автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Алгоритмическое и программное обеспечение инструментальной системы для интеграции производственных данных нефтегазодобывающей компании

005002859

Вейбер Вадим Викторович

Алгоритмическое и программное обеспечение инструментальной системы для интеграции производственных данных нефтегазодобывающей компании

05.13.11— Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 1 ДЕК 2011

Томск — 2011

005002859

Работа выполнена на кафедре вычислительной техники ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ Марков Николай Григорьевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ехлаков Юрий Поликарпович

кандидат технических наук Напрюшкин Александр Алексеевич

Ведущая организация:

Новосибирский государственный технический университет

Защита состоится 22 декабря 2011 г. в 15 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.269.06 при ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» по адресу: 634034, г. Томск, ул. Советская, 84/3, Институт кибернетики ТПУ, ауд. 214.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» по адресу: 634034, г. Томск, ул. Белинского, 55.

Автореферат разослан « 21 » ноября 2011 г.

Ученый секретарь Совета по защите докторе— и кандидатских диссертаций Д 212.269.06

кандидат технических наук, доцент

М.А. Сонькин

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В процессе развития крупной промышленной компании многократно возрастают ее информационные потоки и все более значимой становится правильная организация этих потоков внутри компании. Анализ проблем автоматизации нефтегазодобывающих компаний (НГДК) показывает, что «лоскутная автоматизация», т. е. наличие нескольких информационных систем (ИС) и специализированных комплексов программ разных поколений, присуща многим из них. Это объясняется тем, что никакая интегрированная ИС даже класса ERP (Enterprise Resource Planning -планирование ресурсов предприятия) не покрывает в перспективе всех потребностей в автоматизации такой компании, тем более ее специальных потребностей, связанных с особенностями производства непрерывного типа. Сегодня автоматизация НГДК, обеспечиваемая разнообразными эксплуатируемыми и вновь внедряемыми ИС и комплексами программ, как правило, часто сводится к автоматизации лишь отдельных участков и цехов производства, а не производственного цикла компании в целом. При этом многие производственные задачи решаются неэффективно или не решаются вовсе без совместного использования данных сразу нескольких ИС и (или) комплексов программ. Сегодня уровень интеграции таких ИС и комплексов программ весьма невысок: взаимосвязанные бизнес-процессы компании автоматизированы с использованием многочисленных унаследованных и устаревших решений по интеграции разнородных ИС и комплексов программ. Использование таких интеграционных решений ведет к большим рискам в части обеспечения надежности ИТ-поддержки бизнеса НГДК.

Все это указывает на то, что в нефтегазовой отрасли научная проблематика по интеграции эксплуатируемых в НГДК ИС и комплексов программ и, в конечном итоге, создания единого информационного пространства (ЕИП) таких компаний, особенно актуальна.

Существуют различные подходы к интеграции ИС и комплексов программ компании: по данным, по функциям, по интерфейсам и т.д. Наиболее перспективным и часто используемым из них является подход к интеграции ИС и комплексов программ по данным. Среди ученых, изучающих проблемы интеграции данных в крупных компаниях, следует отметить Д.В. Торшина, И.С. Михайлова, М.Р. Когаловского, JI.A. Калиниченко, В.В. Липаева, Е.Н. Филинова, А.В. Горбатова, A. Naumenko, Е. Rahm и других.

Анализ результатов работ этих исследователей и анализ ряда выполненных проектов интеграции ИС производственного назначения показал, что проблема интеграции производственных данных промышленных предприятий, в том числе компаний нефтегазовой отрасли, представляется недостаточно изученной, а большинство проектов по интеграции данных в крупных компаниях не завершились успешно из-за отсутствия общих подходов и способов решения этой проблемы. Более того, практически значимые алгоритмы и инструментальные программные средства для решения проблемы интегра-

ции производственных данных, учитывающие специфику нефтегазовой отрасли, сегодня на рынке программного обеспечения отсутствуют.

Целью диссертационной работы является создание алгоритмического и программного обеспечения инструментальной системы для интеграции производственных данных информационных систем и комплексов программ, производственного назначения, эксплуатируемых в нефтегазодобывающих компаниях.

Для реализации поставленной цели необходимо последовательное решение следующих задач.

1. Разработка принципов построения и архитектуры инструментальной системы для интеграции производственных данных (СИПД) НГДК, включая интеграцию технологических данных различных АСУТП, используемых в нефтегазовой отрасли.

2. Создание интеграционной модели производственных данных (ИМПД) НГДК на основе предложенных принципов построения и сформулированных требований к разрабатываемой инструментальной системе.

3. Разработка алгоритмического обеспечения инструментальной СИПД. Решение данной задачи предполагает также исследование эффективности предлагаемых алгоритмов.

4. Разработка программного обеспечения (ПО) инструментальной СИПД. Результатом решения этой задачи должны явиться программные средства, созданные с учетом разработанных принципов и архитектуры инструментальной системы и реализующие предложенные алгоритмы.

5. Апробация и внедрение разработанной инструментальной системы при решении практических задач создания конкретных СИП Д и интеграции с их помощью производственных данных современных НГДК.

Методы исследований. В работе использованы методы теории множеств, объектно-ориентированного проектирования ПО и проектирования БД, методология структурного анализа и проектирования SADT.

Научную новизну полученных в работе результатов определяют:

1. Архитектура инструментальной СИПД, отличительной особенностью которой является использование подхода к интеграции данных на основе интеграционной модели производственных данных и принципов сервисно-ориентированной архитектуры (англ. Service Oriented Architecture, SOA).

2. Интеграционная модель производственных данных НГДК, созданная на основе отраслевого стандарта PRODML и подхода EAV («Сущность-Атрибут-Значение») и позволяющая гибко описывать объекты производства.

3. Алгоритм сопоставления схем данных участвующих в интеграции производственных ИС и комплексов программ со схемой данных ИМПД компании, дающий более высокое качество сопоставления схем по сравнению с рядом аналогичных алгоритмов широко известной программной среды СОМА+ за счет оригинального структурного сопоставления схем данных.

4. Способ сбора и передачи (доставки) на верхние уровни управления компанией технологических данных различных используемых АСУТП, от-

личительной особенностью которого является обеспечение высокой производительности по сравнению с аналогами и обеспечение требуемого уровня информационной безопасности в современной НГДК.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Практически значимыми являются созданные ИМПД, алгоритмы и программные средства инструментальной СИПД для современных НГДК. Объем исходного кода разработанных программных средств составляет более 17 000 строк на языках С#, Delphi, T-SQL и PL/SQL. Часть программ имеет государственную регистрацию.

Созданные ИМПД, алгоритмы и программные средства инструментальной СИПД были использованы при выполнении х/д 8-02/08 и х/д 8-05/09 между Институтом «Кибернетический центр» Томского политехнического университета и ОАО «Томскгазпром» и внедрены в виде конкретной СИПД, использованной в ОАО «Томскгазпром» при решении ряда задач интеграции ИС и АСУТП по данным. Интеграции подлежали корпоративная геоинформационная система управления производством (КГСУ) «Магистраль-Восток», ИС обработки и интерпретации геолого-геофизических данных «BASPRO», информационно-аналитическая система для моделирования промысловых трубопроводов «OISPipe» ir ряд АСУТП промыслов ОАО «Томскгазпром». Результаты внедрения подтверждены соответствующими актами.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Предложенная интеграционная модель производственных данных позволяет гибко описывать в виде структур данных производственные объекты добывающих компаний нефтегазовой отрасли.

2. Разработанный алгоритм сопоставления схем данных ИС и комплексов программ обеспечивает более высокую точность сопоставления схем по сравнению с аналогичными алгоритмами широко известной программной среды СОМА+.

3. Предложенный способ сбора и передачи (доставки) технологических данных различных АСУТП нефтегазодобывающей компании на верхние уровни управления компанией, базирующийся на принципах сервисно-ориентированной архитектуры, обеспечивает более высокую производительность при доставке данных по протоколу ОРС по сравнению с аналогами.

4. Разработанная архитектура, созданное алгоритмическое и программное обеспечение инструментальной СИПД позволяют создавать конкретные СИПД и с их помощью эффективно решать интеграционные задачи по производственным данным в добывающих компаниях нефтегазовой отрасли.

Апробацня работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на VI и VII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Молодёжь и современные информационные технологии» (г. Томск, 2008 г.; г. Томск, 2009 г.), XV Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Современная техника и технологии» (г. Томск, 2009 г.), VII и VIII

Всероссийской конференции «Технологии Microsoft в теории и практике программирования» (г. Томск, 2010 г.; г. Томск, 2011 г.), 6th Central and Eastern European Software Engineering Conference (CEE-SECR) (г. Москва, 2010 г.).

По результатам исследований опубликовано 10 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, получено 2 свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Личный вклад:

1. Постановка задач исследования и разработка принципов построения инструментальной СИПД выполнены автором совместно с Н.Г. Марковым.

2. Интеграционная модель производственных данных НГДК разработана автором совместно с Н.Г. Марковым и A.B. Кудиновым.

3. Архитектура инструментальной СИПД разработана автором совместно с A.B. Кудиновым.

4. Алгоритмическое обеспечение инструментальной СИПД разработано автором. Результаты исследования эффективности предложенных алгоритмов и способа сбора и передачи технологических данных получены автором.

5. Разработка программного обеспечения инструментальной СИПД выполнена автором.

6. Разработка адаптера инструментальной СИПД, реализующего предложенный способ сбора и передачи (доставки) технологических данных АСУТП, проведена автором совместно с М.В. Копновым, A.B. Кудиновым и П.М. Острасть.

7. Апробация и внедрение разработанного программного обеспечения СИПД в ОАО «Томскгазпром» выполнено совместно с A.B. Кудиновым и М.В. Копновым.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 102 наименований и двух приложений. Объем основного текста диссертации составляет 130 страниц машинописного текста, иллюстрированного 53 рисунками и сопровождаемого 7 таблицами.

Содержание работы

В первой главе рассматривается проблема интеграции производственных данных НГДК.

На основе результатов анализа нескольких российских НГДК описывается структура и бизнес-процессы типичной НГДК и рассматривается модель ее автоматизации. Показывается актуальность проблемы интеграции существующих в НГДК автономных ИС и комплексов программ и создания тем самым единого информационного пространства (ЕИП) компании. На основе проведенного исследования выбирается наиболее перспективный путь создания ЕИП: интеграция по данным в первую очередь автономных ИС и ком-

плексов программ, автоматизирующих производственную деятельность компании.

Рассмотрены потоки производственных данных НГДК, показаны основные трудности при их интеграции. Во-первых, это разнородность эксплуатируемых ИС и комплексов программ, во-вторых, территориальная удаленность промыслов от офисов компаний и пространственная распределенность используемых АСУТП на каждом промысле и, в-третьих, огромные объемы технологических данных как основного подмножества множества производственных данных.

Проанализированы существующие подходы и технологии интеграции производственных данных промышленных предприятий, в том числе НГДК. Сделан вывод, что существующие технологии, подходы и стандарты интеграции недостаточно эффективно решают задачу интеграции производственных данных НГДК и, соответственно, необходимо их развивать.

С учетом результатов проведенного анализа и выбранного подхода к интеграции по данным ИС п комплексов программ, эксплуатируемых в НГДК, формулируются цель исследований и задачи, решаемые в диссертационной работе.

Вторая глава посвящена изложению сформулированных принципов построения инструментальной системы для интеграции производственных данных (СИПД) НГДК и описанию предложенной ее архитектуры, а также созданной интеграционной модели производственных данных (ИМПД).

Даются определения участников интеграции, интеграционных процессов, схемы данных и сопоставления схем данных. Участниками интеграции (далее просто участниками) считаются ИС, отдельные программы, комплексы программ, базы и хранилища данных, а также АСУТП. Участники могут выступать как в роли источников, так и потребителей производственных данных в НГДК. Под интеграционным процессом понимается процесс передачи производственных данных от участников-источников участнику-потребителю. Под схемой данных понимаются любое формальное описание способа организации хранения данных с точки зрения их логической структуры, которая описывает правила хранения данных и (или) способ организации доступа к ним. Примерами схем данных являются схема базы данных и XSD (XML Schema Definition). Под сопоставлением схем данных будем понимать процесс определения отношения элементов двух схем (англ. mapping).

Формулируются следующие принципы построения инструментальной СИПД.

1. Принцип унифицированного федеративного доступа к данным, согласно которому каждый участник должен взаимодействовать с инструментальной системой, выступающей в роли сервера федерализации данных.

2. Принцип интеграции данных НГДК на основе интеграционной модели производственных данных.

3. Принцип адаптивности инструментальной СИПД, в соответствии с которым особенности конкретной НГДК должны легко учитываться при создании конкретной СИПД путем развития, масштабирования и адаптации инструментальной СИПД этой компании благодаря наличию в ее составе развитых инструментальных средств.

4. Принцип раздельного описания логики процессов передачи данных и описания параметров доступа к данным конкретных интегрируемых участников. Согласно ему для каждого участника необходим адаптер, предоставляющий инструментальной СИПД и, соответственно, конкретной СИПД интерфейс к его данным в виде, соответствующем ИМПД. Адаптер должен преобразовывать информацию из схемы данных участника в схему данных ИМПД.

5. Принцип сервисной ориентированности архитектуры инструментальной системы. Согласно ему транспортный уровень движения данных интегрируемых участников должен быть организован посредством веб-сервисов, а также передача данных должна быть реализована в формате XML.

6. Принцип информационной безопасности, согласно которому инструментальная система должна обладать развитыми механизмами защиты передаваемых данных, а также уметь адаптироваться к различным архитектурам безопасности интегрируемых участников и требованиям к информационной безопасности конкретных НГДК.

Рассматриваются требования, предъявляемые к разрабатываемой инструментальной системе. Среди них основными являются следующие.

1. Инструментальная СИПД должна использовать для хранения ИМПД базу данных, управляемую универсальной СУБД.

2. Для унификации взаимодействия ядра СИПД с адаптерами участников должен быть разработан формат описания запросов и ответов на запросы к объектам ИМПД.

3. Наличие в составе инструментальной СИПД инструментальных средств для упрощения процессов разработки адаптеров участников, масштабирования и адаптации такой системы к конкретной НГДК.

4. Инструментальная СИПД должна обеспечивать сбор и передачу (доставку) технологических данных АСУТП, используемых в нефтегазовой отрасли, на верхние уровни управления НГДК.

С учетом сформулированных принципов построения и требований к функциональным возможностям инструментальной СИПД была предложена архитектура такой системы (рис. 1.). Важной особенностью инструментальной системы, отличающей ее от существующих платформ интеграции, является объединение при создании ее архитектуры подхода к интеграции данных на основе интеграционной модели, базирующейся на отраслевых стандартах нефтегазовой промышленности, с принципами сервисно-ориентированной архитектуры SOA.

Основными компонентами инструментальной СИПД являются ядро и адаптеры, реализующие механизм унифицированного взаимодействия участ-

ников интеграции с ядром. Адаптер предоставляет ядру интерфейс к данным участника в виде, описанном в рамках разработанной ИМПД. Создание адаптера для подключения участника к ядру инструментальной СИПД является трудоемкой задачей, т.к. адаптер должен преобразовывать информацию из схемы данных интегрируемого участника в схему данных ИМПД. Для минимизации усилий разработчика при решении этой задачи предложено использовать алгоритмы автоматического сопое Инструментальная СИПД

тавления схем данных.

Согласно сформулирован-

Инструментарий сопоставления схем

^МИЫ/УЧЗСГНИКОО

"Инструментарий........

администрирования

интеграционных процессов

---—.--............

Инструментарий (^актирова-ния ИМПД НГДК

Модуль о

итерационных процессов ^

Модуль координации данных Щх между участниками

Модуль взаимодействуя с участниками

ЕВ Б21"" ШШ

Рис. 1. Обобщенная схема архитектуры инструментальной СИПД

ным требованиям инструментальная система должна также обеспечивать сбор и передачу (доставку) технологических данных АСУТП. Для этого рассматривается широко используемый стандарт ОРС для сбора и передачи технологических данных, анализируются достоинства и недостатки реализующих его программных продуктов. В результате делается вывод о необходимости создания способа сбора и передачи технологических данных на основе стандарта ОРС, лишенного выявленных недостатков. Так как технологические данные имеют свои особен-

ности по сравнению с остальными производственными данными, для их соо-ра и передачи должен быть разработан отдельный ОРС-адаптер, универсальный для всех АСУТП, поддерживающих стандарт ОРС и используемых в нефтегазовой отрасли.

Основными компонентами ядра инструментальной СИПД являются (рис. 1.): набор инструментальных средств, обеспечивающих возможность построения на базе инструментальной системы конкретных СИПД для конкретных НГДК; модули, обеспечивающие выполнение основных функций инструментальной системы, и ИМПД, которая хранится в базе данных под управлением универсальной СУБД. Инструментальная система как и конкретная СИПД не хранит значения производственных показателей и их историю, а согласно первому принципу реализует функции сервера федерализации данных, позволяющие организовать интеграционные процессы внутри НГДК. Ядро инструментальной СИПД выполняет следующие основные функции:

• обеспечивает хранение ИМПД в базе данных под управлением универсальной СУБД и предоставляет средства для ее модификации;

• предоставляет инструментарий для создания, редактирования, настройки, исполнения и контроля всех интеграционных процессов;

• обеспечивает обмен данными в разных режимах (по расписанию, по запросу пользователя, по изменению данных).

На основе принципов построения инструментальной СИПД и выдвинутых требований к интеграционной модели производственных данных, разработана структура такой модели (рис. 2.). ИМПД инструментальной/конкретной СИПД предлагается рассматривать как результат интеграции двух составляющих: метаданных (описания предметной области в целом) и предметной составляющей (атрибуты и отношения конкретных производственных объектов участников, описание интеграционных процессов).

Анализируются потенциальные подходы к организации хранения производственных данных в ИМПД и показываются преимущества применения в этой модели подхода «Сущность-Атрибут-Значение» (англ. Entity-Attribute-Value model, EAV) перед другими. Проектируются структуры для хранения данных ИМПД на концептуальном уровне.

Показывается, что наиболее зрелым стандартом нефтегазовой отрасли, имеющим в своем составе описание производственных объектов, является PRODML, т. к. схема данных, предлагаемая этим стандартом, покрывает практически весь производственный процесс с момента добычи углеводородного сырья (УВС), подготовки товарной продукции до момента ее реализации. Классы и их атрибуты, описывающие производственные объекты в составе стандарта PRODML, взяты за основу метасоставляющей ИМПД. Структура интеграционной модели предусматривает возможность дополнения основного набора классов и их атрибутов, это и определяет гибкость модели в соответствии с требованиями конкретной НГДК и ее СИПД.

Проведен анализ эффективности предложенной интеграционной модели данных и ряда других моделей данных, используемых для описания производственных данных в современных НГДК. По его результатам сделан вывод, что положенный в основу ИМПД подход позволяет проводить расширение набора классов объектов, числа их атрибутов, отношений между классами и между объектами без структурных изменений схемы данных.

В третьей главе описывается алгоритмическое обеспечение инструментальной СИПД.

Разработан алгоритм координации данных между участниками интеграции по данным, в соответствии с ним исполняются интеграционные процессы инструментальной системой.

ИМПД

Предметная составляющая модели

Гпроизво0сшеннь№ 1 | Г Описами*

С t [ иерархичее

t____________________1 ' « отношеии

Ar>'> * •

г ч 1 TP X I произведете

1_ объектов ] ♦

Г ~ Описав""™""]

в «нтефзцмон!

| интеграция .. I | г*

Метасоставляющая модели

Рис. 2 Структура ИМПД

Описан разработанный алгоритм РБМ, обеспечивающий автоматическое сопоставление схем данных и позволяющий минимизировать усилия разработчика при подключении участников к ядру инструментальной СИПД. Этот алгоритм включает в себя ряд алгоритмов сопоставления схем данных: синтаксический, семантический, структурный алгоритмы и алгоритм сопоставления схем данных на основе типов данных. Алгоритм РБМ осуществляет поиск соответствий между двумя схемами данных, представленными в формате Х8Б, и относится к классу алгоритмов, использующих при сопоставлении только схему данных, т. е. имена элементов, типы данных и структурные свойства элементов схем. Укрупненное описание алгоритма РБМ следующее.

Начало.

Шаг 1. Разбить каждую строку названия элементов схем данных на подстроки по набору правил.

Примечание: необходимость разбиения названий элементов обусловлена тем, что они могут быть составными (Сате1-стиль, РаБсаЬстиль и т. п.).

Шаг 2. Рассчитать соответствия между списками подстрок названий элементов и их синонимов из словаря с использованием синтаксических алгоритмов (Левенштейна, М-грамм и комбинированного).

Шаг 3. Вычислить соответствия между элементами схем но типам данных.

Шаг 4. Вычислить соответствия между элементами схем данных на основе структурных зависимостей. На этом шаге используются результаты, полученные на шаге 2 и шаге 3. Детализированный шаг 4 в виде схемы алгоритма приведен на рис. 3.

Шаг 5. Выбрать соответствия с максимальными весами между элементами исходных схем данных на основе матриц результатов, полученных на шаге 2, шаге 3 и шаге 4.

Конец.

В литературе не представлены алгоритмы структурного сопоставления схем данных, поэтому был разработан оригинальный эвристический алгоритм (рис. 3.). Учтено, что схему данных можно представить графом, но чаще всего это ацикличный граф (не содержит циклов), т. е. дерево. Введены понятия для пояснения предлагаемого алгоритма: узлы с нулевой степенью исхода (из которых не исходит ни одна дуга), называемые концевыми вершинами или листьями; узел ветвления (который имеет входящие и исходящие дуги) - неконцевой узел; дерево с отмеченным узлом, называемое корневым деревом.

Предложенный алгоритм структурного сопоставления деревьев схем данных базируется на следующих предположениях:

• листья двух деревьев соответствуют друг другу в большей степени, если их предки соответствуют друг другу синтаксически и по типу данных;

• неконцевые узлы деревьев соответствуют друг другу структурно, если они соответствуют синтаксически и их корневые деревья соответствуют друг другу;

• неконцевые узлы деревьев соответствуют друг другу структурно, если их листья имеют высокую степень соответствия, даже если их непосредственные дети слабо соответствуют друг другу; это связано с тем, что листья обычно имеют более высокий семантический смысл по сравнению с неконцевыми узлами.

Входными данными для алгоритма являются: дерево элементов исходной схемы данных; дерево элементов целевой (с ней производится сопоставление) схемы данных; рассчитанные соответствия всех пар листьев деревьев по типам данных ((^¡т) и рассчитанные синтаксические соответствия всех узлов деревьев (вупБт). Результатом работы алгоритма являются рассчитанные структурные соответствия всех узлов деревьев ^ги^ип).

ИС"Т''' » . ЯЙЯКЮГй

% К I • являются кексниеаыии?

ж улпов-предков уыеммшигь значение с*ру**урмого соо!»&гсгвия:

предо*«}} * (З1гус121т (фел*и{ к) лредадш))

узпов-пред*о* у»вл*ч«теь »иачви»»в структурного соответствия:

»{гис'-Зггг^предкИ»}-

предо*;!}) ®

У *с«х листьвв-потомков уменьшат* значение стругуриого соответствия:

/жсты*^))» »..две

У вее» г»нсть«в-г>отом*е« уъепичмть »каление структурного соответствия*.

вйг»ег$*т(л«сгъй(»}, тс*ы>0)) *

(лис»ы1<в),пистъй(1)))

Выбраны «ев у!лы дерева Т

[ Выбраны V дерем 3 /

Конец

Рис. 3. Схема алгоритма структурного сопоставления схем данных

Изменение значения структурного соответствия ш_тс(1) и \у_с1ес(л) (шаги 7, 8, 11, 12 на рис. 3) рассчитывается на основе функции вида:

12

F(X) = X / (1 + ]X|), имеющей гарантированное предельное значение, равное единице. Значения после приращения и уменьшения структурного веса узла вычисляются по следующим формулам:

W_inc(A) = cur + CX^X(1 - cur) / (1 + CX^X(1 - cur)) w_dec(A.) = cur - cx^x(l - cur) / (1 - с>Ф<(1 - cur)),

где X - вес соответствия, на основании которого принято решение об увеличении или уменьшении значения структурного веса текущего узла, с -коэффициент скорости приращения веса, cur-значение веса текущего узла.

Исследование эффективности алгоритма PSM выполнено на ряде тестовых схем данных, а также на наборе реальных схем данных, описывающих результаты гидродинамических исследований скважин и используемых популярными в нефтегазовой от-расли ИС и комплексом программ (КГСУ «Магистраль-Восток», ИС «BASPRO» и программный продукт фирмы Schlum-berger «InterACT»), Оценка алгоритма PSM с точки зрения качества сопоставления схем данных (F-мера) получена в сравнении с оценкой комбинации алгоритмов широко используемой программной среды СОМА+ (EditDistance, Synonym, NameType и NamePath), позволяющей комбинировать различные алгоритмы сопоставления схем данных. Для оценки качества использована F-мера:

F-мера = точность^помнота / (0.5*точ>юстъ + 0.5 ^полнота), где точность - доля найденных истинных положительных соответствий среди всех соответствий, полнота -доля найденных истинных положительных соответствий среди всех истинных соответствий.

На основе результатов исследования выявлено, что средний выигрыш алгоритма PSM по качеству сопоставления схем по сравнению с алгоритмами среды СОМА+ на выбранных наборах составил 10,1% (рис. 4.).

0,8 ...................................................... 1 ■■

tesrl Kst2 testt tesis BAS PRO Магнораль-воггок IntwACT

«COMA+ SäPSM |i ш СОМА* a PSM

а б

Рис. 4. Результаты оценки качества сопоставления (Р-мера) алгоритмов на исследуемых схемах данных: а - тестовые схемы данных; б -схемы данных

реальных систем

Разработан алгоритм автоматического сопоставления объектов ИМПД, позволяющий качественно улучшить настройку интеграционных процессов инструментальной/конкретной СИПД.

Предложен оригинальный способ сбора и передачи (доставки) технологических данных на верхние уровни управления НГДК от используемых в

компании АСУТП. Ключевыми особенностями его, обеспечивающими информационную защиту передаваемых данных, является использование сервисно-ориентированной и двухзвенной архитектуры программного средства доставки данных, реализующего способ. Использование сервисно-ориентированная архитектуры, элементом которой являются веб-сервисы, позволяет выполнить все предъявляемые в НГДК требования по информационной безопасности к средствам доставки технологических данных. Протоколом обмена данными при использовании веб-сервисов является SOAP (Simple Object Access Protocol), использующий формат XML, поэтому имеется возможность фильтрации всего трафика от АСУТП в СИПД межсетевым экраном. Предложенная двухзвенная архитектура программного средства сбора и передачи технологических данных позволяет передающей части этого средства находиться в технологической локальной вычислительной сети (ЛВС) вместе с ОРС-сервером, принимающим данные от АСУТП, а другой части в виде веб-сервиса, выполняющего функцию приемника данных в XML-формате, находиться вместе с ОРС-адаптером, отвечающим за доставку данных потребителям, в офисной ЛВС. Принимающий данные веб-сервис представляет собой «пассивный» интерфейс, т. е. все действия инициируются передающей частью, расположенной в технологической ЛВС. Это удовлетворяет самым жестким требованиям информационной безопасности в НГДК, т. к. исключает интерфейс доступа к данным АСУТП в технологическую сеть.

Средством обеспечения надежности предлагаемого способа является механизм буферизации, который позволяет исключить потери данных при отсутствии связи между технологической и офисной вычислительными сетями (по аналогии со спецификацией ОРС HDA). Для реализации этого механизма может быть использована БД под управлением СУБД или организован файловый буфер, накапливающий технологические данные до восстановления соединения между сетями.

Реализация предлагаемого способа предполагает использование ряда подходов, позволяющих уменьшить объем пакетов передаваемых технологических данных.

Для проведения исследования эффективности предложенного способа он реализован в виде программы, относящейся к классу ОРС-клиентов. Проведено исследование его производительности при доставке данных.Аналогичные исследования выполнены также для ОРС Easy Connect Suite компании Softing и XML-Data Access Gateway компании Advosol, являющихся широко распространенными ОРС-клиентами, реализующими спецификацию ОРС XML DA.

Анализ результатов исследования (рис. 5.) показал, что разработанный ОРС-клиент дает значительный выигрыш в производительности по сравнению с аналогами. Например, при пропускной способности канала передачи данных 1 Мбит/с разработанный ОРС-клиент может доставить 8 тысяч значений (каждое значение - кортеж атрибутов) технологических параметров за

1 минуту против 4-6 тысяч значений, обеспечиваемых ОРС-клиентами Easy Connect Suite и Data Access Gateway.

9

о с

E= О

Q 5

| ¿s — - _ — — — —-

j/ _____ -------

1

!

-Разработанный ОРС-клиент

300 400 500 600 700 800 Пропускная способность канала передачи данных. Кбит/с

»- OPCEasyConnectSuite

-■-XML-Data Access Gateway

Рис. 5. Зависимость количества переданных за минуту значений технологических параметров от пропускной способности канала передачи данных

Этот выигрыш объясняется следующими факторами. Во-первых, в ОРС-клиенте реализована не XML DA спецификация, а оригинальный интерфейс доступа к технологическим данным, XML-схемы которого более простые, и, следовательно, размер передаваемых пакетов тех же данных значительно снижен. Во-вторых, значения технологических параметров в передаваемых пакетах группируются по времени, т.к. при передаче значений параметров в асинхронном режиме (этот режим наиболее распространен в нефтегазовой отрасли), атрибут «время поступления значения» большинства значений одинаков. В-третьих, уменьшен объем пакетов за счет использования коротких имен тегов в пакетах. В-четвертых, в пакетах передаются не сами значения параметров, а разница текущего и предыдущего значений параметра.

В четвертой главе описывается программная реализация разработанной инструментальной СИПД и результаты ее апробации и внедрения в НГДК ОАО «Томскгазпром» созданной на ее основе СИПД.

В качестве программных платформ для разработки инструментальной СИПД выбраны Microsoft .NET Framework, WCF (Windows Communication Framework) и LINQ (Language Integrated Query). В качестве средства разработки на этих платформах использована среда Microsoft Visual Studio 2008 и язык программирования С#. Учитывая возможность тесной интеграции с выбранными средствами разработки, в качестве СУБД выбрана Microsoft SQL Server 2008. ОРС-клиент разработан на языке Delphi в среде CodeGear Delphi 2007.

На основе концептуальной схемы данных, представленной во второй главе, разработана физическая схема данных ИМПД.

Описана детальная структура ПО инструментальной СИПД. Подробно рассмотрены основные программные модули, входящие в ее состав: редактирования ИМПД, сопоставления схем данных, настройки интеграционных процессов, планирования интеграционных процессов, взаимодействия ядра СИПД с участниками, координации данных между участниками и формирования запросов к адаптерам участников.

Разработана архитектура ПО ОРС-клиента, созданного на основе предложенного способа сбора и передачи (доставки) технологических данных и подключаемого к ядру СИПД с помощью универсального ОРС-адаптера (рис. 6.).

Приведены результаты апробации инструментальной системы и внедрение созданной на ее основе СИПД ОАО «Томск-газпром». При внедрении СИПД осуществлена интеграция по данным подлежала КГСУ «Магистраль-Восток» с двумя специализированными ИС: «BASPRO» (позволяет обрабатывать и интерпретировать геолого-геофизические данные, строить геологические модели) и «OISPipe» (моделирование промысловых нефте- и газосборных сетей) (рис.7.). КГСУ «Магистраль-Восток» - это система класса MES, внедрена в компании для автоматизации деятельности большинства производственных служб. Основные производственные объекты и их атрибуты, по которым организована передача производственных данных между этими системами следующие:

• скважины - давление (буферное, затрубное), температура (линейная, устьевая), состояние скважины, способ эксплуатации скважины, время работы/простоя, обводненность, компонентный состав сырья, результаты гидродинамических исследований;

• пласты - плотность воды, плотность нефти, газосодержание;

• пластопересечения (эксплуатационные пласты) - добыча/выпуск УВС, добыча воды;

• и т.д.

КГСУ «Магистраль-Восток» интегрировалась также по технологическим данным с АСУТП кустов скважин и установок подготовки газа и газового конденсата (Мыльджинское и Северо-Васюганское газоконденсатные месторождения), а также установки по подготовки нефти (Казанское месторождение).

Это обеспечило сбор и передачу (доставку) данных, представляющих собой значения параметров технологических процессов (дебит, давление,

Рис. 6. Архитектура ПО разработанного ОРС-клиента

температура и т. д.) через заданные промежутки времени, в КГСУ «Магист-ралъ-Восток».

Рис. 7. Фрагмент СИПД ОАО «Томсктазпром»

При помощи ОРС-клиентов (на рис. 7 изображены только ОРС-адаптеры) доставляются данные из 8 АСУТП различного назначения с трех месторождений ОАО «Томскгазпром» и с Лугинецкого узла учета и сдачи стабильного конденсата и нефти в магистральный нефтепровод «Александровское - Томск - Анжеро-Судженск», всего более 6600 технологических параметров. Апробация СИПД при сборе и передаче технологических данных компании показала, что обеспечивается доставка примерно 880 тысяч значений параметров в сутки. Использование механизма буферизации, реализованного в ОРС-клиенте, в течение последних трех лет позволило не потерять за время перерывов связи 1,3 млн. значений параметров. Кроме того, внедрение разработанного ОРС-клиента позволило ОАО «Томскгазпром» в 2008 г. успешно пройти аудит комиссии по информационной безопасности ОАО «Газпром». Как показала практика, адаптация инструментальной СИПД (масштабирование СИПД ОАО «Томскгазпром») с целью организации сбора и доставки значений технологических параметров с вводимых в эксплуатацию новых АСУТП, производится в короткие сроки.

Результаты внедрений подтверждают эффективность разработанных алгоритмических и программных средств инструментальной/конкретной СИПД и их практическую значимость.

В заключении приведены основные полученные в диссертационной работе результаты и сделанные выводы.

В приложения вынесены акты о внедрении полученных результатов и свидетельства о регистрации программ для ЭВМ.

Основные результаты и выводы

В ходе выполнения диссертационной работы были получены следующие основные научные и практические результаты и сделаны выводы.

1. Проведен анализ проблемы интеграции эксплуатируемых в НГДК информационных систем и комплексов программ производственного назна-

17

чения. Показано, что наиболее перспективным для решения практических задач в рамках решения этой проблемы является подход, когда ИС и комплексы программ НГДК интегрируются по производственным данным. По результатам анализа поставлена цель создания алгоритмического и программного обеспечения инструментальной системы для интеграции производственных данных ИС и комплексов программ, производственного назначения, эксплуатируемых в нефтег азодобывающих компаниях.

2. Предложены принципы создания и разработана архитектура инструментальной СИПД.

3. На основе стандарта PRODML разработана интеграционная модель производственных данных, позволяющая гибко описывать производственные объекты добывающих компаний нефтегазовой отрасли.

4. Разработано алгоритмическое обеспечение инструментальной СИПД. Предложен алгоритм PSM, решающий задачу автоматического сопоставления схем данных и позволяющий упростить подключение участников интеграции к ядру инструментальной СИПД. Проведено исследование эффективности алгоритма PSM и комбинации алгоритмов из широко распространенной среды СОМА+. Результаты исследования показали, что алгоритм PSM обеспечивает более высокое качество сопоставления схем данных.

5. Разработан оригинальный способ сбора и передачи (доставки) технологических данных на верхние уровни управления компанией, базирующийся на стандарте ОРС и принципах сервисно-ориентированной архитектуры. Способ обеспечивает высокий уровень информационной безопасности и надежности. Проведен анализ производительности его программной реализации в виде ОРС-клиента. Сделан вывод о том, что разработанный ОРС-клиент обеспечивает более высокую производительность по сравнению с ОРС-клиентами, широко используемыми сегодня в компаниях нефтегазовой отрасли.

6. Создано программное обеспечение инструментальной СИПД. Объем исходного кода разработанных программных средств составляет более 17 ООО строк на языках С#, Delphi, T-SQL и PL/SQL. Часть программ имеет государственную регистрацию.

7. Проведены апробация разработанного алгоритмического и программного обеспечения инструментальной СИПД и внедрение созданной на ее основе конкретной СИПД в НГДК ОАО «Томскгазпром». Результаты апробации и внедрения подтверждают эффективность разработанных архитектуры, алгоритмических и программных средств инструментальной системы и СИПД для ОАО «Томскгазпром».

Основные публикации по теме диссертации

Статьи, опубликованные в изданиях из перечня ВАК:

1. Вейбер В.В., Богдан С.А., Кудинов A.B., Марков Н.Г. Концепция построения платформы для интеграции производственных данных нефтегазо-

добывающей компании // Известия Томского политехнического университета,—2011.—Т.318.—№5.—С. 126-131.

2. Вейбер В.В., Кудинов A.B., Марков Н.Г. Алгоритм сопоставления схем данных информационных систем нефтегазодобывающего предприятия // Известия Томского политехнического университета. — 2011. — Т.319. — № 5. — С. 178-183.

3. Вейбер В.В., Кудинов A.B., Марков Н.Г. Задача сбора и передачи технологической информации распределенного промышленного предприятия // Известия Томского политехнического университета. — 2011. — Т.319. — №5. —С. 151-156.

Статьи, тезисы докладов на междунар. и всеросс. конференциях:

4. Вейбер В.В., Ковин Р.В. Разработка ОРС-клиента на основе веб-сервисов // Молодежь и современные информационные технологии: Сб. трудов VI Всеросс. научно-практической конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. — Томск: Изд-во СПБ Графике. — 2008. — С. 461-462.

5. Вейбер В.В., Марков Н.Г. Сервисно-ориентированная интеграционная платформа на базе WCFAVFF для построения единого информационного пространства нефтегазодобывающего предприятия // Сб. трудов VI Всеросс. научно-практической конф. «Технологии Microsoft в теории и практике программирования». — Томск: Изд-во ТПУ. — 2009. — С. 86-88.

6. Вейбер В.В., Марков Н.Г. Использование сервисно-ориентированной архитектуры при построении систем управления нефтегазодобывающим предприятием И Молодежь и современные информационные технологии: Сб. трудов VII Всеросс. научно-практической конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. — Томск: Изд-во СПБ Графике. — 2009. — С. 20-21.

7. Вейбер В.В., Кудинов A.B. Программное решение для интеграции информационных систем промышленного предприятия // Современные техника и технологии: Труды XV Междун. научно-практической конф. студентов, аспирантов и молодых ученых — Томск: Изд-во ТПУ. — 2009. — Т. 2. — С. 181-183.

8. Вейбер В.В., Кудинов A.B., Марков Н.Г. Использование метамодели предметной области для интеграции производственных данных нефтегазового предприятия // Сб. трудов VII Всеросс. научно-практической конф. «Технологии Microsoft в теории и практике программирования». — Томск: Изд-во ТПУ.—2010, —С. 67-70.

9. Veyber V., Kudinov A., Markov N. Model driven approach for oil & gas information systems and applications integration // Proceedings of 6th Central and Eastern European Software Engineering Conference (CEE-SECR 2010), — Moscow. — ISBN 978-1-4577-0605-9. — 2010. — P. 156-162.

10. Вейбер B.B., Кудинов A.B. Платформа интеграции производственных данных нефтегазодобывающей компании // Сб. трудов VIII Всеросс. научно-практической конф. «Технологии Microsoft в теории и практике программирования». — Томск: Изд-во ТПУ. — 2011. — С. 98-100.

Подписано к печати 17.11.2011. Формат 60x84/16. Бумага «Снегурочка».

Печать XEROX. Усл.печ.л. 1,1. Уч.-изд.л. 0,99. _Заказ 1703-11. Тираж 100 экз._

Томский политехнический университет Система менеджмента качества Томского политехнического университета сертифицирована NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту ISO 9001:2008

ИЗЛАТЕЛЬСТВО^ТПУ. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30

Тел./факс: 8(3822)56-38-63, www.tpu.ru

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА ИНТЕГРАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ДАННЫХ НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩЕЙ КОМПАНИИ.

1 Л. Структура и бизнес-процессы современной НГДК.

1.2. Модель автоматизации НГДК.

1.3. Задачи создания единого информационного пространства НГДК.

1.4. Интеграция ИС и комплексов программ НГДК по производственным данным.

1.4.1. Производственные данные НГДК.

1.4.2. Потоки производственных данных НГДК.

1.4.3. Основные трудности интеграции производственных данных.

1.4.4. Методы интеграции по данным.

1.4.5. Промышленные стандарты интеграции по данным.

1.4.6. Выбор подхода к интеграции производственных данных НГДК.

1.5. Цель и задачи исследования.

В процессе развития крупной промышленной компании многократно возрастают ее информационные потоки и все более значимой становится правильная организация этих потоков внутри компании. Анализ проблем автоматизации нефтегазодобывающих компаний (НГДК) показывает, что «лоскутная автоматизация», т. е. наличие нескольких информационных систем (ИС) и специализированных комплексов программ разных поколений, присуща многим из них. Это объясняется тем, что никакая интегрированная ИС даже класса ERP (Enterprise Resource Planning - планирование ресурсов предприятия) не покрывает в перспективе всех потребностей в автоматизации такой компании, тем более ее специальных потребностей, связанных с особенностями производства непрерывного типа. Сегодня автоматизация НГДК, обеспечиваемая разнообразными эксплуатируемыми и вновь внедряемыми ИС и комплексами программ, как правило, часто сводится к автоматизации лишь отдельных участков и цехов производства, а не производственного цикла компании в целом. При этом многие производственные задачи решаются неэффективно или не решаются вовсе без совместного использования данных сразу нескольких ИС и (или) комплексов программ. Сегодня уровень интеграции таких ИС и комплексов программ весьма невысок: взаимосвязанные бизнес-процессы компании автоматизированы с использованием многочисленных унаследованных и устаревших решений по интеграции разнородных ИС и комплексов программ. Использование таких интеграционных решений ведет к большим рискам в части обеспечения надежности ИТ-поддержки бизнеса НГДК [14].

Все это указывает на то, что в нефтегазовой отрасли научная проблематика по интеграции эксплуатируемых в НГДК ИС и комплексов программ и, в конечном итоге, создания единого информационного пространства (ЕИП) таких компаний, особенно актуальна [32].

Существуют различные подходы к интеграции ИС и комплексов программ компании: по данным, по функциям, по интерфейсам и т.д. Наиболее перспективным и часто используемым из них является подход к интеграции ИС и комплексов программ по данным. Среди ученых, изучающих проблемы интеграции данных в крупных компаниях, следует отметить Д.В. Торшина, И.С. Михайлова, М.Р. Когаловского, J1.A. Калиниченко, В.В. Липаева, E.H. Филинова, A.B. Горбатова, A. Naumenko, Е. Rahm и других. [40, 3, 65, 66].

Решая проблему интеграции данных, ИТ-отделы компании нередко идут наиболее очевидным путем, создавая частные интеграционные решения, налаживая обмен данными между двумя и более конкретными системами. Нельзя отрицать очевидную эффективность такого подхода как в части производительности обмена данными (за счет использования «родных» для ИС и комплексов программ механизмов обмена), так и в части стоимости создания такого решения. Тем не менее, очевидными являются и недостатки, связанные, прежде всего, с недостаточной гибкостью и масштабируемостью таких решений. В результате экономия на разработке может нивелироваться существенными затратами на поддержку работоспособности частных решений в условиях постоянно меняющегося информационного пространства компании.

Существуют более унифицированные подходы к решению задачи интеграции данных на уровне компании, например, использование, так называемых интеграционных платформ. На рынке представлены универсальные интеграционные платформы, такие как Microsoft BizTalk, IBM WebSphere, Oracle Data Integration и т.п. [74, 85, 81]. Их отличительной особенностью является инвариантность к предметной области, позволяющая гибко строить интеграционные решения для различных бизнес-отраслей. Однако универсальность и гибкость, как это часто бывает, оборачивается неэффективностью в силу избыточности функционала, сложности архитектуры и отсутствия предметной ориентации. Важным фактором также является высокая стоимость системного программного обеспечения, входящего в платформу. Кроме того, эти программные продукты являются закрытыми для конечного потребителя, что не позволяет на их основе строить интегрированные системы обмена данными в рамках концепции открытых информационных систем, используемой сегодня в современных НГДК.

Анализ результатов работ этих исследователей и анализ ряда выполненных проектов интеграции ИС производственного назначения показал, что проблема интеграции производственных данных промышленных предприятий, в том числе компаний нефтегазовой отрасли, представляется недостаточно изученной, а большинство проектов по интеграции данных в крупных компаниях не завершились успешно из-за отсутствия общих подходов и способов решения этой проблемы. Более того, практически значимые алгоритмы и инструментальные программные средства для решения проблемы интеграции производственных данных, учитывающие специфику нефтегазовой отрасли, сегодня на рынке программного обеспечения отсутствуют.

Цель работы и задачи исследований. Целью диссертационной работы является создание алгоритмического и программного обеспечения инструментальной системы для интеграции производственных данных информационных систем и комплексов программ производственного назначения, эксплуатируемых в нефтегазодобывающих компаниях.

Для реализации поставленной цели необходимо последовательное решение следующих задач.

1. Разработка принципов построения и архитектуры инструментальной системы для интеграции производственных данных (СИПД) НГДК, включая интеграцию технологических данных различных АСУТП, используемых в нефтегазовой отрасли.

2. Создание интеграционной модели производственных данных (ИМПД) НГДК на основе предложенных принципов построения и сформулированных требований к разрабатываемой инструментальной системе.

3. Разработка алгоритмического обеспечения инструментальной СИПД. Решение данной задачи предполагает также исследование эффективности предлагаемых алгоритмов.

4. Разработка программного обеспечения (ПО) инструментальной СИПД. Результатом решения этой задачи должны явиться программные средства, созданные с учетом разработанных принципов и архитектуры инструментальной системы и реализующие предложенные алгоритмы.

5. Апробация и внедрение разработанной инструментальной системы при решении практических задач создания конкретных СИПД и интеграции с их помощью производственных данных современных НГДК.

Методы исследований. В работе использованы методы теории множеств, объектно-ориентированного проектирования ПО и проектирования БД, методология структурного анализа и проектирования SADT.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на VI и VII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Молодёжь и современные информационные технологии» (г. Томск, 2008 г.; г. Томск, 2009 г.), XV Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Современная техника и технологии» (г. Томск, 2009 г.), VII и VIII Всероссийской конференции «Технологии Microsoft в теории и практике программирования» (г. Томск, 2010 г.; г. Томск, 2011 г.), 6th Central and Eastern European Software Engineering Conference (CEE-SECR) (г. Москва, 2010 г.).

По результатам исследований опубликовано 10 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, получено 2 свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Кратко изложим основное содержание работы.

В первой главе рассматривается проблема интеграции производственных данных НГДК.

На основе результатов анализа нескольких российских НГДК описывается структура и бизнес-процессы типичной НГДК и рассматривается модель ее автоматизации. Показывается актуальность проблемы интеграции существующих в НГДК автономных ИС и комплексов программ и создания тем самым единого информационного пространства (ЕИП) компании. На основе проведенного исследования выбирается наиболее перспективный путь создания ЕИП: интеграция по данным, в первую очередь, автономных ИС и комплексов программ, автоматизирующих производственную деятельность компании.

Рассмотрены потоки производственных данных НГДК, показаны основные трудности при их интеграции. Во-первых, это разнородность эксплуатируемых ИС и комплексов программ, во-вторых, территориальная удаленность промыслов от офисов компаний и пространственная распределенность используемых АСУТП на каждом промысле и, в-третьих, огромные объемы технологических данных как основного подмножества множества производственных данных.

Проанализированы существующие подходы и технологии интеграции производственных данных промышленных предприятий, в том числе НГДК. Сделан вывод, что существующие технологии, подходы и стандарты интеграции недостаточно эффективно решают задачу интеграции производственных данных НГДК и, соответственно, необходимо их развивать.

С учетом результатов проведенного анализа и выбранного подхода к интеграции по данным ИС и комплексов программ, эксплуатируемых в НГДК, формулируются цель исследований и задачи, решаемые в диссертационной работе.

Вторая глава посвящена изложению сформулированных принципов построения инструментальной СИПД НГДК и описанию предложенной ее архитектуры, а также созданной ИМПД. С учетом сформулированных принципов построения и требований к функциональным возможностям инструментальной СИПД была предложена архитектура такой системы. Важной особенностью инструментальной системы, отличающей ее от существующих платформ интеграции, является объединение при создании ее архитектуры подхода к интеграции данных на основе интеграционной модели, базирующейся на отраслевых стандартах нефтегазовой промышленности, с принципами сервисно-ориентированной архитектуры (англ. Service Oriented Architecture, SOA). Основными компонентами инструментальной системы являются ядро и адаптеры, предоставляющие механизм унифицированного взаимодействия интегрируемых ИС и комплексов программ (участников) с ядром. Ядро инструментальной СИПД включает в себя набор инструментальных средств, обеспечивающих возможность построения на базе инструментальной системы конкретных СИПД для конкретных НГДК и модули, обеспечивающие выполнение основных функций инструментальной системы.

На основе принципов построения инструментальной СИПД и выдвинутых требований к интеграционной модели производственных данных, разработана структура такой модели. ИМПД инструментальной/конкретной СИПД предлагается рассматривать как результат интеграции двух составляющих: метаданных (описания предметной области в целом) и предметной составляющей (атрибуты и отношения конкретных производственных объектов участников, описание интеграционных процессов).

Анализируются потенциальные подходы к организации хранения производственных данных в ИМПД и показываются преимущества применения в этой модели подхода «Сущность-Атрибут-Значение» (англ. Entity-Attribute-Value model, EAV) перед другими. Проектируются структуры для хранения данных ИМПД на концептуальном уровне.

Показывается, что наиболее зрелым стандартом нефтегазовой отрасли, имеющим в своем составе описание производственных объектов, является PRODML, т. к. схема данных, предлагаемая этим стандартом, покрывает практически весь производственный процесс с момента добычи углеводородного сырья (УВС), подготовки товарной продукции до момента ее реализации.Классы и их атрибуты, описывающие производственные объекты в составе стандарта PRODML, взяты за основу метасоставляющей ИМПД. Структура интеграционной модели предусматривает возможность дополнения основного набора классов и их атрибутов, это и определяет гибкость модели в соответствии с требованиями конкретной НГДК и ее СИПД.

Проведен анализ эффективности предложенной интеграционной модели данных и ряда других моделей данных, используемых для описания производственных данных в современных НГДК. По его результатам сделан вывод, что положенный в основу ИМПД подход позволяет проводить расширение набора классов объектов, числа их атрибутов, отношений между классами и между объектами без структурных изменений схемы данных.

В третьей главе описывается алгоритмическое обеспечение инструментальной СИПД.

Разработан алгоритм координации данных между участниками интеграции (ИС и комплексами программ) по данным, в соответствии с ним исполняются интеграционные процессы инструментальной системой.

Описан разработанный алгоритм Р8М, обеспечивающий автоматическое сопоставление схем данных и позволяющий минимизировать усилия разработчика при подключении участников к ядру инструментальной СИПД. Этот алгоритм включает в себя ряд алгоритмов сопоставления схем данных: синтаксический, семантический, структурный алгоритмы и алгоритм сопоставления схем данных на основе типов данных. Алгоритм Р8М осуществляет поиск соответствий между двумя схемами данных, представленными в формате Х8Э.

Предложен алгоритм структурного сопоставления деревьев схем данных как один из шагов алгоритма РЭМ, базирующийся на ряде выдвинутых предположений.

Исследование эффективности алгоритма Р8М выполнено на ряде тестовых схем данных, а также на наборе реальных схем данных, описывающих результаты гидродинамических исследований скважин и используемых популярными в нефтегазовой отрасли двумя ИС и комплексом программ. Оценка алгоритма Р8М с точки зрения качества сопоставления схем данных получена в сравнении с оценкой комбинации алгоритмов широко используемой программной среды СОМА+. На основе результатов исследования выявлено, что средний выигрыш алгоритма Р8М по качеству сопоставления схем по сравнению с алгоритмами среды СОМА+ на выбранных наборах составил 10,1%

Разработан алгоритм автоматического сопоставления объектов ИМПД, позволяющий качественно улучшить настройку интеграционных процессов инструментальной/конкретной СИПД.

Предложен оригинальный способ сбора и передачи (доставки) технологических данных на верхние уровни управления НГДК от используемых в компании АСУТП. Ключевыми особенностями его, обеспечивающими информационную защиту передаваемых данных, является использование сервисно-ориентированной и двухзвенной архитектуры программного средства доставки данных, реализующего способ. Реализация предлагаемого способа предполагает использование ряда подходов, позволяющих уменьшить объем пакетов передаваемых технологических данных.

Для проведения исследования эффективности предложенного способа он реализован в виде программы, относящейся к классу ОРС-клиентов. Проведено исследование его производительности при доставке данных. Аналогичные исследования выполнены также для ОРС Easy Connect Suite компании Softing и XMLData Access Gateway компании Advosol, являющихся широко распространенными ОРС-клиентами, реализующими спецификацию ОРС XML DA. Анализ результатов исследования показал, что разработанный ОРС-клиент дает значительный выигрыш в производительности по сравнению с аналогами.

В четвертой главе описывается программная реализация разработанной инструментальной СИПД и результаты ее апробации, а также особенности внедрения в НГДК ОАО «Томскгазпром» созданной на ее основе СИПД.

Описана детальная структура ПО инструментальной СИПД. Подробно рассмотрены основные программные модули, входящие в ее состав: редактирования ИМПД, сопоставления схем данных, настройки интеграционных процессов, планирования интеграционных процессов, взаимодействия ядра СИПД с участниками, координации данных между участниками и формирования запросов к адаптерам участников.

Разработана архитектура ПО ОРС-клиента, созданного на основе предложенного способа сбора и передачи (доставки) технологических данных и подключаемого к ядру СИПД с помощью универсального ОРС-адаптера.

Приведены результаты апробации инструментальной системы при получении конкретной СИПД и внедрение созданной СИПД в ОАО «Томскгазпром». При внедрении СИПД осуществлена интеграция по данным подлежала корпоративная геоинформационная система управления производством (КГСУ) «Магистраль-Восток» с двумя специализированными ИС: «BASPRO» и «OISPipe». КГСУ «Магистраль-Восток» - это система класса MES, внедрена в компании для автоматизации деятельности большинства производственных служб.

КГСУ «Магистраль-Восток» интегрировалась также по технологическим данным с АСУТП кустов скважин и установок подготовки газа и газового конденсата (Мыльджинское и Северо-Васюганское газоконденсатные месторождения), а также с АСУТП установок по подготовке нефти (Казанское нефтяное месторождение).

При помощи ОРС-клиентов доставляются данные из 8 АСУТП различного назначения с трех месторождений ОАО «Томскгазпром» и с Лугинецкого узла учета и сдачи стабильного конденсата и нефти, всего более 6600 технологических параметров. Эксплуатация созданной СИПД при сборе и передаче технологических данных компании показала, что обеспечивается доставка примерно 880 тысяч значений параметров в сутки.

Результаты внедрения подтверждают эффективность разработанных алгоритмических и программных средств инструментальной/конкретной СИПД и их практическую значимость.

Научную новизну полученных в работе результатов определяют:

1. Архитектура инструментальной СИПД, отличительной особенностью которой является использование подхода к интеграции данных на основе интеграционной модели производственных данных и принципов сервисно-ориентированной архитектуры (англ. Service Oriented Architecture, SOA).

2. Интеграционная модель производственных данных НГДК, созданная на основе отраслевого стандарта PRODML и подхода EAV («Сущность-Атрибут-Значение») и позволяющая гибко описывать объекты производства.

3. Алгоритм сопоставления схем данных участвующих в интеграции производственных ИС и комплексов программ со схемой данных ИМПД компании, дающий более высокое качество сопоставления схем по сравнению с рядом аналогичных алгоритмов широко известной программной среды СОМА+ за счет оригинального структурного сопоставления схем данных.

4. Способ сбора и передачи (доставки) на верхние уровни управления компанией технологических данных различных используемых АСУТП, отличительной особенностью которого является обеспечение высокой производительности по сравнению с аналогами и обеспечение требуемого уровня информационной безопасности в современной НГДК.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Практически значимыми являются созданные ИМПД, алгоритмы и программные средства инструментальной СИПД для современных НГДК. Объем исходного кода разработанных программных средств составляет более 17 ООО строк на языках С#, Delphi, T-SQL и PL/SQL. Часть программ имеет государственную регистрацию.

Созданные ИМПД, алгоритмы и программные средства инструментальной СИПД были использованы при выполнении х/д 8-02/08 и х/д 8-05/09 между Институтом «Кибернетический центр» Томского политехнического университета и ОАО «Томскгазпром» и внедрены в виде конкретной СИПД, использованной в ОАО «Томскгазпром» при решении ряда задач интеграции ИС и АСУТП по данным. Интеграции подлежали корпоративная геоинформационная система управления производством (КГСУ) «Магистраль-Восток», ИС обработки и интерпретации геолого-геофизических данных «BASPRO», информационно-аналитическая система для моделирования промысловых трубопроводов «OlSPipe» и ряд АСУТП промыслов ОАО «Томскгазпром». Результаты внедрения подтверждены соответствующими актами.

Личный вклад:

1. Постановка задач исследования и разработка принципов построения инструментальной СИПД выполнены автором совместно с Н.Г. Марковым.

2. Интеграционная модель производственных данных НГДК разработана автором совместно с Н.Г. Марковым и A.B. Кудиновым.

3. Архитектура инструментальной СИПД разработана автором совместно с A.B. Кудиновым.

4. Алгоритмическое обеспечение инструментальной СИПД разработано автором. Результаты исследования эффективности предложенных алгоритмов и способа сбора и передачи технологических данных получены автором.

5. Разработка программного обеспечения инструментальной СИПД выполнена автором.

6. Разработка адаптера инструментальной СИПД, реализующего предложенный способ сбора и передачи (доставки) технологических данных АСУТП, проведена автором совместно с М.В. Копновым, A.B. Кудиновым и П.М. Острасть.

7. Апробация и внедрение разработанного программного обеспечения СИПД в ОАО «Томскгазпром» выполнено совместно с A.B. Кудиновым и М.В. Копновым.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Предложенная интеграционная модель производственных данных позволяет гибко описывать в виде структур данных производственные объекты добывающих компаний нефтегазовой отрасли.

2. Разработанный алгоритм сопоставления схем данных ИС и комплексов программ обеспечивает более высокую точность сопоставления схем по сравнению с аналогичными алгоритмами широко известной- программной среды СОМА+.

3. Предложенный способ сбора и передачи (доставки) технологических данных различных АСУТП нефтегазодобывающей компании на верхние уровни управления компанией, базирующийся на принципах сервисно-ориентированной архитектуры, обеспечивает более высокую производительность при доставке данных по протоколу ОРС по сравнению с аналогами.

4. Разработанная архитектура, созданное алгоритмическое и программное обеспечение инструментальной СИПД позволяют создавать конкретные СИПД и с их помощью эффективно решать интеграционные задачи по производственным данным в добывающих компаниях нефтегазовой отрасли.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю доктору технических наук, профессору, Заслуженному деятелю науки РФ Н.Г. Маркову за большую помощь в подготовке диссертационной работы, ценные замечания и советы. Автор также благодарит за плодотворную совместную работу кандидата технических наук, доцента A.B. Кудинова. Он признателен за дискуссии по ряду вопросов кандидатам технических наук, доцентам Е.А. Мирошниченко, Р.В. Ко-вину, Ю.Я. Кацману и кандидатам технических наук П.М. Острасть, М.В. Копно-ву и H.A. Шестакову.

4.9. Основные результаты и выводы по главе

1. Выбраны СУБД, программные платформы и средства разработки для реализации ПО инструментальной СИПД.

2. На основе концептуальной схемы данных, представленной во второй главе, разработана с помощью CASE-средства PowerDesigner физическая схема БД ИМПД, управляемая СУБД Microsoft SQL Server 2008.

3. Предложена структура ПО инструментальной СИПД. Детально описан состав ПО этой СИПД: модуль редактирования ИМПД, модуль сопоставления схем данных, модуль настройки интеграционных процессов, модули координации данных между участниками и формирования запросов, модуль взаимодействия с участниками и модуль планирования интеграционных процессов и адаптеры участников интеграции. Особое внимание уделено универсальному ОРС-адаптеру и универсальному ОРС-клиенту, разработанному на основе предложенного способа сбора и передачи (доставки) технологических данных.

4. Приведена апробация инструментальной СИПД путем создания на ее основе конкретной СИПД для НГДК ОАО «Томскгазпром».

5. Приведены результаты внедрения созданной СИПД в нефтегазодобывающей компании ОАО «Томскгазпром», подтверждающие эффективность разработанных архитектуры, алгоритмических и программных средств инструментальной СИПД. Практическая значимость инструментальной системы подтверждается возможностью построения на основе такой системы конкретных эффективных СИПД для НГДК, формирующих у себя единые информационные пространства компаний.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа посвящена созданию алгоритмического и программного обеспечения инструментальной системы для интеграции производственных данных НГДК.

В ходе выполнения диссертационной работы были получены следующие основные научные и практические результаты.

1. Проведен анализ проблемы интеграции эксплуатируемых в НГДК информационных систем и комплексов программ производственного назначения. Показано, что наиболее перспективным для решения практических задач в рамках решения этой проблемы является подход, когда ИС и комплексы программ НГДК интегрируются по производственным данным. По результатам анализа поставлена цель создания алгоритмического и программного обеспечения инструментальной системы для интеграции производственных данных ИС и комплексов программ, производственного назначения, эксплуатируемых в нефтегазодобывающих компаниях.

2. Предложены принципы создания и разработана архитектура инструментальной СИПД.

3. На основе стандарта РЯСЮМЬ разработана интеграционная модель производственных данных, позволяющая гибко описывать производственные объекты добывающих компаний нефтегазовой отрасли.

4. Разработано алгоритмическое обеспечение инструментальной СИПД. Предложен алгоритм Р8М, решающий задачу автоматического сопоставления схем данных и позволяющий упростить подключение участников интеграции к ядру инструментальной СИПД. Проведено исследование эффективности алгоритма Р8М и комбинации алгоритмов из широко распространенной среды СОМА+. Результаты исследования показали, что алгоритм Р8М обеспечивает более высокое качество сопоставления схем данных.

5. Разработан оригинальный способ сбора и передачи (доставки) технологических данных на верхние уровни управления компанией, базирующийся на стандарте OPC и принципах сервисно-ориентированной архитектуры. Способ обеспечивает высокий уровень информационной безопасности и надежности. Проведен анализ производительности его программной реализации в виде ОРС-клиента. Сделан вывод о том, что разработанный ОРС-клиент обеспечивает более высокую производительность по сравнению с ОРС-клиентами, широко используемыми сегодня в компаниях нефтегазовой отрасли.

6. Создано программное обеспечение инструментальной СИПД. Объем исходного кода разработанных программных средств составляет более 17 ООО строк на языках С#, Delphi, T-SQL и PL/SQL. Часть программ имеет государственную регистрацию.

7. Проведены апробация разработанного алгоритмического и программного обеспечения инструментальной СИПД и внедрение созданной на ее основе конкретной СИПД в НГДК ОАО «Томскгазпром». Результаты апробации и внедрения подтверждают эффективность разработанных архитектуры, алгоритмических и программных средств инструментальной системы и СИПД для ОАО «Томскгазпром».

1. Акрам X., Ашуров В. Обзор гидродинамических исследований в открытом и обсаженном стволе модульными испытателями пластов на кабеле MDT/CHDT // Нефтегазовое обозрение. 2005. - № 9. - С. 30-45.

2. Баспро Оптима // БАСПРО. 2011. URL: http://www.baspro.ru/programm (дата обращения 27.07.2011).

3. Бездушный А.Н. Математическая модель системы интеграции данных на основе онтологий // Вестник НГУ. Серия: Информационные технологии. 2008. Т.6-С. 15-40.

4. Биберштейн Н., Боуз С, Фиаммант М., Джонс К., Ша Р. // Компас в мире сервис- ориентированной архитектуры (SOA), М.: Кудиц Пресс, 2007. -256 с.

5. Богдан С.А., Кудинов А.В., Марков Н.Г. Опыт внедрения MES «Магистраль-Восток» в нефтегазодобывающей компании // Автоматизация в промышленности. 2010. - № 8. - С. 53-58.

6. Браун К., Крейг Г., Хестер Г. И. Создание корпоративных Java-приложений для IBM WebSphere. М.: КУДИЦ-ПРЕСС, 2005. - 860 с.

7. Вейбер В.В., Богдан С.А., Кудинов А.В., Марков Н.Г. Концепция построения платформы для интеграции производственных данных нефтегазодобывающей компании//Известия ТПУ. -2011.-№5.-С. 126-131.

8. Вейбер В.В., Кудинов А.В., Марков Н.Г. Алгоритм сопоставления схем данных информационных систем нефтегазодобывающего предприятия // Известия Томского политехнического университета. — 2011. — Т.319. — № 5.

9. Вейбер В.В., Кудинов А.В., Марков Н.Г. Задача сбора и передачи технологической информации распределенного промышленного предприятия // Известия Томского политехнического университета. — 2011. — Т.319. — № 5.

10. Вендров A.M. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем. — URL: http://www.codenet.ru/db/other/case/ (дата обращения 01.10.2011).

11. Ехлаков Ю.П. Теоретические основы автоматизированного управления. — Томск : Изд-во Томск, гос. ун-та систем управления и радиоэлектроники, 2001. 337 с.

12. ИТ в газовой промышленности: оценка экспертов региональных компаний ОАО "Газпром" // Connect! Мир связи. URL: http://www.connect.ru/article.asp?id=8850 (дата обращения 01.10.2011).

13. Кайт. Т. Oracle для профессионалов: архитектура, методики программирования и особенности версий 9i, 10g и llg, 2-е издание — М.: «Вильяме», 2011, —С. 848.

14. Кантер Дж. Управленческие информационные системы. М.: Радио и связь, 1982.-207 с.

15. Когаловский М.Р. Интеграция данных в информационных системах // Сборник трудов III Всероссийской конференции "Стандарты в проектах современных информационных систем" Москва. - 2003.

16. Когаловский М.Р. Энциклопедия технологий баз данных. М.: Финансы и статистика, 2002. - 800 с.

17. Козлецов А.П., Решетников И.С. Современные способы организации обмена данными с системами управления // Информационные технологии в проектировании и производстве. 2010. - № 2. - С. 17-23.

18. Крупский В. Интеграция приложений на основе концепции Service Oriented Architecture (SOA) // Connect! Мир связи. № 6/ - 2008.

19. Лёве Д. Создание служб WCF. — Санкт-Петербург: ООО "Питер Пресс", 2008, —592 с.

20. Линцер A.A. Создание корпоративной информационной системы крупного предприятия // ORACLE Magazine/RE, 2003, №1, С. 15 21.

21. Марков Н.Г. Базы данных. — Томск: Изд. ТПУ, 2001. — 108 с.

22. Марков Н.Г., Сарайкин A.B. Формирование единого информационного пространства газодобывающей компании // Oil&Gas Journal. Russia. 2008. - № 3. - С. 34-41.

23. Моримото Р., Ноэл М., Драуби О., Мистри Р., Амарис К. Microsoft Windows Server 2008 R2. Полное руководство. М.: Вильяме, 2011. — С. 1168.

24. Нейгел К., Ивьен Б., Глинн Д., Уотсон К., Скиннер М. С# 2005 и платформа .NET 3.0 для профессионалов. — М.: Диалектика, 2007.

25. Никоненко И.С., Васильев Ю.Н. Газодобывающее предприятие как сложная система. М.: Издательство Недра. - 1997. - С. 192.

26. Ньюкомер Э. Веб-сервисы: XML, WSDL, SOAP и UDDI. СПб.: Питер, 2003.-256 с.

27. Павлов C.B., Саубанов О.С., Гизатуллин А.Р., Усов Т.М. Опыт создания и перспективы развития корпоративных геоинформационных систем на предприятиях нефтегазовой отрасли // ArcReview. 2009. № 2.

28. Резник С., Крейн Р., Боуэн К. Основы Windows Communication Foundation для .NET Framework 3.5. — ДМК пресс, 2008.

29. Сибраро П., Клайс К., Коссолино Ф., Грабнер Й. WCF 4: Windows Communication Foundation и .NET 4 для профессионалов. — M.: «Диалектика», 2011, —С. 464.

30. Торшин Д.В., Юсупова Н.И. Программное обеспечение для задач интеграции разрозненных компьютерных систем // Вестник УГАТУ. 2009. - № 1. -Т.12.-С. 127-132.

31. Троелсен Э. С# 2008 и платформа .NET 3.5 Framework — M.: Вильяме, 2009. —С. 1168.

32. Уолтере Р. Э., Коулс M. SQL Server 2008: ускоренный курс для профессионалов — М.: «Вильяме», 2008. — С. 768.

33. Уоррен Г. Алгоритмические трюки для программистов. — М.: «Вильяме». — 2003.

34. Фримен А., Раттц Д. С. LINQ: язык интегрированных запросов в С# 2010 для профессионалов — М.: «Вильяме», 2011. — С. 656.

35. Хаав М.Х. Единый язык описания моделей данных. Прикладная информатика. Вып. 2. М.: Финансы и статистика, 1986. - С. 130-142.

36. Хоп Г., Вульф Б. Шаблоны интеграции корпоративных приложений. М.: Вильяме, 2007. - 672 с.

37. Хохрин С. А., Шапцев В. А., Проблема реорганизации ИТ-подразделения на газодобывающем предприятии. // Вестник кибернетики. — № 6. — 2007, —С. 92-101.

38. Чыонг Динь Тяу, Давыдов В.Г. Организация обмена данными между ОРС-приложениями // Автоматизация в промышленности. 2003. - № 10. - С. 23-27.

39. Blaker J. PRODML scope statement version 2.0 // Energistics: The Energy Standards Resource Center. 2011. URL: http://www.energistics.org/production (дата обращения: 18.03.2011).

40. Bogdan S., Kudinov A., Markov N. Example of implementation of MES "Magistral-Vostok" for oil and gas production enterprise // Сборник трудов конференции CEE-SECR 2009 с. 131-136.

41. Bravo С., Aguilar J., RBs-Bol&ar A., Aguilar-Martin J., Rivas-Echeverrta F. A Generalized Data Meta-Model for Production Companies Ontology Definition // International journal of system applications, engineering & development. Issue 4, Volume 2, 2008.

42. Chen Y. P., Promparmote S., Maire F. MDSM: Microarray database schema matching using the Hungarian method // Information Sciences. 2006. - № 8. -P. 2771-2790.

43. Coma+ Web Edition 0.5 // Uni-leipzig. 2011. URL: http://dbserv2.informatik.uni-leipzig.de/coma/ (дата обращения: 28.08.2011).

44. Date С. An Introduction to Unified Data Language (UDL). Proc. Of the 6th Intern. Conf. on VLDB, New York, 1980, pp. 15-35.

45. Do Hong-Hai, Rahm E. Matching large schemas: Approaches and evaluation // Information Systems 2007. - № 6. - P. 857-885.

46. Groover M. Automation, Production Systems, and Computer-Integrated Manufacturing. Prentice Hall International, 2007. - 840 p.

47. Hai D. H. Schema matching and apping-based data integration: PhD thesis. -Leipzig, 2005.-204 p.

48. Hollander D., High M. Common Models in SOA: Tackling the Data Integration Problem. URL: www.progress.com/progress/dataxtend/docs/wpdonot forgetdata.pdf (дата обращения 01.10.2011).

49. IPM Products // Petroleum Experts. 2011. URL: http://www.petex.com/products (дата обращения: 28.08.2011).

50. ISA-95 Enterprise-Control System Integration, Part 1: Models and Terminology: draft standart // ISA 1999. URL: www.mel.nist.gov/sc5wgl/isa95partl-dl4.pdf (дата обращения: 28.08.2011).

51. Jeong В., Lee D., Cho H., Lee J. A novel method for measuring semantic similarity for XML schema matching // Expert Systems with Applications. 2008. -№ 3. - P. 1651-1658.

52. Johnson G. Production to Business Interoperability: ISA 95 and B2MML. -URL: www.citect.com (дата обращения: 18.03.2011).

53. Juric M. SOA approach to integration. Birmingham: Packt Publishing Ltd., 2007.-366 p.

54. Kalinichenko L.A. SYNTHESIS: the language for description, design and programming of the heterogeneous interoperable information resource environment. Institute for Problems of Informatics, Russian Academy of Sciences. Moscow, 1993.

55. Kogalovsky M.R., Kalinichenko L.A. Conceptual and ontological modeling in information systems //Programming and Computer Software. 2009, Vol. 35, No. 5, pp. 241-256.

56. Korem Y. Computer Control of Manufacturing Systems // McGraw Hill. 1983, 287 pp.

57. Kudinov A.V., Markov N.G Geoinformation technologies in tasks of engineering communications networks management // In: KORUS'99 international symposium abstracts: Volume 1. —Novosibirsk: NGTU, 1999. — P. 329.

58. Lahiri Т., Abiteboul S., Widom J. Ozone: Integrating structures and semi structured data. URL: http://www-db.stanford.edu/pub/papers/ozone.ps (дата обращения: 18.03.2011).

59. Matrikon releases ProcessNet v3.1 for web-based decision support URL: http://www.matrikon.com/news/56/index.aspx (дата обращения: 28.08.2011).

60. MatrikonOPC Simulation Server // MatrikonOPC. 2011. URL: http://www.matrikonopc.com/products/opc-drivers/opc-simulation-server.aspx (дата обращения: 28.08.2011).

61. MDC Open Information Model (OIM) // Cover Pages. 2000. — URL: http://xml.coverpages.org/mdc-oim.html (дата обращения 01.10.2011).

62. Microsoft Dynamics AX // Microsoft. 2011. URL: www.microsoft.com/rus/dynamics/ax - (дата обращения: 15.10.2011).

63. Microsoft BizTalk Server // Microsoft. 2011. URL: www.microsoft.com/Rus/biztalk - (дата обращения: 28.08.2011).

64. OlSPipe URL: http://www.ois.ru/product.php?productName=OISPipe (дата обращения: 28.08.2011).

65. OPC Easy Connect Suite Making OPC connectivity easy // Softing. 2011. URL: http://www.softing.com/home/en/industrial-automation/products/opc/ easy-connect-suite/index.php (дата обращения: 28.08.2011).

66. OPC Overview 1.00 // OPC Foundation 2011. URL: http://www.opcfoundation.org/DownloadFile.aspx (дата обращения: 28.08.2011).

67. OPC XMLDA 1.01 Specification // OPC Foundation 2011. URL: http://www.opcfoundation.org/DownloadFile.aspx (дата обращения: 28.08.2011).

68. OPC, DCOM and Security // OPC Foundation 2011. URL: http://www.opcfoundation.org/DownloadFile.aspx (дата обращения: 28.08.2011).

69. Oracle Applications // Oracle. 2011. URL: www.oracle.com/ru/products/applications (дата обращения 20.10.2011).

70. Oracle Data Integration // Oracle. 2011. URL: http://www.oracle.com/us/products/middleware/data-integration/index.html (дата обращения 27.07.2011).

71. PRODML Work Group. Reference Architecture PRODML 1.0 // Energistics: The Energy Standards Resource Center. 2011. URL: http://www.energistics.org/production (дата обращения 27.07.2011).

72. Rahm E., Bernstein P.A. A survey of approaches to automatic schema matching // VLDB Journal.-2001.-№ 10.-P. 334-350.

73. Reservoir Engineering Software // ECLIPSE. 2010. — URL: www.slb.com/services/software/reseng/eclipse2010.aspx (дата обращения 01.10.2011).

74. SAP Manufacturing Integration And Intelligence // SAP. 2011. URL: http://www.sap.com/solutions/manufacturing/manufacturing-intelligence-software/index.epx (дата обращения: 28.08.2011).

75. SAP R3 // ERP online. 2011. URL: http://www.erp-online.ru/sap/ (дата обращения: 10.09.2011).

76. Sibley E.H., W.T. Hardgrave, Kogalovsky M.R., Makalsky K.I. A conceptual model to support multi-model external views. Proc. of the Joint U.S.-U.S.S.R. Seminar «Data Models and Database Systems». Austin, Texas. Texas University, 1979, pp. 146-187.

77. Sybase Inc. — URL: http://www.sybase.com (дата обращения: 28.08.2011).

78. Traffic Shaper XP // Bandwidth Controller. 2011. URL: http://bandwidthcontroller.com/trafficShaperXp.html (дата обращения: 28.08.2011).

79. Unified Architecture Collaboration Overview // OPC Foundation 2011. URL: http://www.opcfoundation.org/DownloadFile.aspx (дата обращения: 28.08.2011).

80. Using OPC via DCOM with Windows XP Service Pack 2 // OPC Foundation 2011. URL: http://www.opcfoundation.org/DownloadFile.aspx (дата обращения: 28.08.2011).

81. Villanyi В., Martinek P., Szikoraa B. Framework for schema matcher composition // WSEAS transactions on computers. 2010. - № 10. - P. 1235-1244.

82. Web Services Security: SOAP Message Security // OASIS. 2003. URL: http://www.oasis-open.org/committees/download.php/2314/WSS-SOAPMessageSecurity-13-050103-merged.pdf (дата обращения: 04.08.2011).

83. WebSphere software URL: http://www-01.ibm.com/software/ru/websphere (дата обращения: 28.08.2011).

84. WebSphere software // IBM. 2011. URL: http://www-01.ibm.com/software/websphere (дата обращения 27.07.2011).

85. Wellsite Connectivity for Well Testing Operations // Schlumberger. 2011. URL: http://www.slb.com/services/characterization/reservoirconsulting/ interact/interactwelltestingoperations.aspx (дата обращения 20.10.2011).

86. What is MIMOSA // MIMOSA. 2011. URL: http://www.mimosa.org/?q=about/what-mimosa (дата обращения 27.07.2011).

87. What is OPC? URL: http://www.opcfoundation.org/Default.aspx/01abo ut/0lwhatis.asp?MID=AboutOPC (дата обращения: 28.08.2011).

88. White С. Data Integration: Using ETL, EAI, and EII Tools to Create an Integrated Enterprise // DMReview. 2005. - № 11. - P. 25-53.

89. WITSML // Energistics. 2011. URL: http://www.energistics.org/witsml-standard (дата обращения 07.07.2011).

90. XMLDA.NET White Paper // Advosol. 2011. URL: http://www.advosol.com/t-whitepaperxmldanet.aspx (дата обращения: 28.08.2011).