распределенная диспетчерская система для мониторинга нафте- газодобывающих объектов в Харковськом регионе Центральный офис в Харькове – кореневой элемент иерархической информационно-управленческой структуры (региональный уровень системы) 5 - 7 нефтегазодобывающих промыслов (узлы кустового уровня) 12 - 15 нефте-газоместорождений (узлы терминального уровня) 15-20% годовой потребности газа

26/11/2017 6 ИУС АСУ ТП на установках комплексной переработки нефти и газа (УКПГ/УКПНГ)

26/11/2017 7 СОВРЕМЕННЫЕ МНОГОУРОВНЕВЫЕ СИСТЕМЫ SCADA (SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION)

26/11/2017 8 SCADA - системы: типовая функциональность

26/11/2017 9 Анализ текущего состояния разработок SCADA-систем в Украине Только одна украинская фирма ведет разработки в этом направлении: ЗАО «Объединение Юг» г.Киев (URL: http://www.asutp.ru): Cистема «Контур» Особенности системы архитектура «клиент-сервер» OPC (OLE for Process Control) стандарт MS Windows платформа (MS COM /DCOM, ActiveX, MS VB) Data Access: ODBC,ADO Недостатки: используемая 2-х уровневая модель «клиент-сервер» создает проблемы для масштабируемости системы «Контур» не является Web-базированной системой ограниченные возможности интеграции с унаследованными приложениями и ресурсами данных (legacy applications) Отсутствие средств моделирования и накопления прикладных знаний о функционировании самой системы Design time mode: Run-time mode:

26/11/2017 10 Анализ состояния разработок SCADA систем в Украине: варианты развития (1) Использование готовых зарубежных решений («российский сценарий»): => это слишком затратный вариант, т.к. по некоторым зарубежным оценкам, соотношение прибылей от добычи газа по отношению к его транспортировке составляет примерно 20 : 1, т.е. украинские SCADA-системы д.б. в 20 раз дешевле российских, чтобы быть рентабельными при их эксплуатации в системе Укртрансгаза Ре-инжиниринг существующих ИУС АСУ ТП с целью доведения их функциональности до уровня современных SCADA-систем => должна быть решена проблема разработки соответствующего модельно-технологического инструментария для проведения процедур реинжиниринга унаследованных ИУС АСУ ТП Создание новых оригинальных отечественных разработок, с учетом современных требований и тенденций в развитии SCADA- систем, для этого необходимо: - предложить перспективную концепцию для решения этой проблемы - разработать комплекс унифицированных проектных решений, эталонных системных архитектур и повторно-используемых программных компонент

26/11/2017 11 Концепция многомерного информационного пространства (МИП) и интегрированного модельно-технологического инструментария (ИМТИ) Основная идея: все ресурсы данных, источники прикладных знаний и методы решений, к-рые используются при разработке ИУС, накапливаются в МИП и реализуются в ИМТИ

26/11/2017 12 Доменная модель топологии многоуровневой распределенной ИУС (МРИУС)

26/11/2017 13 Компонентное программное решение Web-базированного узла системы PLC – контроллер; СОД – сервер обмена данными, СВД – сервис визуализации данных, САД – сервис архивации данных, ИБДУ – интегрированная база данных узла

26/11/2017 14 Web-интерфейс для подсистемы АСУ на УКПНГ: управление устройствами

26/11/2017 15 Web-интерфейс подсистемы АСУ на УКПНГ: тренды параметров ТП

26/11/2017 16 Пример интерфейса оператора в отдельной подсистеме АСУ ТП ГКС 10.0 14.7 26.2 16.1 52.3 74.1 43.2 37.9 25.3 28.4 10.0 16.1 74.1 52.3 43.2 37.9 25.3 42.3 34.5

26/11/2017 17 Web-интерфейс для ИУС газокомпресорної станції (ГКС)

26/11/2017 18 Mobile iPhone system for 26.11.2017 18 iPhone-based mobile application Mobile domain

26/11/2017 19 DATA SYNCHRONIZATION PROCESS IN SOCIAL NETWORK 26.11.2017 iPhone-based mobile application 19 Desktop Users

26/11/2017 20 System architecture 26.11.2017 iPhone-based mobile application 20

26/11/2017 21 Authorization procedure 26.11.2017 iPhone-based mobile application 21

26/11/2017 22 Profile editing 26.11.2017 iPhone-based mobile application 22

26/11/2017 23 Contact Data Synchronization 26.11.2017 iPhone-based mobile application 23

26/11/2017 24 Как последовательно и системно разработать все основные этапы такого подхода ?

26/11/2017 25 Вопросы для дальнейшего обсуждения Какие модели жизненного цикла (life cycle model) разработки и сопровождения ПО ИУС вы знаете? Что такое RUP (Rational Unified Process)? Перечислите его основные этапы Для чего используется язык UML (Unified Modeling Language)? Назовите основные виды графических диаграмм, которые в нем применяются Какие гибкие (agile) методологии разработки ПО вы знаете? Какие средства можно применять для концептуализации и моделирования экспертных знаний (domain knowledge) о предметной области разработки ПО? Что такое требование (requirement) к ПО? Какие этапы включает в себя инженерия требований? В чем состоит разница между функциональными (functional) и нефункциональными (non-functional) требованиями к ПО? Перечислите характеристики (атрибуты) качества ПО (software quality attributes) Дайте определения таких понятий как: системная архитектура (system architecture - SA) и эталонная (reference) системная архитектура (RSA) Приведите примеры (схемы) известных вам RSA Что такое паттерны проектирования (design patterns) ? Что дает их применение в процессе разработки пО? Приведите примеры паттернов Какие компонентные технологии (component-based technologies) разработки ПО вы знаете ?