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» (tka@kpi. kharkov. ua) Введение 1. Актуальность проблемы адаптивного проектирования и перспективного и реинжиниринга 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…… : -) 16/02/2018 1
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 16/02/2018 2
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 « 24 х365» (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. 16/02/2018 3
Предметная область исследования и прикладных разработок (1) Система МГ НАК «Нафтогаз України» : 130 млрд. м 3 природного газа в год (90% российского экспорта) 30% годового потреблени я стран Центрально йи Западной Европы ИУС АСУ ТП компрессорных станций (КС), более 100 КС МГ Ромненская ГКС – (2) Региональная система нефте- газодобывающих и перерабатывающих комплексов АСУ ТП в Харьковском регионе 16/02/2018 головная компрессорная станция системы МГ 4
Распределенная диспетчерская система для мониторинга нафтегазодобывающих объектов в Харковськом регионе 15 -20% годовой потребности газа • Центральный офис в Харькове – кореневой элемент иерархической информационно- управленческой структуры (региональный уровень системы) • 5 - 7 нефтегазодобывающих промыслов (узлы кустового уровня) • 12 16/02/2018 - 15 нефте-газоместорождений (узлы терминального уровня) 5
ИУС АСУ ТП на установках комплексной переработки нефти и газа (УКПГ/УКПНГ) Параметры ИУС Характеристики технологических процессов Характеристики протоколов PLC – контроллеров (время опроса 200 -400 мс) Число парров (дискр. / аналогов. ) Число сообще-ний (текст) Число уставок Число портов связи (СОМ -порты ПК) Число различных пакетов данных Макс. длина пакета (байт) Ульяновка 132 256 75 2 13 232 Лычково 316 1028 145 5 69 226 Восточн. блок ЮНГП 16/02/2018 281 372 118 4 203 222 6 Объекты (УКПГУКПНГ)
СОВРЕМЕННЫЕ МНОГОУРОВНЕВЫЕ СИСТЕМЫ SCADA (SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION) 16/02/2018 7
SCADA - системы: типовая функциональность 16/02/2018 8
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, Active. X, MS VB) • Data Access: ODBC, ADO Design time mode: Недостатки: ü используемая 2 -х уровневая модель «клиент-сервер» создает проблемы для масштабируемости системы ü «Контур» не является Web-базированной системой üограниченные возможности интеграции с унаследованными приложениями и ресурсами данных (legacy applications) Run-time mode: ü Отсутствие средств моделирования и накопления прикладных знаний о функционировании самой системы 16/02/2018 9
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 (2) Ре-инжиниринг существующих ИУС АСУ ТП с целью доведения их функциональности до уровня современных SCADA-систем => должна быть решена проблема разработки соответствующего модельнотехнологического инструментария для проведения процедур реинжиниринга унаследованных ИУС АСУ ТП (3) 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 16/02/2018 10
Концепция многомерного информационного пространства (МИП) и интегрированного модельно-технологического инструментария (ИМТИ) Основная идея: все ресурсы данных, источники прикладных знаний и методы решений, крые используются при разработке ИУС, накапливаются в МИП и реализуются в ИМТИ Опыт и знания персонала Системные требования МИП+ИМТИ Проект информационно-управляющей системы Типовые проектные решения 16/02/2018 Локальные базы данных проекта 11
Доменная модель топологии многоуровневой распределенной ИУС (МРИУС) Связь с узлом высшего уровня (при изменении топологии системы) Корневой узел в данной топологии 1 -й уровень репликации данных Поддерево 1 -1 Поддерево 1 -2 2 -й уровень репликации 1 -й узел уровня 2 2 -й узел уровня 2 Домены Узел 3 -1 Узел 3 -2 Возможные точки роста топологической структуры 16/02/2018 12
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 16/02/2018 13
Web-интерфейс для подсистемы АСУ на УКПНГ: управление устройствами 16/02/2018 14
Web-интерфейс подсистемы АСУ на УКПНГ: тренды параметров ТП 16/02/2018 15
Пример интерфейса оператора в отдельной подсистеме АСУ ТП ГКС 52. 3 74. 1 52. 3 43. 2 37. 9 25. 3 16. 1 10. 0 42. 3 10. 0 16. 1 43. 2 34. 5 37. 9 14. 7 26. 2 25. 3 28. 4 16/02/2018 16
Web-интерфейс для ИУС газокомпресорної станції (ГКС) 16/02/2018 17
Mobile i. Phone system for Mobile domain 16/02/2018 16. 02. 2018 i. Phone-based mobile application 18 18
DATA SYNCHRONIZATION PROCESS IN SOCIAL NETWORK Desktop Users 16/02/2018 16. 02. 2018 i. Phone-based mobile application 19 19
System architecture 16/02/2018 16. 02. 2018 i. Phone-based mobile application 20 20
Authorization procedure 16/02/2018 16. 02. 2018 i. Phone-based mobile application 21 21
Profile editing 16/02/2018 16. 02. 2018 i. Phone-based mobile application 22 22
Contact Data Synchronization 16/02/2018 16. 02. 2018 i. Phone-based mobile application 23 23
Опыт и знания персонала Системные требования МИП+ИМТИ Проект информационно-управляющей системы Типовые проектные решения Локальные базы данных проекта Как последовательно и системно разработать все основные этапы такого подхода ? 16/02/2018 24
Вопросы для дальнейшего обсуждения 1. Какие модели жизненного цикла (life cycle model) разработки и сопровождения ПО ИУС вы знаете? 2. Что такое RUP (Rational Unified Process)? Перечислите его основные этапы 3. Для чего используется язык UML (Unified Modeling Language)? Назовите основные виды графических диаграмм, которые в нем применяются 4. Какие гибкие (agile) методологии разработки ПО вы знаете? 5. Какие средства можно применять для концептуализации и моделирования экспертных знаний (domain knowledge) о предметной области разработки ПО? 6. Что такое требование (requirement) к ПО? Какие этапы включает в себя инженерия требований? 7. В чем состоит разница между функциональными (functional) и нефункциональными (non-functional) требованиями к ПО? 8. Перечислите характеристики (атрибуты) качества ПО (software quality attributes) 9. Дайте определения таких понятий как: системная архитектура (system architecture - SA) и эталонная (reference) системная архитектура (RSA) 10. Приведите примеры (схемы) известных вам RSA 11. Что такое паттерны проектирования (design patterns) ? Что дает их применение в процессе разработки п. О? Приведите примеры паттернов 12. Какие компонентные технологии (component-based technologies) разработки ПО вы знаете ? 16/02/2018 25
Скачать презентацию Дисциплина РАЗРАБОТКА И СОПРОВОЖДЕНИЕ ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ПРОГРАММНЫХ СИСТЕМ проф
Input-Present_2016-17_Tkachuk.ppt