автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация технологических процессов в распределенных системах диспетчерского управления на предприятиях нефтегазового комплекса

На правах рукописи

БОГДАНОВ НИКОЛАЙ КОНСТАНТИНОВИЧ

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМАХ ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2004

Работа выполнена в Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете)

Официальные оппоненты — Доктор технических наук,

профессор Суворов Д.Н. — Кандидат технических наук Панкратов B.C. Научный руководитель — Доктор технических наук,

профессор Николаев А.Б. Ведущая организация — ЗАО «Научно-производственная фирма

«Система-Сервис», г. Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится "_"_2004 г. в_час. на

заседании диссертационного совета Д.212.126.05 при Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете) по адресу:

125319, ГСП-47, г. Москва, Ленинградский пр., д. 64. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ (ГТУ). Автореферат разослан "_"_2004 г.

Отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять в адрес совета института.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент Михайлова Н.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время на многих производственных предприятиях, в частности в нефтегазовой промышленности, проводится внедрение новых комплексов автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП). Это связано с необходимостью повышения управляемости и эффективности производства, его безопасности, в т.ч. экологической, а также моральным устареванием установленных на предприятиях систем автоматизации. При этом характер производства приводит к необходимости создания многоуровневой системы управления, обеспечивающей информационные обмены между технологически связанными локальными пунктами управления, а также объединяющей в центральной диспетчерской всю информацию о состоянии территориально распределенного технологического процесса.

Поскольку к концу 90-х гг. произошел практически полный переход от заказных, часто создаваемых "с нуля" программно-аппаратных комплексов автоматизации производства к использованию типовых программных решений и серийных средств телемеханики, внедрение диспетчерского пункта (ДП) АСУТП требует проведения логического и физического проектирования базы данных (БД), входящей в состав некоторого тиражируемого универсального программного комплекса. Проведенный автором сравнительный анализ систем управления базами данных (СУБД), использующих различные модели данных показал, что наиболее эффективно при автоматизации промышленных предприятий использовать базы данных, совмещающие объектно-ориентированный и иерархический подходы. Программные комплексы ДП АСУТП, использующие именно такие базы данных, широко внедряются в производственных подразделениях ОАО «Газпром» и ряда нефтяных компаний, как в нашей стране, так и за рубежом.

Однако системы автоматизированного проектирования таких баз данных отсутствуют, современные теоретические работы затрагивают в основном методологии программирования (предлагая расширения объектно-ориентированного подхода) или развивают реляционную, постреляционную, объектную модели данных.

Анализ работ, в которых рассматривались бы информационные потоки распределенных систем управления, а также вопросы теории проектирования объектно-иерархических баз данных, при их широком практическом применении во многих отраслях промышленности^ обосновывает выбор темы диссертации и обуславливает ее актуальность.

Г

БИБЛИОТЕКА | СПмеввгрг 09 ТС37 «*т.. ,

•ягг

Целью настоящей работы является повышение эффективности организации информационного и программного обеспечения ДП АСУТП, а также исследование методов синтеза топологической структуры и оптимизации параметров сети передачи данных распределенной АСУТП. Исходя из этого, основными задачами исследования являются:

1. Проведение анализа существующих способов хранения оперативных технологических данных в базах данных ДП АСУТП, методов организации логической структуры этих баз данных, средств и языков доступа к данным в объектно-ориентированных базах данных (ООБД).

2. Разработка шаблонов и методики объектно-ориентированного проектирования структур баз данных ДП АСУТП.

3. Применение достижений субъектно- и аспектно-ориентированного программирования для автоматизации и управления процессами передачи информации в распределенных системах диспетчерского управления предприятий нефтегазового комплекса.

4. Исследование и систематизация реализуемых различными протоколами передачи данных алгоритмов информационного обмена.

5. Исследование методов синтеза структуры и оптимизации топологической структуры магистральных сетей передачи данных и их применимости при создании распределенной системы диспетчерского управления, с учетом требований к надежности и вероятностно-временным характеристикам сети.

6. Разработка методик автоматизации проектирования объектно-иерархической БД с учетом правил и ограничений взаимосвязей проектных вариантов предметной области (ПрО) транспорта нефти и газа.

Методы исследования. Результаты диссертационной работы получены на основе методов линейного и динамического программирования, теории баз данных и теории вычислительных сетей.

Значительную помощь в работе над диссертацией оказали труды российских авторов: Горбунова-Посадова М.М., Зиндера Е.З. и Кузнецова С.Д.

Большую помощь по избранной тематике оказали труды зарубежных авторов, среди которых следует отметить таких исследователей, как Аткинсон М., Буч Г., Гамма Э., Кикзалес Г., Кларк С, Ларман К., Мейер Б., Оссхер Г., Стоунбрекер М., Фаулер М., Харрисон У., Уолкер Р. и др.

Научная новизна исследования. Впервые в российской практике разработки баз данных диспетчерских пунктов газотранспортных предприятий были адаптированы и применены методы аспектно-ориентированного программиро-

вания для управления информационными потоками и обеспечения целостности данных, что позволило повысить эффективность организации информационного и программного обеспечения ДП АСУТП. Для выполнения задачи комбинаторного синтеза структуры БД ДП АСУТП были разработаны не только проектные варианты сущностей БД, но и проектные варианты операций над данными; также были введены правила их комбинирования. Предложен оригинальный эвристический алгоритм оптимизации начальной структуры региональной сети передачи данных (РСПД), учитывающий требования по обязательному резервированию каналов связи, что необходимо для обеспечения заданной надежности функционирования ДП АСУТП.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Использование объектно-иерархической модели данных с применением как существующих шаблонов анализа и проектирования общего назначения, так и специализированных шаблонов для систем реального времени. Это множество типовых решений, а также методы рефакторинга программного обеспечения (ПО) составляют базовый набор правил формализации требований к системе и выявления взаимосвязей предметной области в терминах объектной модели.

2. Использование методов субъектно-ориентированного и аспектно-ориентированного программирования и проектирования, что позволяет упростить структуру классов за счет разделения общей информационной модели предметной области, реализуемой в базе данных ДП АСУТП, на несколько соответствующих различным требованиям пользователей подмоделей, и выделения из классов атрибутов и методов, необходимых для согласованной поддержки какого-либо требования или реализации некоторой функциональности, не связанной с описываемой классом абстракцией, за счет чего достигается лучшее структурирование программного комплекса в целом.

3. Эвристические алгоритмы, учитывающие специфику направлений информационных потоков в распределенных системах диспетчерского управления предприятий нефтегазового комплекса. Первый из них генерирует начальную структуру сети, исходя из матрицы расстояний между узлами. Второй алгоритм предназначен для итерационной оптимизации полученной структуры с использованием оценок интенсивностей потоков технологических данных в РСПД. Оба алгоритма учитывают ограничение по максимальному количеству транзитных узлов коммутации и требования к обязательному резервированию каналов связи.

4. Группы проектных вариантов (ПВ) для комбинаторного синтеза базы данных ДП АСУТП и методы записи правил и ограничений связывания ПВ и групп сигналов ввода/вывода, которые могут применяться проектировщиками на этапе структурно-параметрического синтеза.

Достоверность полученных в диссертации результатов и выводов обеспечивается корректным использованием математических методов, согласованным сравнительным анализом, и подтверждается результатами реализации и внедрения алгоритмов и методик, предложенных автором, в ряде крупных газотранспортных предприятий РФ.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Научные положения, полученные в диссертации, доведены до практического использования в предприятиях нефтегазового комплекса. Разработан программный комплекс интерактивного выполнения этапов структурно-параметрического синтеза баз данных диспетчерских пунктов.

Разработанные методы и алгоритмы прошли апробацию и внедрены для практического применения в ООО «Пермтрансгаз», 0 0 0 «Волгоградтрансгаз», АО «АтлантикТрансгазСистема», а также используются в учебном процессе в МАДИ(ГТУ).

Апробация результатов. Основные научные, положения и результаты диссертации докладывались, и. обсуждались на заседаниях кафедры «Автоматизированные системы управления» МАДИ (1 ТУ) в 2000-2003 гг. и на 10-й международной конференции группы пользователей платформы приложений реального времени (10th RTAP Users' Group Conference, Banff, Canada, 2001). Отдельные положения диссертации отражены в семи печатных работах.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.

Во введении обосновывается актуальность темы, указываются цели исследования, раскрывается научная новизна диссертации, ее теоретическая и практическая значимость.

В первой главе проведен анализ технологических процессов хранения и обработки информации в диспетчерских пунктах АСУТП.

Рассмотрено использование трех моделей данных (набора сущностей, иерархической и реляционной), используемых современными СУБД. В ДП АСУТП различных производителей используются базы данных всех трех ти-

пов, однако к ним предъявляется ряд общих требований, выполнение которых требуется независимо от типа БД, основными из которых являются:

— Поддержка парадигмы "объекта" - группы данных, инкапсулирующей значение измеряемой или расчетной величины, его атрибуты, справочную информацию и наличие в БД средств типизации этих групп данных;

— Возможность выполнения пересчета вычисляемых значений каждый раз при поступлении обновлений оперативных данных.

Независимо от модели данных, ко всем базам данных применима изложенная в литературе последовательность этапов проектирования.

Каждая из моделей данных требует специальных методов наименования (которые также используются для логического упорядочивания объектов) и адресации к хранимым данным. Повышенное быстродействие операций чтения/записи, доступа к группе данных по символьному имени или уникальному идентификатору является необходимым условием функционирования ДП АСУТП в реальном времени и обеспечиваются иерархическими БД и БД набора сущностей. Принятые же способы организации хранения данных в реляционной СУБД (РСУБД) снижают скорость выборки оперативных данных. На основании комплексной оценки, проведенной автором, сделан вывод о наибольшей приспособленности объектно-иерархических БД для роли хранилища данных ДП АСУТП.

Проводится анализ методов декомпозиции предметной области, выполняемой для последующего отображения в информационной модели технологического процесса и автоматизируемого производства. Как основной способ объектной декомпозиции рассмотрена декомпозиция с использованием абстракций сущности. Ее использование позволяет выделить абстракции, соответствующие сущностям предметной области. Однако возникает проблема переноса на следующий уровень установленных между классами отношений при декомпозиции объектной модели. Предложено три способа решения этой проблемы: 1. Создание гомоморфных иерархий классов, обеспечивающих соответствие интерфейса производных классов базовому. 2. Рассмотрение при переходе на следующий уровень детализации класса предыдущего уровня и как контейнера, и как контроллера, реализующего исходный интерфейс. 3. Установление новых связей индивидуально с каждым из новых классов.

Прочие способы объектной декомпозиции (с использованием абстракций поведения, виртуальной машины) принимаются во внимание при анализе ПрО, однако не могут считаться основными.

Использование ООБД позволяет, используя систему классов и механизм наследования, явно определить метамодель для выражения результатов анализа ПрО и абстрагирования ее понятий в самой структуре хранения данных, требует отличных от используемых в реляционных СУБД механизмов программного взаимодействия и доступа к данным.

Две основные операции доступа к БД: выборку (чтение/запись) данных из существующих структур их хранения и изменение самих этих структур (изменение схемы данных, в терминах РСУБД) возможно выполнить двумя способами: написав программу, использующую интерфейс прикладного программирования СУБД для манипулирования группами данных и получения их значений (процедурный подход), и используя декларативный язык запросов - написав предложение, которое будет интерпретировано процессором СУБД и на основании которого будет сформирован результат. С одной стороны, для разработчика, использующего объектно-ориентированный язык программирования третьего или четвертого поколения, при первом подходе проявляется достоинство ООБД: возможность непосредственного манипулирования объектами БД средствами используемого языка. С другой стороны, составление запроса при процедурном подходе фактически означает написание отдельной, программы, что приводит к таким отрицательным последствиям, как усиление зависимости алгоритма приложений от заданной структуры данных, необходимость оптимизировать запрос на уровне программного кода (практическая невозможность оптимизации запроса самой СУБД), сложность каждого запроса, его слабая пригодность к автоматической верификации.

Недостатком существующих языков запросов является статичность формируемой выборки (для обновления данных требуется повторно выполнить весь запрос, формирующий представление). Для эффективного доступа к оперативным данным, хранящимся в БД ДП АСУТП, в ООБД следует учесть и реализовать одно из предложений «Манифеста систем баз данных третьего поколения» - «наличие обновляемых представлений».

Рассмотрены операции над данными относительно ДП (см. рис. 1), основными из которых является ввод, хранение и передача оперативных данных некоторому клиенту. По результатам анализа взаимодействий в программном комплексе ДП АСУТП выделены три основных типа информационных потоков, классифицированных по выполняемой операции над данными - передача без изменений, агрегация и объединение с хранимыми справочными данными. При этом взаимодействующие программы в составе одного комплекса ДП исполь-

зуют те же алгоритмы, что и два независимых ДП - узлы сети передачи данных. Сравнительный анализ интенсивности потоков данных при использовании каждого из алгоритмов проведен в третьей главе.

Рис. 1. Информационные взаимосвязи компонентов ДП АСУТП

Взаимодействие ДП с низовыми уровнями управления определяется протоколом передачи данных, адресация в котором, в свою очередь, зависит от адресного пространства источника данных - контроллера. Все большее распространение, которое получает в настоящее время технология ОРС, дает еще один аргумент в пользу сделанного выше вывода об оптимальности использования объектно-иерархических структур данных - минимизации преобразований информационных потоков и логической транспарентности передачи данных, за счет создания идентичных структур в источнике и получателе данных, т.е. повторения в БД ДП АСУТП иерархической структуры пространства имен сервера протокола передачи данных.

Вторая глава посвящена вопросам разработки информационной модели непрерывного технологического процесса.

В отличие от дискретных технологических процессов строительства, транспорта, сборочного производства и т.п., управление которыми сводится к некоторому алгоритму действий, для непрерывного ТП актуальной задачей управления является поддержание заданного технологического режима. Поэтому при создании ДП АСУТП ставится задача создания информационной моде-

ли производства, технологического процесса, и поддержание ее актуальности (обновление).

Вследствие сделанных в главе 1 выводов, задача проектирования внутренней структуры БД ДП АСУТП в данной работе рассматривается как задача проектирования объектно-иерархической структуры. Следовательно, возникает проблема выделения абстракций для классификации, иерархического упорядочивания объектов предметной области, выделения и обобщения общих свойств и сценариев динамического поведения и взаимодействия этих объектов. Возникает задача адаптации современных технологий проектирования программного обеспечения (ПО) для создания информационной модели непрерывного технологического процесса (Til) в БД ДПАСУТП

Возможны два разных подхода к определению принципов декомпозиции и моделирования ТП. В первом случае, оперируя при формализации понятием «технологический объект управления (ТОУ)» - «объект управления, включающий технологическое оборудование и реализуемый в нем технологический процесс», можно составить согласованные формальные модели состояний множества ТОУ предприятия и, таким образом, хранить данные о состоянии ТП на всех производственных участках. Во втором случае можно выделить и формализовать требования к информационной модели и к методам управления производственным процессом в целом и в отдельности для каждой из служб предприятия.

Независимо от выбранного подхода всю хранимую в базах данных автоматизированных систем информацию можно разделить на нормативно-справочную (НСИ) и оперативную (телеметрическую). НСИ характеризуется низкой степенью изменяехмости в течение всего жизненного цикла системы и описывает конструктивные и эксплуатационные характеристики технологического оборудования, организационно-территориальное деление и проч. Оперативные данные характеризуют текущее состояние автоматизируемой области, в случае АСУТП - состояние технологического процесса, периодичность их изменения измеряется секундами. Объединение подмножеств НСИ и оперативных данных позволяет на основе формализованного описания создать динамическую модель технологического процесса.

Традиционно при выборе объектов базы данных используются результаты анализа предметной области - иерархически упорядоченные по принципу "контейнер-элемент" ТОУ, а в качестве принципа их организации в структуру БД

АСУТП - использование административно-территориального или производственного деления (что является реализацией первого из упомянутых принципов формализации непрерывного ТП). Однако распространение методов иерархического анализа и проектирования "сверху вниз" или "снизу вверх" на проектирование БД АСУТП в целом позволяет явно отразить в единой структуре данных только одну точку зрения на автоматизированное производство. Данный подход и существующий методологический аппарат применимы в полной мере, но при проектировании частных моделей технологического процесса.

При попытке реализовать модель ТП при формализации второго типа, учитывающей субъективные требования к информационной модели ТП различных категорий пользователей, перед проектировщиком БД возникают те же известные проблемы, что и при программной разработке информационных систем. Их суть заключается в том, что при использовании объектно-ориентированных методов декомпозиция выполняется с использованием абстракций сущности или поведения, полученных в результате анализа предметной области. Этот тип декомпозиции преобразуется в эффективный программный код, однако он не подходит к структуре спецификаций требований, которые описывают характеристики или требования пользователей к системе в целом - возникает структурное несоответствие. Оно проявляется в том, что поддержка в программном коде каждого из требований "рассеивается" (scatter) по нескольким абстракциям проектирования; поддержка нескольких различных требований в каждом из объектов "запутывает" (tangle) их структуру, что приводит к уменьшению понятности модели и программного кода, повышает сложность разработки, расширения и повторного использования классов и модели в целом.

Помимо поддержки требований различных групп пользователей, к усложнению структуры классов приводит поддержка механизмов взаимодействия (требований к безопасности, качеству обслуживания, обеспечению целостности данных и т.п.). Для выполнения таких операций требуется введение специализированной функциональности, т.е. одинаковое расширение контрактов различных, часто логически не связанных классов.

Для решения этих проблем предложено использовать принципы и методы субъектно- и аспектно-ориентированного проектирования.

Для поддержки прямого отражения требований в проектных моделях, традиционный объектно-ориентированный проект расширяется добавлением новых декомпозиций. С. Кларк называет субъектно-ориентированной модель, которая «поддерживает разделение общей структуры на несколько соответст-

вующих различным требованиям, потенциально перекрывающихся моделей». Последующее объединение раздельных моделей задается отношениями связывания, которые определяют перекрывающиеся (или информационно взаимодействующие) элементы модели и методы их интеграции. В свою очередь, каждая из полученных частных (субъектных) моделей может (и должна быть) подвергнута дальнейшей субъектной декомпозиции, пока не будет достигнуто полной детализации требований к информационной модели ТП. Только после этого полученные частные модели могут быть подвергнуты традиционной объектно-ориентированной декомпозиции.

Такой подход, демонстрирующий субъектно-ориентированное расширения проектирования, позволяет создать специализированные информационные модели ТП, каждая из которых является набором иерархически упорядоченных объектов, инкапсулирующих оперативные данные, их атрибуты, производные значения, а также методы двух типов: преобразующие данные внутри объекта и обеспечивающие информационные взаимосвязи (чтение, запись) с другими объектами, в т.ч. содержащимися в других субъектах.

В этом случае БД ДП АСУТП представляет собой объединение нескольких независимых субъектов, с полностью децентрализованным хранением данных. Также выделение и поддержание взаимно независимых субъектов ТП позволяет, за счет упрощения структуры объектов, более успешно использовать возможность рассмотрения каждого из объектов как конечного автомата, и, следовательно, их набора, образующего некоторое логическое представление -как функцию состояния ТП в заданной предметной области с учетом наложенных ограничений.

В свою очередь, проблема реализации "пересекающих" требований может быть эффективно решена введением некоторого дополнительного программного "слоя", на который было бы возложено выполнение одинаковых "контрактных обязательств" классов, абстрагирующих сущности предметной области.

Для этого в 1997 г. группой разработчиков из Xerox PARC во главе с Г. Кикзалесом была предложена концепция аспектно-ориентированного программирования (АОП). Ими было явно введено понятие аспекта, которым является то свойство системы, которое не может быть явно реализовано в виде процедуры. «Аспекты имеют тенденцию не быть элементами функциональной декомпозиции системы, но скорее быть свойствами, которые системно воздействуют на производительность или семантику компонентов». В этом аспекты противоположны компонентам, «имеющим тенденцию быть единицами функ-

циональной декомпозиции системы». Цель АОП - «поддержать программиста в четком разделении компонентов и аспектов друг от друга, обеспечивая механизмы, которые сделают возможным абстрагировать их и объединять для получения системы в целом».

В диссертации проведен обзор методов моделирования аспектов, которые в своей массе являются расширениями UML, и предложен ряд моделей, описывающих применение аспектов при реализации функциональных операций, различных режимов синхронизации передачи данных (см. рис. 2), взаимодействия с источниками данных - низовыми системами.

Введение управляемых групп - наборов объектов, реализуемое и в рамках создания субъектно-независимых моделей производства и технологического процесса, и для аспектно-ориентированного управления информационными потоками является также, при введении дополнительной семантической нагрузки группы, необходимой предпосылкой для реализации декларативного языка запросов к ООБД ДП АСУТП.

а) б)

Рис. 2. Введение аспектного класса для управления блокировками объектов при передаче изменений.

В третьей главе выполнена постановка задачи синтеза топологической структуры и оптимизации параметров региональной сети передачи данных (РСПД), служащей для организации информационного взаимодействия в рас-

пределенной системе диспетчерского управления; предложены эвристические алгоритмы ее решения.

В связи со спецификой производства в нефтяной и газовой промышленности (предприятия повышенной опасности с непрерывным, отличающимся резкой нестационарностью технологическим процессом) повышенные требования предъявляются к надежности функционирования всей сети. Это означает необходимость дублирования всех производственно необходимых информационных взаимосвязей: при отказе основного канала связи (КСв) требуется, чтобы оперативные данные были переданы по выделенному резервному КСв или по другому маршруту (используемому для передачи других наборов данных), но с сохранением вероятностно-временных характеристик доставки всех сообщений. Значительные затраты на прокладку и полное дублирование всех КСв и, вместе с тем, существенно меньшая стоимость увеличения пропускной способности приводит к постановке задачи синтеза и оптимизации структуры сети и параметров пропускной способности каналов связи.

Исходно заданы множество мест расположения узлов (и, следовательно, матрица расстояний между ними); матрица связности, а также характеристики каналов связи, на базе которых создается РСПД: Сэ = {сди} - множество эффективных пропускных способностей каналов связи

множество относительных затрат на аппаратно-программные средства для КСв с эффективными пропускными способностями Сэт', т — 1,.... М, где М- число типов КСв, которые могут использоваться при строительстве РСПД.

Используя методы, изложенные далее, можно оценить интенсивность информационных потоков между каждыми двумя узлами и распределение длин сообщений ц.

Тогда задача построения структуры РСПД ставится следующим образом. Требуется найти такие что:

|1, если в структуре РСПД есть канал между а, и а}

р1 |1, если поток Ярк передается по каналу между а, и а}

Тогда критерий эффективности можно записать как:

Нх,у) = -Х9 -> шах

(О

(О и)

где

(2)

Выражение (3) _ ет

(3) „

ет соответствие между пропускной

способностью канала связи, параметрами передаваемого по нему потока сообщений и требованием к среднему времени доставки с учетом топологической структуры РСПД и принятого в ней режима коммутации. В формулировке (1)-(3) не отражены требования к надежности; они учтены в алгоритмах генерации начальной структуры и оптимизации РСПД.

Общее решение задачи можно разделить на две части:

1. Прогнозирование интенсивностей потоков сообщений / =

на направлениях между узлами с учетом

характера поступления данных в РСПД и алгоритмов их передачи.

2. Выполнение синтеза топологической структуры РСПД, состоящее из этапов генерации начальной структуры РСПД и ее последующей оптимизации.

Проведена оценка характера информационных потоков между двумя узлами РСПД - клиентом и сервером, получателем и источником оперативной технологической информации, и предлагается механизм оценки его интенсивности, напрямую зависящей от используемого алгоритма информационного обмена. Выделяют три таких алгоритма: периодический опрос значений, периодический опрос изменений, спонтанная передача изменений. Объем передаваемой информации жестко детерминирован только в первом случае, в остальных можно говорить только о вероятностях поступления некоторой доли от общего объема данных за период опроса.

Ожидаемый процент изменений от общего количества сигналов в базе данных сервера различается и зависит как от режима протекания технологического процесса (штатный, аварийный), так и от типа сигнала (телесигнализация, телеизмерение).

Рис. 3. Распределение вероятностей изменений сигналов (в %).

Для оценки этой доли мы используем распределение Пуассона. Можно найти такие значения параметра ф, при которых график распределения вероятностей (см. рис. 3, на оси абсцисс отложен процент от общего количества сигналов определенного типа, изменение которых произойдет за период опроса) согласуется с экспертной оценкой реальной вероятности изменений.

Тогда, пренебрегая объемом данных-подтверждений канального уровня, обший объем поступающих в РСПД данных за период опроса составит

ы(6и - размер прикладного запроса клиента - пренебрежимо мал при периодическом опросе изменений и отсутствует при спонтанной передаче изменений). Тогда

Лу —-

Qsт

(6)

Тр +7рс)

где - максимальный объем прикладных данных, которые могут быть упакованы в фрейм, - размер заголовка фрейма, - нормативный период опроса изменений, - время, затрачиваемое сервером и клиентом

соответственно на обработку запросов и формирование ответов.

Основываясь на принципиальных положениях теории вычислительных сетей и известных алгоритмах генерации радиально-узловых структур, предложен алгоритм генерации начальной структуры РСПД, учитывающий специфику информационных потоков в распределенных системах диспетчерского управления в нефтегазовой промышленности.

Для оптимизации полученной структуры РСПД предложен эвристический алгоритм, в котором для N точек множества (с единственным выделенным центральным коммутатором) за N-2 итерации рассматривается последовательно каналы связи между данным центральным узлом и двумя «соседними» локальными узлами. С учетом требований к надежности, ограничения по максимальному количеству транзитных участков между любыми взаимодействующими узлами РСПД и результатов предыдущей итерации, находится частное оптимальное решение для каждого шага алгоритма.

В четвертой главе приведены реализации методов автоматизации проектирования и управления информационными потоками распределенных систем диспетчерского управления.

Рассматриваемый тип автоматизируемых предприятий характеризуется четырьмя выделенными уровнями управления: технологического объекта, технологической зоны, территориального управления и предприятия в целом; последние два уровня относятся к диспетчерскому управлению. При этом создание централизованного хранилища данных в составе ДП АСУТП является актуальным требованием промышленности, в частности отмечается, что «особое внимание следует уделить формированию единой БД, включающей оперативные, балансовые и архивные данные, нормативно справочную информацию...».

Разработанная методика позволяет объединить независимые субъектно-ориентированные подмодели в единой структуре объектно-иерархической БД за счет сведения взаимосвязей уровней модели к матричному виду. Также автоматизируется решение задачи настройки информационных обменов ДП АСУТП с контроллерами системы телемеханики, требующая индивидуального связывания объектов БД и сигналов в пространстве имен контроллера, за счет использования методов объектно-ориентированного подхода (наследования, полиморфизм) к группам-описателям информационных связей.

В заключении содержатся основные выводы по теме диссертационной работы.

Приложепие 1 содержит таблицы, показывающие иерархическую структуру классов абстракций ПрО транспорта газа, с проведением декомпозиции

ПрО в интересах различных служб газотранспортного предприятия: производственно-диспетчерской, эксплуатации, контрольно-измерительных приборов и аппаратуры.

Приложение 2 содержит документы об апробации результатов работы на производстве и в учебном процессе.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ НАШЛИ СВОЕ

ОТРАЖЕНИЕ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

1. Богданов Н.К., Гоголин СВ. Концепция проектирования древовидной базы данных программного комплекса HP RTAP/Plus // Современные информационные технологии в автотранспортном комплексе и дорожном строительстве: Сб. науч. тр. — М.: МАДИ, 1999. — С. 145-152.

2. Богданов Н.К. Тиражируемые программные комплексы для создания АСУТП // Промышленные АСУ и контроллеры, 2000. — №12. — С.35-39.

3. Bogdanov N., Skubaev S. RTAP case study and experience // In proc. of 10th RTAP User's Group Conference, Banff, Canada. March, 12-14,2001.

4. Ковалев А.А., Зельдин Ю.М., Скубаев СВ., Хомякова Ю.А., Богданов Н.К. Платформа для диспетчерских пунктов СПУРТ // Промышленные АСУ и контроллеры, 2002. — №5. — С. 10-14.

5. Бернер Л.И., Богданов Н.К. Системы реального времени — М.: МАЛИ, 2003. —159 с.

6. Бернер Л.И., Богданов Н.К., Лыков А.Г. О решении задачи размещения оборудования при создании системы телемеханики нефтегазового промысла // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2003. — №5. — С.34-36.

7. Богданов Н.К. Аспектно-ориентированные методы в управлении информационными потоками БД ДП АСУТП // Автоматизация в промышленности, 2003.—№9. — С.18-22.

■.170*

РНБ Русский фонд

2004-4 26841

Напечатано с готового оригинал-макета

Издательство ООО "МАКС Пресс" Лицензия ИД N00510 от 01.12.99 г. Подписано к печати 27.01.2004 г. Формат 60x901/16. Усллечл. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ 035. Тел. 939-3890,939-3891,928-1042. Тел./факс 939-3891. 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М В. Ломоносова, 2-й учебный корпус, 627 к.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ХРАНЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В ДИСПЕТЧЕРСКИХ ПУНКТАХ АСУТП.

1.1. Анализ моделей данных, используемых современными СУБД.

1.2. Анализ методов объектной декомпозиции предметной области.

1.3. Механизмы программного взаимодействия с объектно-ориентированными базами данных.

1.4. Типы информационных потоков ДП АСУТП.

1.5. Адресные пространства источников данных.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ НЕПРЕРЫВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА.

2.1. Задача адаптации современных методологий проектирования для создания модели непрерывного технологического процесса диспетчерского управления.

2.2. Разработка информационной модели с использованием объектно-ориентированных методов.

2.3. Разработка информационной модели с использованием субъектно-ориентированных методов.

2.4. Разработка информационной модели с использованием аспектно-ориентированных методов.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. СИНТЕЗ И ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В РАСПРЕДЕЛННОЙ СИСТЕМЕ ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ.

3.1. Исходные данные, постановка и схема решения задачи.

3.2. Оценка интенсивности потоков данных распределенной АСУТП.

3.3. Генерация начальной структуры сети передачи данных.

3.4. Оптимизация структуры сети передачи данных.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫМИ ПОТОКАМИ ДП АСУТП.

4.1. Описание методов автоматизации проектирования.

4.2. Описание типа автоматизируемого производства.

4.3. Методика синтеза структуры БД ДП АСУТП.

4.4. Методика объектно-ориентированного описания информационных связей.

Выводы по главе 4.

В настоящее время на многих производственных предприятиях, в частности в нефтегазовой промышленности, проводится внедрение новых комплексов автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП). Это связано с необходимостью повышения управляемости и эффективности производства, его безопасности, в т.ч. экологической, а также моральным устареванием установленных на предприятиях систем автоматизации. При этом характер производства приводит к необходимости создания многоуровневой системы управления, обеспечивающей информационные обмены между производственно связанными локальными пунктами управления, а также объединяющей в центральной диспетчерской всю информацию о состоянии территориально распределенного технологического процесса.

К концу 90-х гг. произошел полный переход от заказных, часто создаваемых "с нуля" программно-аппаратных комплексов автоматизации производства к использованию типовых программных решений и серийных средств телемеханики [20]. В частности, внедрение диспетчерского пункта (ДП) АСУТП требует проведения логического и физического проектирования базы данных (БД), входящей в состав некоторого тиражируемого универсального программного комплекса. Проведенный автором сравнительный анализ систем управления базами данных (СУБД), использующих различные модели данных [8] показал, что наиболее эффективно при автоматизации промышленных предприятий использовать базы данных, совмещающие объектно-ориентированный и иерархический подходы. Программные комплексы ДП АСУТП, использующие именно такие базы данных, широко внедряются в производственных подразделениях ОАО «Газпром» и ряда нефтяных компаний. Однако системы автоматизированного проектирования таких баз данных отсутствуют, современные теоретические работы также затрагивают в основном методологии программирования (предлагая расширения объектно-ориентированного подхода) или развивают реляционную, постреляционную, объектную модели данных.

Анализ работ, в которых рассматривались бы информационные потоки распределенных систем управления, а также вопросы теории проектирования объектно-иерархических баз данных, при их широком практическом применении во многих отраслях промышленности, обосновывает выбор темы диссертации и обуславливает ее актуальность.

Предметом исследования являются информационные потоки, рассматриваемые с двух точек зрения. Во-первых, рассматриваются потоки данных в БД ДП АСУТП, реализующей функции хранения оперативных, нормативно-справочных данных и маршрутизации информационных потоков. Во-вторых, рассматривается распределенная сеть передачи данных (РСПД), объединяющая территориально распределенные диспетчерские пункты, и специфика информационных потоков в ней.

Целью исследования является адаптация современных методов проектирования к области разработки структуры объектно-иерархической базы данных ДП АСУТП, управления внешними и внутренними по отношению к ней информационными потоками, а также исследование методов синтеза топологической структуры и оптимизации параметров сети передачи данных распределенной АСУТП. Исходя из этого, основными задачами исследования являются:

1. Проведение анализа существующих способов хранения оперативных технологических данных в базах данных ДП АСУТП, методов организации логической структуры этих баз данных, средств и языков доступа к данным в объектно-ориентированных базах данных (ООБД).

2. Разработка шаблонов и методики объектно-ориентированного проектирования структур баз данных ДП АСУТП.

3. Применение достижений субъектно- и аспектно-ориентированного программирования для автоматизации и управления процессами передачи информации в распределенных системах диспетчерского управления.

4. Исследование и систематизация реализуемых различными протоколами передачи данных алгоритмов информационного обмена.

5. Исследование методов синтеза структуры и оптимизации топологической структуры магистральных сетей передачи данных и их применимости при создании распределенной системы диспетчерского управления, с учетом требований к надежности и вероятностно-временным характеристикам сети.

6. Разработка методик автоматизации проектирования объектно-иерархической БД с учетом правил и ограничений взаимосвязей проектных вариантов предметной области (ПрО) транспорта нефти и газа.

Теоретическая значимость диссертации заключается в выполнении синтеза результатов современных исследований в области методологий программирования и логического проектирования, в частности субъектно- и аспектно-ориентированного, и их применении к области автоматизации непрерывных технологических процессов. Проектирование структуры объектно-иерархической базы данных в соответствии с результатами анализа предметной области описано в специальном руководстве разработчика [89], но в нем не рассмотрены информационные потоки и не анализируется возможное повышение эффективности за счет распределения хранимых данных, описывающих различные аспекты технологического процесса и автоматизируемого производства. Данная работа является попыткой применения комплексного подхода при рассмотрении информационных потоков в распределенных системах диспетчерского управления.

В практическом плане ценность диссертации заключается в проработке и апробировании методик формализации структуры объектно-иерархической БД; синтеза и оптимизации структуры сети передачи данных распределенной системы диспетчерского управления, разработке практической методики организации информационного обмена в программных комплексах систем диспетчерского управления.

Основные результаты работы, выносимые на защиту, состоят в следующем:

1. По результатам анализа методов логической организации информации и доступа к ней в базах данных диспетчерских пунктов АСУТП и низовых систем установлено, что наиболее эффективно использование объектно-иерархической модели данных. Такие БД, подобно ООБД, поддерживают иерархию классов, реализуют механизмы наследования, инкапсуляции данных. Введение независимой иерархии объектов, где каждый из элементов - специфический экземпляр определенного класса, позволяет отразить результаты анализа предметной области и представить сложную систему - автоматизируемое производство - в канонической форме [10]. Также, в частности, использование подобных БД устраняет логическое несоответствие между информационной моделью и множеством понятий предметной области. В диссертационной работе предлагается использовать как существующие шаблоны анализа [74,75] и проектирования [28,65,76] общего назначения, так и специализированные для систем реального времени [12]. Это множество типовых решений, а также методы рефакторинга программного обеспечения (ПО) [49] составляют базовый набор правил формализации требований к системе и выявления взаимосвязей предметной области в терминах объектной модели.

2. Использование встроенной программной среды подобных СУБД позволяет расширить поведенческую модель объектов-контейнеров операциями обработки состояний их элементов. Также, поскольку объект автоматизации, особенно в нефтегазовой отрасли, энергетике, на транспорте, часто содержит несколько типовых производственных участков, эксплуатационных зон и т.п., возможно тиражирование их информационных моделей в структуре ООБД. При этом проявляется дополнительное преимущество объектно-иерархических БД: возможность использования относительной адресации между ее объектами. В диссертации предложено использовать методы субъектно-ориентированного и аспектно-ориентированного программирования и проектирования, что позволяет упростить структуру классов за счет разделения общей информационной модели предметной области, реализуемой в базе данных ДП АСУТП, на несколько соответствующих различным требованиям пользователей подмоделей, и выделения из классов атрибутов и методов, необходимых для согласованной поддержки какого-либо требования или реализации некоторой функциональности, не связанной с описываемой классом абстракцией, за счет чего достигается лучшее структурирование программного комплекса в целом. Особенно эффективно применение аспектно-ориентированныых методов тогда, когда требуется согласованная поддержка некоторого требования в различных классах (в частности, операции управления информационными потоками и обеспечения целостности данных в ООБД, что, вследствие инкапсуляции данных в раздельных объектах, является более насущной проблемой, чем в реляционных базах данных). В диссертации предлагаются модели выделенных аспектов - сервисных процессов ООСУБД, управляемых событиями изменения состояния объектов БД и обеспечивающих контроль и управление информационными потоками.

3. Исследован характер информационных потоков распределенной АСУТП, зависимость режима поступления информации в РСПД от алгоритма информационного обмена. Рассмотрены составляющие информационного потока и структура пакетов, произведена экспертная вероятностная оценка объема данных, поступающих в РСПД при периодическом опросе изменений и их спонтанной передаче. Для решения задачи синтеза структуры РСПД в работе предложено два эвристических алгоритма, учитывающих специфику направлений информационных потоков в распределенных системах диспетчерского управления предприятий нефтегазового комплекса. Первый из них генерирует начальную структуру сети, исходя из матрицы расстояний между узлами. Второй алгоритм предназначен для итерационной оптимизации полученной структуры с использованием оценок интенсивностей потоков технологических данных в РСПД. Оба алгоритма учитывают ограничение по максимальному количеству транзитных узлов коммутации и требования к обязательному резервированию каналов связи.

4. При разработке базы данных ДП АСУТП в нефтегазовой промышленности, вследствие типизации производственных участков и схожих характеристик производственного оборудования различных производителей, целесообразно применение методов комбинаторного синтеза. При этом проектирование информационных потоков и их реализация в отношениях как между объектами БД, так и между БД и внешними системами является трудоемким и требующим автоматизации процессом. Разработаны группы проектных вариантов (ПВ) для каждого из этапов комбинаторного синтеза; также рассмотрено использование ПВ операций над данными. Предложены методы записи правил и ограничений связывания ПВ' и групп сигналов ввода/вывода, которые могут применяться проектировщиками БД ДП АСУТП на этапе структурно-параметрического синтеза.

Новизна исследования заключается в следующем. Во-первых, впервые в российской практике разработки баз данных диспетчерских пунктов были адаптированы и применены методы аспектно-ориентированного программирования для управления информационными потоками и обеспечения целостности данных, что позволило повысить эффективность организации информационного и программного обеспечения ДП АСУТП. Во-вторых, для выполнения задачи комбинаторного синтеза структуры БД ДП АСУТП были разработаны не только проектные варианты сущностей БД, но и проектные варианты операций над данными; также были введены правила их комбинирования. В-третьих, был предложен оригинальный эвристический алгоритм оптимизации начальной структуры РСПД, учитывающий требования по обязательному резервированию каналов связи.

Комплексное рассмотрение процессов передачи информации между распределенными ДП АСУТП, между программными подсистемами одного ДП и между объектами внутри БД ДП позволило выявить универсальность известных алгоритмов взаимодействия клиента и сервера в протоколах передачи данных и предложить эффективную программную реализацию этих алгоритмов для взаимодействия субъектов объектно-иерархических баз данных ДП АСУТП.

Выводы по главе 4

Экспериментальная проверка предложенных методик (и проведение анализа ПрО, по результатам которого была разработана иерархия классов, приведенная в Приложении 1) проведены при создании распределенной системы диспетчерского управления (СДУ) ООО «Волгоградтрансгаз», входящего в структуру ОАО «Газпром» и эксплуатирующего магистральные газопроводы, входящие в единую систему газоснабжения РФ.

СДУ ООО «Волгоградтрансгаз» состоит из центрального ДП (с выделенными коммуникационной системой и подсистемой отображения) и 10-ти локальных ДП уровня ЛПУМГ. Объем хранимых данных локального ДП и ЦДП показан в табл. 7, 8. Исходя из этих данных, можно оценить количество информационных связей объектов БД, нуждающихся в настройке, с разбивкой по типам источников данных (см. табл. 9).

Табл. 7. Объем данных (сигналов) локального ДП

Субъект Кол-во сигналов

1 Диспетчерский контроль и управление 1500-8000

2 Эксплуатация технологического оборудования 500-1000

3 Эксплуатация оборудования сбора и передачи данных 500-1000

4 Коммерческий учет газа 100-200

Табл. 8. Объем данных (сигналов) ЦЦП

Субъект Кол-во сигналов

1 Диспетчерский контроль и управление 20000-120000

Табл. 9. Количество информационных связей локального ДП

Тип информационной связи Кол-во

1 Связи с источниками данных 1200-6000

2 Связи между объектами БД 2000-10000

Использование программных средств автоматизации проектирования приводит к радикальному снижению трудозатрат на создание объектов БД, установление информационных связей между ними. При этом до 60% экономии достигается за счет отсутствия необходимости индивидуального тестирования каждой из установленных связей.

Помимо этого, объектно-ориентированный подход к управлению информации о списках сигналов позволяет также гарантировать расширяемость (добавление новых источников данных и субъектов БД), выпуск документации, возможность быстрого изменения конфигурации существующей системы без проведения трудоемкого этапа обратного проектирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ принципов организации передачи данных в распределенных системах диспетчерского контроля и управления непрерывными технологическими процессами, проведенный с точек зрения как сетевого взаимодействия двух систем, так и межпрограммного взаимодействия, позволяет сформулировать положения, составляющие концептуальные основы "сквозного" проектирования информационных потоков в АСУТП:

1. Основной задачей передачи данных в АСУТП является своевременное обновление информационной модели ТП, с которой взаимодействует оператор, и передача команд управления. Для создания таких информационных моделей наиболее эффективно использование объектно-иерархических СУБД.

2. Используется три вида алгоритмов взаимодействия "клиент-сервер": периодический полный опрос клиентом базы данных сервера; периодический опрос клиентом изменений; спонтанная передача изменений сервером. Отличительная особенность всех этих способов - двухточечная коммутация, что не исключает использования общей шины передачи данных.

3. При проектировании структуры баз данных диспетчерских пунктов необходимо учитывать структуру пространства имен источников данных, в качестве которых могут выступать как контроллеры системы телемеханики (в этом случае пространство имен определяется используемым протоколом передачи данных), так и локальные ДП при подключении к центральному ДП. В этом случае использование однотипной модели данных позволяет создавать структуру БД ЦДП методом композиции подмножеств БД локальных ДП.

4. Для управления информационными потоками необходимы программная реализация в СУБД ДП АСУТП информационно-управляющих компонент, а также поддержка перехвата событий как отдельных объектов, так и их групп. В этом случае перспективные методы аспектно-ориентированной разработки программного обеспечения могут быть перенесены и использованы при разработке ДП АСУТП.

5. Процесс создания сети передачи данных распределенной системы диспетчерского управления должен включать этап оценки ожидаемой интенсивности передачи данных в каждом канале связи, в свою очередь, зависящий от выбранного алгоритма передачи данных. Необходимость дублирования каналов связи и ограничения по максимальному числу транзитных узлов коммутации, возникающие при разработке систем производственного управления, повышают стоимость сети и тем более требуют применения алгоритмов оптимизации ее топологической структуры.

6. Методики автоматизированного проектирования должны учитывать необходимость создания нескольких частных информационных моделей производства (технологического процесса) в единой БД. Введение семантической нагрузки групп данных уровней объектно-иерархической БД является первым необходимым условием для реализации декларативного языка запросов.

Результаты проведенных исследований используются на предприятиях нефтяной и газовой промышленности, а также в учебном процессе, что подтверждается актами о внедрении.

1. Андреев A.M., Березкин Д.В., Самарев P.C. Внутренняя организация ОСУБД на примере Versant, Poet, ODB-Jupiter // X1.техническая конференция «Корпоративные базы данных», Президиум РАН, 18-20 апреля, 2001.

2. Апостолов A.A., Вербило A.C., Панкратов B.C. Автоматизация диспетчерского управления газотранспортным предприятием — М.: ИРЦ Газпром, 1999.

3. Аткинсон М., Бансилон Ф., ДеВитт Д. и др. Манифист систем объектно-ориентированных баз данных // СУБД, 1995. — №4.

4. Ахо А., Хопкрофт Дж., Ульман Дж. Структуры данных и алгоритмы: Пер. с англ.: Уч. пос. — М.: Вильяме, 2000. — 384 с.

5. Бернер Л.И. Современное состояние и перспективы развития автоматизированных систем управления технологическими процессами добычи и транспорта газа и конденсата — М.: Информприбор, 1989. — Вып. 4. — 44 с.

6. Бернер Л.И., Богданов Н.К., Лыков А.Г. О решении задачи размещения оборудования при создании системы телемеханики нефтегазового промысла // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2003. — №5. —С.34-36.

7. Богданов Н.К. Аспектно-ориентированные методы в управлении информационными потоками БД ДП АСУТП // Автоматизация в промышленности, 2003. — №9. — С. 18-22.

8. Богданов Н.К. Тиражируемые программные комплексы для создания АСУТП // Промышленные АСУ и контроллеры, 2000. — №12. — С.35-39.

9. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++, 2-е изд.: Пер. с англ. — М.: Бином, 1999. — 434 с.

10. И. Буч Г., Рамбо Д., Джекобсон А. Язык UML. Руководство пользователя: Пер. с англ. — М.: ДМК Пресс, 2000. — 432 с.

11. Гома X. UML. Проектирование систем реального времени, распределенных и параллельных приложений: Пер. с англ. —М.: ДМК Пресс, 2002. — 624 с.

12. Горбунов-Посадов М.М. Безболезненное развитие программы // Открытые системы, 1996. — №4. — С. 65-70.

13. Горбунов-Посадов М.М. Расширяемые программы — М.: Полиптих, 1999.336 с.

14. Домарацкий А.Н., Пономарев В.М., Лескин A.A. и др. Системное проектирование интегрированных производственных комплексов — JL: Машиностроение, 1986. — 319 с.

15. Дубов Ю.А., Травкин С.И., Якимец В.Н. Многокритериальные модели формирования и выбора вариантов систем — М.: Наука, 1986. — 296 с.

16. Егошина Т.В. Формализация описания технологических процессов в АСУ

17. Протвино: Препринт ИФВЭ 1987. — т. 1, С.5-7.

18. Зайченко Ю.П., Гонта Ю.В. Структурная оптимизация сетей ЭВМ — Киев: Техника, 1986. — 169 с.

19. Зиндер Е.З. Проектирование баз данных: новые требования, новые подходы//СУБД, 1996. —№3. —С.10-22.

20. Ивлев В.А., Попова Т.В., Павлов JI.H. Реорганизация АСУ промышленных предприятий // Компьютер Пресс, 1997. — №6. — С.236-244.

21. Информационная технология. Комплекс стандартов и руководящих. документов на автоматизированные системы — М.: Изд-во стандартов, 1992.— 164 с.

22. Калянов Г.Н. Методы и средства структурного системного анализа и проектирования — М.: Изд-во МГУ, 1996. — 59 с.

23. Капустин Н.М., Коротаев М.Ю., Цехмейструк В.А. САПР технологических процессов — М.: Изд-во ВЗПИ, 1997. — №6.

24. Коберн А. Современные методы описания функциональных требований к системам: Пер. с англ. — М.: Лори, 2002. — 266 с.

25. Козловский А. Объектные СУБД: ситуация смены парадигмы // BYTE-Россия, 2000. — №8. — С. 16-28.

26. Коннолли Т., Бегг К. Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика: Пер. с англ. — М.: Вильяме, 2000. — 1111 с.

27. Коржов В. Многоуровневые системы клиент-сервер // Сети, 1997. — №6. — С. 72-78.

28. Коуд П., Норт Д., Мейфилд М. Объектные модели: стратегии, шаблоны и приложения: Пер. с англ. — М.: Лори, 2000. — 320 с.

29. Крачтен Ф. Введение в Rational Unified Process: Пер. с англ. — М.: Вильяме, 2002. — 240 с.

30. Кузнецов С.Д. Введение в СУБД. Часть 4 // СУБД, 1995. — №4.

31. Ларман К. Применение UML и шаблонов проектирования, 2-е издание: Пер. с англ. — М.: Вильяме, 2002. — 704 с.

32. Левин М.Ш. Комбинаторное проектирование систем // Автоматизация проектирования, 1997. — №4. — С. 14-18.

33. Леффингуэл Д., Уидриг Д. Принципы работы с требованиями к программному обеспечению. Унифицированный подход: Пер. с англ. — М.: Вильяме, 2002. — 448 с.

34. Липаев В.В. Системное проектирование сложных программных средств для информационных систем — М.: Синтег, 1999. — 256 с.

35. Максимов М.Г., Шипилова В.Л., Тимохин С.А. САПР технологических процессов на базе СМ ЭВМ // Приборы и системы управления, 1991.

36. Марка Д.А., Мак-Гоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования SADT: Пер. с англ. — М.: Метатехнология, 1993. — 240 с.

37. Мацяшек JI. Анализ требований и проектирование систем. Разработка информационных систем с использованием UML: Пер. с англ. — М.: Вильяме, 2002. — 432 с.

38. Методология проектирования программных средств фирмы Microsoft // Решения Microsoft, 1999. — №7.

39. Мизин И.А., Богатырев В.А., Кулешов А.П. Сети коммутации пакетов — М.: Радио и связь, 1986. — 408 с.

40. Панкратов B.C., Сарданашвили С.А., Николаевская С.А. Развитие АСДУ ГТП на базе современных SCADA-систем — М.: ИРЦ Газпром, 2003. — 67 с.

41. Пономарев В.М., Лескин A.A., Смирнов A.B. Модели автоматизированного синтеза оптимальных технологических комплексов гибких производственных систем // Методы и системы автоматизации в задачах науки и производства. — М.: Наука, 1986. — С.36-49.

42. Прим Р. Кратчайшие связывающие сети и некоторые обобщения // Кибернетический сборник. Вып. 2 — М.: Изд-во иностр. лит., 1961. — С.95-107.

43. Сигал И.Х., Иванова А.П. Введение в дискретное программирование: модели и вычислительные алгоритмы. — М.: Физматлит, 2002. — 240 с.

44. Смирнов A.B. Исследование алгоритмической модели технологического синтеза гибких производственных систем//Проблемы интегральной автоматизации производства. — Л.: Наука, 1988. — С.73-85.

45. Смирнов A.B., Шереметов Л.Б. Многоагентная технология проектирования сложных систем//Автоматизация проектирования, 1998. — №3. — С.45-48.

46. Советов Б.Я., Рухман Е.Л., Яковлев С.А. Системы передачи информации от терминалов к ЦВМ. — Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1978. — 240 с.

47. Стоунбрекер М. и др. Системы баз данных третьего поколения: манифест/СУБД, 1995. —№2. —С.137-158.

48. Фаулер М. Рефакторинг: улучшение существующего кода: Пер. с англ. — СПб.: Символ-Плюс, 2003. — 432 с.

49. Фуксман A.JI. Технологические аспекты создания программных систем. — М.: Статистика, 1979. — 184 с.

50. Харрингтон Д. Проектирование объектно-ориентированных баз данных: Эволюция технологий хранения информации: Пер. с англ. — М.: ДМК Пресс, 2001. —269 с.

51. Хачатуров В.Р. Аппроксимационно-комбинаторный метод декомпозиции и композиции систем и ограниченные топологические пространства, решетки, оптимизация // Ж. вычислительной математики и математической физики, 1985. — т.25. — № 12. — С. 1777-1794.

52. Шаллоуей А., Тротт Дж. Шаблоны проектирования. Новый подход к объектно-ориентированному анализу и проектированию: Пер. с англ. — М.: Вильяме, 2002. — 288 с.

53. Шукла Д., Селлз С.Ф.К. АОП: Более эффективная инкапсуляция и повторное использование кода // MSDN Magazine/Русская редакция, 2002. — Спецвыпуск № 1.

54. Элджер Дж. С++: библиотека программиста: Пер. с англ. — СПб: Питер, 2000. —320 с.

55. Энсор Д., Стивенсон И. Oracle. Проектирование баз данных: Пер. с англ. — Киев: BHV, 1999. —557 с.

56. Adams, S. MetaMethods: The МУС Paradigm, in HOOPLA: Hooray for Object-Oriented Programming Languages // Object-Oriented Programming for Smalltalk Applications Developers Assosiation, 1986. — Vol. 1, No. 4. — p. 6.

57. Alashqur A.M., Su S.Y.W., Lam H. OQL: A Query Language for Manipulating Object-Oriented Databases // In proc. of 15-th Int. Conf. Very Large Data Bases, 1989. —p. 433-442.

58. Aldavvud, O., Elrad, Т., Bader, A. A UML Profile for Aspect-Oriented Modeling // In proc. of Aspect-Oriented Programming Workshop at OOPSLA, 2001.60