Моделі, методи та інформаційні технології адаптивної розробки і реінжинірингу інформаційно-управляючих систем

У п'ятому розділі розглянуті питання оцінки ефективності розроблених архітектурних і програмних рішень, а саме, такі їх характеристики, як продуктивність і надійність, для чого використано апарат імітаційних і метричних моделей. На основі запропонованого в розділі 2 композиційного багаторівневого підходу для побудови колекції базових імітаційних моделей (ІМ) і визначення основних модельних схем їх взаємодії було проведено змістовний аналіз особливостей функціонування та технології реалізації типових КПР у складі БРІУС і розроблено відповідну методику їх моделювання. Запропонована методика удосконалює традиційний підхід до створення ІМ, який передбачає визначення функціональних дій та основних змінних ІМ, за рахунок побудови розгорнутих діаграм кооперації для відповідних КПР засобами мови UML, що дозволяє адекватно врахувати подійно-орієнтований характер їх функціонування (на рис. 14 наведено приклад однієї з таких діаграм). Розроблені за допомогою цієї методики ІМ дають можливість отримати функціональні залежності середнього часу відгуку (tср) та коефіцієнту стабільності (p) від таких параметрів, як кількість КПЛ та кількість клієнтських додатків у різних конфігураціях КПР, приклади яких наведені на рис.15. Вони дозволяють робити оцінку продуктивності та надійності як тих КПР, що ще тільки ще розробляються, так і тих, що вже знаходяться в експлуатації. Для вивчення характеристик продуктивності складних КПР, що, зокрема, реалізують бізнес-логіку додатків, працюючих з КПЛ, колекція ІМ доповнюється сукупністю метричних моделей (ММ). У відповідності до виразу (6) кожна з ММ формалізовано може бути представлена як

де: С - множина КПР, В - множина функціональних блоків (ФБ), що входять до складу КПР, Г - множина графів виконання ФБ. Механізм ММ дозволяє кількісно оцінити системні ресурси, зокрема, час роботи центрального процесора, що є необхідними для функціонування того чи іншого КПР. Результатом застосування однієї з таких ММ, є аналітичний вираз для оцінки часу обробки даних в СОД, який має вигляд

де tфз - час, необхідний для формування даних запиту в СОД; tзап - час передачі запиту до КПЛ по каналу зв'язку; tКПЛ - час обробки запиту програмними засобами КПЛ; tвдг - час, необхідний для передачі відгуку по каналу; tпо - час обробки даних відгуку в СОД, n - частота формування запитів в СОД.

У шостому розділі представлені результати впровадження розроблених архітектурних і програмних рішень у складі ІУС на об'єктах ГПУ “Харківгазвидобування” в період 2002 - 2004 р.р. (на рис.16 схематично показано фрагмент топології регіональної системи та приклади графічних інтерфейсів її користувачів). Слід зазначити достатньо високу складність та багатовимірність тих реальних процесів обробки даних, для забезпечення яких були використані ці рішення: число параметрів опису ТП (аналогових і дискретних) має порядок 102-103; число одночасно працюючих контролерів: 10-15 одиниць; розмір пакетів телеметричних даних: в межах від 200 до 300 байтів; а також порядок частоти обміну даними в системі: це інтервали часу близько 400 мс. Представлено уніфіковану Web-базовану систему SCADA, яка була реалізована для вирішення цих задач із застосуванням розроблених ПР. Її перевагами є наступні чинники: 1) компонентна структура; 2) високий рівень масштабованості архітектури; 3) можливість швидкої адаптації як до нових типів контролерів і форматів протоколу обміну даними, так і при появі в системі нових типів клієнтських додатків.

Аналіз результатів впровадження дозволив зробити висновки, що при цьому були отримані: позитивний проектний ефект у вигляді скорочення термінів розробки та вартості всієї системи на 35-40 %, за рахунок використання уніфікованих КПР; позитивний технологічний та соціальний ефекти, що досягнуто шляхом підвищення оперативності та надійності керування відповідними ТП; покращення умов праці операторів АСУ ТП і що, як наслідок, забезпечує зниження ймовірності можливих втрат об'ємів видобування та переробки нафти та природного газу на цих об'єктах.

У Додатках наведено документи, що підтверджують практичне застосування основних теоретичних результатів, отриманих в дисертаційній роботі, а також опис найбільш суттєвих фрагментів розробленого алгоритмічного, інформаційного та програмного забезпечення.

ВИСНОВКИ

В дисертаційній роботі поставлено, досліджено та вирішено комплекс наукових і прикладних задач, що забезпечує можливість застосування їх для розв'язання актуальної науково-технічної проблеми: створення концепції, моделей і методів та відповідного інтегрованого модельно-технологічного інструментарію для підвищення ефективності процесів розробки та реінжинірингу складних ІУС, а також практичне впровадження цих підходів на об'єктах газотранспортної та нафтогазовидобувної галузей ПЕК України.

Основні наукові результати дисертаційної роботи полягають у наступному:

1. Проаналізовані актуальні тенденції в сфері розробки ІТ і ПЗ і визначені основні фактори впливу та якісні критерії ефективності процесів розробки та реінжинірингу ІУС, досліджені характерні особливості побудови та функціонування цих систем.

2. З позицій міждисциплінарного підходу визначені методологічні принципи розробки моделей, методів і процедур АППР складних ІУС і показано їх гносеологічний зв'язок з такими напрямами досліджень в сучасній інформатиці як розвиток методів прикладного системного аналізу та рішення проблем технологічного передбачення. На підставі порівняльного аналізу змістовних аспектів компонентних моделей ЖЦ розробки ПЗ і структурних схем побудови адаптивних СУ отримана формалізована модель основних процесів АППР, яка дозволяє розглядати їх як схему функціонування адаптивної СУ з моделлю знань у її контурі зворотного зв'язку.

3. Розроблена та досліджена знання-орієнтована модель БІМП для моделювання процесів АППР складних ІУС, яка є функціональною композицією інформаційних та алгоритмічних ресурсів проектування, що еволюціонують у часі. В складі БІМП визначені чотири локальних інформаційних просторів (ІП): 1) ІП моделювання системної архітектури - простір П1; 2) ІП станів системних вимог (СВ) - простір П2; 3) ІП пошуку проектних рішень (ПР) - простір П3; 4) ІП моделей оцінки ПР - простір П4.

4. Для структуризації простору П1 розроблено семантичну модель даних у вигляді сукупності 5 локальних онтологічних специфікацій, які визначають усі основні типові об'єкти ІУС і середовища її проектування, а також зв'язки між ними.

5. Для структуризації простору П2 запропоновано систему критеріїв оцінки стану СВ у процесі проектування складних ІУС, що є інваріантною по відношенню до будь-якої предметної області. З застосуванням апарату нечіткої логіки та лінгвістичних змінних розроблено метод експертної оцінки станів СВ у процедурах підтримки прийняття рішень у процесах проектування, супроводу та реінжинірингу складних ІУС.

6. За допомогою нотації уніфікованої мови опису знання-орієнтованих методів рішення слабо формалізованих задач UPML (Uniform Problem-solving Methods Language) розроблено проблемно-незалежну процедуру пошуку та оцінки ПР у просторі П3.

7. Для структуризації простору П4 запропоновано багаторівневий композиційний підхід до моделювання КПР у складі ІУС, що дозволяє розробляти кластери моделей оцінки різних характеристик їх функціонування.

8. Побудовано загальну схему функціонування композиції моделей і процедур в просторах П1-П4 і розроблено технологію макро-проектування архітектури ІУС.

9. Розроблено формалізовані методи побудови та застосування ЕСА та уніфікованих проектних шаблонів, що дозволяє отримувати на їх основі КПР, які можуть бути використані багаторазово для побудови багаторівневих розподілених ІУС.

10. Розроблені методики та відповідне інструментальне середовище для дослідження КПР, за їх допомогою проведені численні експерименти, оброблена зібрана статистика та побудовані імітаційні та метричні моделі, які дозволять отримувати достовірну оцінку продуктивності та надійності КПР, що працюють в реальному масштабі часу та під різними обчислювальними навантаженнями.

11. Практичне значення результатів дисертаційної роботи підтверджено актами про впровадження перспективних Web-базованих систем SCADA на ряді нафтогазовидобуваючих підприємств у Харківській області (при цьому отримано позитивний проектний ефект в вигляді скорочення коштів на їх розробку до 35-40% за рахунок застосування уніфікованих КПР), а також довідкою про використання розроблених науково-методичних положень у навчальному процесі кафедри АСУ НТУ “ХПІ”.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Архитектуры, модели и технологии программного обеспечения информационно-управляющих систем / Н.В. Ткачук, В.А. Шеховцов, Д.В. Кукленко, В.Е. Сокол / Под ред. М.Д. Годлевского. - Харьков: НТУ “ХПИ”, 2005. - 546 с.

Здобувачеві належать перша та друга глави монографії (загальним обсягом 175 сторінок).

2. Tkachuk N.V., Habboush A.Kh., Popov S.V., Dudko P.G. Object - oriented structural model and program package for distributed control system of air cooling facility on gas-compressor station // Вісник Харківського державного політехнічного університету. - Харків: ХДПУ. - 1999. - Вип. 73.- С. 3-7.

Здобувачем розроблена логіко-лінгвістична модель управління програмним пакетом у складі АСУ ТП газокомпресорної станції (ГКС).

3. Ткачук Н.В. Актуальные проблемы реинжиниринга унаследованных информационно-управляющих систем // Вісник Харківського державного політехнічного yніверситету. - Харків: ХДПУ. - 2000. - Вип. 121. - С. 6-11.

4. Хабуш А., Ткачук Н.В., Исмаилов Р. Применение Web - технологии в информационно-управляющей системе газокомпрессорной станции магистрального газопровода // Вісник Харківського державного політехнічного yніверситету. - Харків: ХДПУ. - 2000. - Вип. 102. - С. 113-117.

Здобувачем розроблена функціональна схема інтеграції Web-підсистеми відображення інформації в структуру САУ цеха ГКС.

5. Кукленко Д.В., Ткачук Н.В. Ретроспективная база данных в АСУ ТП: концепция и опыт реализации. // Вісник Харківського державного політехнічного yніверситету. - Харків: ХДПУ. - 2001. - Вип. 8. - С. 62-68.

Здобувачеві належить постановка задачі реінжинірингу визначеного класу успадкованих ІУС на об'єктах газовидобувної галузі.

6. Tkachuk M.V., Suchanov E.O., Gugva S.V. Web - based System for Staff Training on High Technological Objects. // Високі технології в машинобудуванні. - Харків: НТУ “ХПІ”. - 2001. - Вип. 1(4). - С. 266-271.

Здобувачем розроблена модель уніфікованої програмної архітектури для автоматизованої підсистеми тренінгу технічного персоналу ІУС.

7. Tkachuk M.V. Object-Oriented Modeling Toolkit and Technological Framework for Legacy Information Systems Reengineering // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". - Харків: НТУ "ХПІ". - № 22. - 2001. - C.119-126.

8. Tkachuk M. V., Mayr H.C., Kuklenko D.V., Shchekotykhin K. M. Web-Based Information Systems for Technological Process Control: Architectural Framework and Software Solutions // Проблемы программирования. - К.: НАН України. - 2002. - № 1-2. - с. 317 - 325.

Здобувачем запропоновано перелік основних характерних ознак сучасних ІУС та модель еталонної програмної архітектури таких систем.

9. Ткачук Н.В., Овасапов С.В., Храпач Ю.Н., Щекотихин К.Н. Разработка архитектуры региональной Web - базированной АСУ ТП для объектов газопромыслового управления “Харьковгаздобыча” // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". - Харків: НТУ "ХПІ". - № 9, т. 6. - 2002. - C.51-60.

Здобувачем розроблений каталог шаблонів для побудови ЕСА розподіленої ІУС.

10. Mayr H.C., Sokol V.Ye., Tkachuk M.V. Reference Software Architectures in Web-based E-Commerce Systems // Високі технології в машинобудуванні. - Харків: НТУ “ХПІ”. - 2002. - Вип. 1(5) - С. 199 - 205.

Здобувачем визначено формалізоване поняття еталонної програмної архітектури ІУС.

11. Ткачук Н.В., Кукленко Д.В. Применение конценции SCADA-систем для интеллектуального реинжиниринга данных в АСУ ТП // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики. - Харьков: ХНУРЭ. - 2002. - Вып. 121. - С.129-136.

Здобувачеві належить типова схема функціональності перспективної SCADA-системи.

12. Ткачук Н.В. Концепция интегрированной среды реинжиниринга cложных информационно-управляющих систем // Проблемы управления и информатики. - К.: НАН України. - 2003. - №1. - С. 74-83.

13. Ткачук Н.В. Перспективная архитектура и информационные технологии для разработки Internet-базированных ИУС // УСиМ.- К.: НАН України. - 2003.- № 3. С. 77-83.

14. Ткачук Н.В. Интеграция данных в многоуровневых WEB-SCADA системах: доменная модель и технология реализации // Вісник Національного технічного університету "ХПІ" - Харків: НТУ ”ХПІ”. - 2003. - № 7, т.2. - С.83-92.

15. Ткачук Н.В. Архитектура программных сервисов синхронизации данных в распределенной многоуровневой WEB-SCADA системе // Радиоелектронні і комп'ютерні системи. - Харків: Національний аерокосмічний університет ім. М.Є Жуковського “Харківський авіаційний інститут”. - 2003. - № 2. - С. 75-81.

16. Ткачук Н.В. Об одном подходе к защите данных в распределенной многоуровневой информационно-управляющей системе // Вісник Національного технічного університету "ХПІ".- Харків: НТУ ”ХПІ”. - 2003. - № 6, т.1. - С.43-48.

17. Ткачук Н.В., Завинская Т.И. Модель интегрированного информационного пространства в концепции технологического предвидения развития сложных ИУС // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". - Харків: НТУ ХПІ - 2003. - № 2, - С.120-126.

Здобувачем досліджена наявність гносеологічного зв'язку понять АППР і методів прикладного системного аналізу та технологічного передбачення.

18. Ткачук Н.В. Пространственно-траекторный подход к моделированию процессов адаптивной разработки и реинжиниринга сложных информационно-управляющих систем // Радиоэлектроника и информатика. - Харьков: ХНУРЭ. - 2003. - № 4. - С. 93-96.

19. Ткачук М.В., Кукленко Д.В. Про один підхід до побудови архітектури розподіленої обробки даних в інтранет-системах управління технологічними процесами // Системні дослідження та інформаційні технології. - К.: НТУУ “КПІ”. - 2003. - № 4. - С. 35-43.

Здобувачем запропонована структурна модель інтеграції ресурсів даних в ІУС.

20. Ткачук Н.В., Земляной А.А., Солощук В.М. Архитектура и технология реализации инструментальной среды моделирования компонентных программных решений в АСУ ТП // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики. - Харьков: ХНУРЭ. - 2004. - Вып. 126. - С.71-77.

Здобувачеві належить архітектура програмного середовища для моделювання КПР.

21. Ткачук Н.В., Горелый А.В., Земляной А.А. Комплекс имитационных моделей для исследования компонентных программных решений в ИУС АСУ ТП // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". - Харків: НТУ ХПІ - 2004. - № 18. - С.145-152.

Здобувачем розроблена методика побудови комплексу імітаційних моделей КПР.

22. Ткачук М.В., Шеховцов В.А. Уніфіковані програмні сервіси та візуальні інтерфейси в інтранет-системах управління технологічними процесами // Системні дослідження та інформаційні технології. - К.: НТУУ “КПІ”. - 2004. - № 1. - С. 47-56.

Здобувачем запропонована уніфікована схема програмних сервісів в SCADA-системі.

23. Tkachuk M., Sokol V., Mayr H.С., Godlevsky M. A Knowledge-based Approach to Traceability and Maintenance of Requirements for Information Systems // Проблемы программирования. - К.: НАН України. - 2004. - № 2-3. - С.370 - 378.

Здобувачеві належить ідея застосування просторово-траекторного підходу до моделювання системних вимог в процесах розробки ІУС.

24. Ткачук Н.В. Модельно-технологический инструментарий для разработки и реинжиниринга сложных информационно-управляющих систем в АСУ ТП // Вестник Севастопольского государственного технического университета. - Севастополь: СевНТУ - 2005. - Вып. 63. - С.181-191.

25. Ткачук Н.В., Аль-Хассание З. Адаптивные технологии разработки и сопровождения информационно-управляющих систем: современное состояние и перспективы развития // Вісник Національного технічного університету "ХПІ" - Харків: НТУ "ХПІ". № 19. - 2005. - C.125-144.

Здобувачу належить концептуальна схема взаємодії процесів адаптивної розробки та супроводу складних ІУС.

26. Tkachuk M., Kaschek R., Popov S., Habboush A. A Gas - Compressor Station Case Study in Software Re-engineering // ReTIS'2000: 6-th International Conference on Re-Technologies for Information Systems (Preparing to E-Business). Oesterreichische Computer Gesellschaft. - Band 132. - 2000. - p.p. 142-153.

Здобувачем досліджена програмна архітектура успадкованої ІУС ГКС та запропонована процедура її реінжинірингу.

27. Tkachuk N, Kuklenko D., Ovasapov S. , Shchekotykhin K. Knowledge - based Maintenance Environment for Large Information Handling Systems // Lecture Notes in Informatics (LNI) Proceedings, Series of the German Informatics Society (GI),Volume P-2. Printed in Bonn.-2001, p.p. 139-154.

Здобувачем запропонована модель багатовимірного інформаційного середовища розробки та супроводження складних ІУС.

28. Tkachuk Mykola V., Mayr Heinrich C., Kuklenko Dmytro V., Godlevsky Michail D. Web-based Process Control Systems: Architectural Patterns, Data Models, and Services. // Lecture Notes in Computer Science (LNCS 2510), GI Edition, Springer, Berlin 2002, pp. 721-729.

Здобувач довів ефективність застосування Інтернет-технологій для розробки SCADA-систем та запропонував підхід до побудови каталогу їх проектних шаблонів.

29. Tkachuk N.V., Shekhovtsov V.A., Kuklenko D.V., Mayr H.C. An Approach to Efficient Data Handling in Web-based Process Control Systems // Proceedings of the International Conference on Intelligent Systems and Control, June 26-26 2003, Salzburg, Austria. - ACTA Press 2003, Editor M.H.Hamza. - p.242-247.

Здобувачеві належить схема структурування даних в ІУС на основі стандарту XML.

30. Завінська Т.І., Ткачук М.В., Майер Г. Про один підход до побудови онтологічних специфікацій у задачах моделювання доменних знань // Управління розвитком. - Харків: - 2004, № 2 (спец. випуск). - С. 81 - 82.

Здобувачем удосконалена методика побудови онтологічних специфікацій для створення лексікографічної моделі обраної предметної області.

31. Kuklenko D., Gamzaev R., Goloborodko V., Tkachuk M. An Approach to Advanced Data Synchronization in Complex Process Control Systems // Lecture Notes in Informatics (LNI) Proceedings, Volume P-48. Printed in Bonn. - 2004. - p.p. 221-227.

Здобувачеві належить методика застосування метричного підходу до оцінки функціонування КПР в складних ІУС.

32. Ткачук Н.В., Кукленко Д.К., Гамзаев Р.А., Сокол В.Е. Многомерное информационное пространство проектирования и сопровождения сложных компьютеризированных систем // Труди VII Міжнар. конф. “Системний аналіз та інформаційні технології:” (САІТ-2005). - К.: НТУУ “КПІ”. - 2005. - C. 219.

Здобувач запропонував концептуальну модель багатовимірного інформаційного простору для адаптивної розробки та супроводження складних інформаційних систем.

АНОТАЦІЇ

Ткачук М.В. Моделі, методи та інформаційні технології адаптивної розробки і реінжинірингу інформаційно-управляючих систем. - Рукопис. Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - Автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології. - Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2006.

В дисертації представлені концепція, моделі та технології адаптивної розробки та перспективного реінжинірингу (АППР) багаторівневих і розподілених інформаційно-управляючих систем (БРІУС). Запропонована концепція уперше дозволяє розглядати процеси АППР як схему функціонування адаптивної системи з моделлю знань у контурі зворотного зв'язку. Розроблена та досліджена модель багатовимірного інформаційного метапростору, що дає можливість розробити нову технологію макро-проектування архітектури БРІУС. Побудована інваріантна по відношенню до конкретної предметної області сукупність критеріїв оцінки стану системних вимог (СВ) і з використанням нечіткої логіки розроблено новий метод визначення експертних оцінок СВ, що суттєво поліпшує ефективність роботи на етапі накопичення та аналізу СВ. Багаторівневий композиційний підхід до моделювання характеристик ПЗ забезпечує побудову комплексу імітаційних та метричних моделей оцінки їх продуктивності, надійності та ін. Створено каталог проектних шаблонів для побудови відкритої еталонної архітектури БРІУС і реалізовані програмні компоненти багаторазового використання для розробки нових і модернізації вже існуючих систем. Запропонований підхід з успіхом застосовано для створення Інтернет-базованих ІУС на ряді нафтогазовидобуваючих підприємств у Харківському регіоні, при цьому отримано позитивний проектний ефект в вигляді скорочення витрат на розробку на 35-40%.

Ключові слова: інформаційно-управляюча система, програмна архітектура, багатовимірний інформаційний простір, нечітка логіка, компонентні технології, імітаційні та метричні моделі.

Ткачук Н.В. Модели, методы и информационные технологии адаптивной разработки и реинжиниринга информационно-управляющих систем. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.13.06 - Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии. - Национальный технический университет “Харьковский политехнический институт”, Харьков, 2006.

В диссертационной работе представлены концепция, модели, методы и технологии адаптивного проектирования и перспективного реинжиниринга (АППР) сложных, т.е. многоуровневых и распределенных информационно-управляющих систем (ИУС).

Проанализированы современные тенденции в сфере создания информационных технологий и программного обеспечения (ПО) и определены основные факторы влияния и качественные критерии эффективности, которые должны быть учтены при проектировании, сопровождении и реинжиниринге сложных ИУС. С позиций междисциплинарного подхода систематизированы и определены методологические принципы разработки моделей, методов и процедур АППР и показана их гносеологическая связь с такими фундаментальными направлениями исследований в современной информатике как развитие методов прикладного системного анализа и решение проблем технологического предвидения. На этой методологической платформе впервые предложена концепция создания интегрированного модельно-технологического инструментария (ИМТИ) для АППР сложных ИУС. Путем сравнительного анализа содержательных аспектов основных компонентных моделей жизненного цикла разработки ПО и структурных схем построения адаптивных систем управления (СУ) получена формализованная модель основных процессов АППР, позволяющая рассматривать их как схему функционирования адаптивной СУ с моделью знаний в ее контуре обратной связи.

Разработана и исследована знание-ориентированная модель многомерного информационного метапространства (МИМП) для моделирования процессов АППР сложных ИУС, представляющая собой функциональную композицию эволюционирующих во времени информационных и алгоритмических (модельных) ресурсов проектирования. В составе МИМП определены четыре локальных информационных пространства (ИП): 1) ИП моделирования вариантов системной архитектуры - пространство П1; 2) ИП состояний системных требований (СТ) - пространство П2; 3) пространство поиска проектных решений (ПР) - пространство П3; 4) пространство моделей оценки ПР - пространство П4.

Для структуризации пространства П1 разработана многомерная семантическая модель данных в виде совокупности 5 доменных онтологических спецификаций, отражающих все основные типовые объекты проектируемой ИУС и среды ее разработки или реинжиниринга, а также причинно-следственные связи между ними, что обеспечивает возможность создания единого информационного базиса ИМТИ.

В пространстве П2 введена инвариантная по отношению к предметной области система критериев оценки состояния СТ при проектировании ИУС. На основе применения аппарата нечеткой логики и лингвистических переменных разработан метод экспертной оценки состояния СТ как основного информационного ресурса для процедур поддержки принятия решений в процессах разработки и реинжиниринга сложных ИУС. С использованием нотации унифицированного языка описания методов решения слабо формализуемых задач UPML (Uniform Problem-solving Methods Language) разработана проблемно-независимая процедура поиска и оценки ПР в пространстве П3.

Для структуризации пространства П4 предложен многоуровневый композиционный подход к решению задач моделирования характеристик ПО сложных ИУС, позволяющий разрабатывать кластеры моделей оценки различных характеристик их функционирования.

На основе структурированных таким образом пространственно-траекторных моделей локальных ИП предложена наглядная геометрическая интерпретация общей схемы функциональной композиции моделей и процедур МИМП и разработана технология макро-проектирования архитектуры ИУС.

Разработаны также формализованные методы построения и последующего применения эталонных системных архитектур (ЭСА) и унифицированных проектных шаблонов (паттернов проектирования), позволяющие получать повторно-используемые компонентные программные решения (КПР). На основе этого подхода создан каталог проектных шаблонов, позволяющий построить открытую и масштабируемую ЭСА для многоуровневых распределенных ИУС.

Разработаны методики и соответствующая инструментальная среда моделирования для исследования КПР, с их помощью проведены численные эксперименты, обработана собранная таким образом статистика и получены имитационные и метрические модели, позволяющие проводить оценку производительности и надежности сложных КПР при использовании их в реальном масштабе времени и под различной вычислительной нагрузкой.

Предложенный подход с успехом использован для создания Web-базированных ИУС на ряде нефтегазодобывающих предприятий в Харьковском регионе, при этом получен позитивный проектный эффект: в виде сокращения затрат на их разработку на 35-40% за счет применения унифицированных повторно-используемых КПР, а также позитивный технологический и социальный эффекты - за счет повышения оперативности и надежности управления соответствующими технологическими процессами, улучшения условий труда операторов ИУС, и, в конечном итоге, за счет снижения вероятности возможных потерь при добыче и переработке нефти и природного газа на этих объектах.

Ключевые слова: информационно-управляющая система, программная архитектура, многомерное информационное пространство, нечеткая логика, компонентные технологии, имитационные и метрические модели.

Tkachuk M.V. Models, Methods and Information Technologies for Adaptive Designing and Perspective Reengineering of Information Management Systems. - Manuscript.

Thesis for an academically degree a doctor of technical sciences by the speciality 05.13.06 - Automated Control Systems and Progressive Information Technologies. - National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”, Kharkiv, 2006.

The new concept, models and technologies for adaptive designing and perspective reengineering (ADPR) of multi-level and distributed information management systems (IMS) are presented in the thesis. This concept considers all ADPR activities as an adaptive control scheme including the knowledge-based model in its feed-back loop. The model of multi-dimensional information meta-space is elaborated, which provides the new technology for macro-designing of IMS architecture.

The criteria for estimation of system requirements (SR) invariable regarding any application domain is proposed, and based on fuzzy logic the new method for SR evaluation is elaborated that improves efficiency their analyzing. The complex approach to software modeling provides a collection of simulation and metrics models for performance and reliability. The catalog of design patterns for building scalable system architecture, and the library of reusable software components are implemented, for development of new IMS and for reengineering of legacy systems as well.

This approach is used successfully for building of Internet-based IMS on some oil-and gas-production enterprises in Kharkiv region, at that the positive designing effect has been achieved in the form 35-40% of costs reducing.

Key words: information management system, software architecture, multi-dimensional information space, fuzzy logic, component-based technologies, simulation and metric models.

Размещено на Allbest.ur