автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Интегрированная система автоматизации управленческой деятельности промышленного предприятия

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМНОЙ И ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТЕЙ АВТОМАТИЗАЦИИ ОРГАНИЗАЦИОННО-УПРАВЛЕНЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ.

1.1. Современные тенденции и проблематика развития информационных технологий на предприятии.

1.2. Анализ и описание предметной области.

1.2.1. Организационная структура управления предприятием.

1.2.2. Концептуальная модель предметной области.

1.2.3. Базовая понятийная модель предметной области.

1.2.4. Проблемно-ориентированная композиционная понятийная модель.

ГЛАВА 2. ФОРМАЛИЗОВАННЫЙ СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ

СИСТЕМЫ.

2.1. Логическое представление данных на основе реляционной модели данных.

2.2. Описание системы в рамках модели событийно-управляемых цепочек процессов.

2.3. Определение состава подсистем (декомпозиция системы) на основе анализа информационной связности функциональных требований.

2.4. Формализованное описание, анализ и оптимизация информационных взаимосвязей подсистем (внутрисистемный интерфейс).

ГЛАВА 3. ПРИНЦИПЫ ПРОГРАММНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ.

3.1. Структурный и объектно-ориентированный подходы к проектированию системы на базе реляционных СУБД.

3.2. типовой пользовательский интерфейс на основе объектно-ориентированного подхода.

3.3. Механизмы обеспечения гибкости АИСУП.

3.3.1. Настройка вычислительного процесса.

3.3.2. Анализ структуры вызовов функциональных элементов системы.

3.3.2.1.Статистический учет нахождения системы в рабочих состояниях.

ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ АИСУП «УПРАВЛЕНИЕ

ТЕПЛОВОДОКАНАЛ».

4.1. Организация процесса разработки и внедрения подсистем АИСУП.

4.2. Практическая реализация автоматизированной интегрированной системы управления предприятием на примере

АИСУП «Управление «Тепловодоканал».

4.2.1. Общая характеристика предприятия и структура комплекса АИСУП УТВК.

4.2.2. Среда реализации, внедрение и сопровождение

АИСУП УТВК.

4.2.3. Функционирование в локальной вычислительной сети, оптимизация конфигурации и распределения в сети исполняемых модулей и предметных БД системы.

4.3. Использование статистики временного распределения функциональности задач при выборе аппаратного обеспечения АРМ.

Актуальность проблемы. Современный этап развития экономики характеризуется дальнейшим увеличением объемов перерабатываемой информации при одновременном ужесточении требований к времени обработки данных и уровню интеграции процессов обработки. Поэтому в настоящее время остается значимой проблема автоматизации управленческой деятельности средних и крупных предприятий посредством разработки и внедрения автоматизированных интегрированных систем управления предприятием (АИСУП), к качеству и эффективности работы которых предъявляются все более высокие требования.

Накопленный опыт разработки и эксплуатации информационно-управляющих систем (ИУС) позволил создать теоретические и практические предпосылки для методологии их проектирования. Однако, не смотря на существование развитых методов и моделей проектирования, умение конструировать абстрагированное описание ИУС как целостной системы остается слабым звеном. Такая ситуация возникает в результате того, что локальные модели АИСУП обычно используют самостоятельные методики построения и описания и, следовательно, часто взаимодействуют между собой только на базе субъективного представления разработчика. При всем разнообразии моделей концептуального уровня недостаточно используются такие модели, которые бы позволяли интегрировать весь процесс разработки АИСУП: от анализа предметной области (ПрО) до внедрения, сопровождения, модификации системы.

Поэтому является актуальной задача развития теоретических и методологических основ, моделей, методов комплексного проектирования АИСУП, обеспечивающих снижение трудоемкости создания, настройки, модификации таких систем. Необходимо найти способы сделать архитектуру АИСУП открытой таким образом, чтобы могли подключаться новые функциональные компоненты, и чтобы функциональные возможности системы можно было конфигурировать гибкими способами, в соответствии с потребностями пользователя информационной системы (ИС).

Целью работы является разработка гибкой интегрированной системы автоматизации организационно-управленческой деятельности промышленного предприятия на примере АИСУП «Управление «Тепловодоканал», включающая комплексное описание этапов, методов проектирования и формализованного структурного анализа сложных ИУС.

Методы исследования основаны на использовании системного анализа, теории баз данных, методов исследования операций, теории графов, методов организации вычислительных систем, технологии программирования, теории вероятностей и математической статистики.

Научная новизна.

- Разработан способ формального представления композиционной понятийной модели предметной области, основанный на описании семантики предметной области на базе дополненной модели типа «сущность-связь», отличающейся от классических вариантов расширением в виде проблемно-ориентированной надстройки, которая учитывает дополнительные понятия, использующиеся при удовлетворении функциональных требований.

- Разработан метод представления функциональных составляющих АИСУП на основе формализованного описания ее структуры в виде модели собы-тийно-управляемых цепочек процессов, которая совместно с композиционной понятийной моделью образует метамодель АИСУП и характеризуется согласованным представлением двух подходов: структурного подхода - в виде взаимодействующих процессов, и объектно-ориентированного подхода - в виде информационных объектов-менеджеров процессов.

- Создан механизм программной реализации гибких информационных систем, основанный на использовании системы настроечных реестров для удовлетворения динамических функциональных требований, который имеет следующие отличительные особенности: трехуровневая архитектура позволяет осуществлять разграничение по глубине настройки; механизм базируется на данных комплексной модели, что позволяет контролировать структуру и значения настроечных параметров. - Предложен способ, разработаны модели и алгоритмы структурного анализа функционирования системы на основе использования статистического учета и анализа изменений системой рабочих состояний в процессе эксплуатации АИСУП.

Практическая ценность.

Разработанная АИСУП применяется на «МУП «Тепловодоканал» г. Инта Республика Коми и также может быть использована в качестве базовой автоматизированной системы управления на промышленных предприятиях рассматриваемого типа. Использованная методическая схема проектирования позволяет упростить и ускорить адаптацию и модификацию таких систем, включая коренную переработку.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались: на VI Санкт-Петербургской Международной конференции «Региональная информатика - 98», Санкт-Петербург, июнь 1998.

Эффективность разработанных в диссертационной работе концепций, моделей, методов и собственно АИСУП подтверждена опытом разработки, внедрения, использования и сопровождения АИСУП «Управление «Тепловодоканал» г. Инта Республика Коми.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 научные работы, из них 1 статья и 2 тезиса докладов на конференциях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из: введения, четырех глав, приложения и списка литературы, включающего 68 наименований. Основная часть работы изложена на 119 страницах машинописного текста. Работа содержит 20 рисунков.

Выводы по главе

1) Рассмотрены вопросы практической реализации процесса автоматизации организационно-управленческой деятельности АИСУП на примере АИСУП УТВК. Осуществлена программная реализация подсистем АИСУП УТВК в виде распределенных в локальной вычислительной сети программных модулей и предметных БД.

2) На базе поведенного ранее структурного анализа системы проводится анализ функционирования системы в ЛВС, оптимизация конфигурации и распределения в сети исполняемых модулей и предметных БД системы.

3) Рассмотрены вопросы рационального аппаратного обеспечения АРМ на основе классификации видов деятельности пользователя и дальнейшего анализа статистики временного распределения видов деятельности. Используются, рассмотренные ранее способы сбора статистической информации и получены практические данные по результатам опытной и промышленной эксплуатации АИСУП УТВК.

Заключение

Разработана гибкая интегрированная система автоматизации организационно-управленческой деятельности промышленного предприятия на примере АИСУП «Управление «Тепловодоканал», включающая комплексное описание этапов и методологии проектирования. Получены следующие основные результаты и выводы:

1) Разработан способ формального представления композиционной понятийной модели ПрО, основанный на описании семантики предметной области на базе дополненной модели «сущность-связь», отличающейся от классических вариантов расширением в виде проблемно-ориентированной надстройки, которая вводит дополнительные понятия, использующиеся при удовлетворении функциональных требований.

2) Создан метод представления функциональных составляющих АИСУП с помощью формализованного описания ее структуры на основе модели событийно-управляемых цепочек процессов, которая совместно с композиционной понятийной моделью образует метамодель АИСУП;

3) На основе построенных моделей разработан сценарий анализа структуры информационных потоков и состава подсистем (структурных звеньев) и дальнейшей их функциональной декомпозиции на отдельные подзадачи.

4) Разработана процедура группирования объектов данных с учетом их семантической и функциональной связности и распределения групп данных по предметным БД на основе анализа информационных связей по использованию объектов данных подзадачами.

5) Разработан способ программной реализации гибких информационных систем, основанный на направленном использовании возможностей и преимуществ объектно-ориентированного и процедурного подходов при реализации элементов системы на различных уровнях представления.

6) Предложен способ, разработаны модели и алгоритмы структурного анализа функционирования системы на основе использования статистического учета изменений системой рабочих состояний в процессе эксплуатации АИСУП.

7) Осуществлена программная реализация АИСУП «Управление «Те-пловодоканал» в виде распределенных в локальной вычислительной сети программных модулей и предметных БД. Предложены способы рационального аппаратного обеспечения АРМ на основе классификации видов деятельности пользователя и анализа статистики временного распределения видов деятельности при эксплуатации АИСУП.

1. Агафонов В.Н. Спецификации программ: понятийные средства и их организация. Новосибирск. - М.: Наука, 1987, 237 с.

2. Александров В.В., Вишняков Ю.С., Горская JI.M. и др. Информационное обеспечение интегрированных производственных комплексов. Л.: Машиностроение, 1986, 264 с.

3. Азаров С.С. Краткий очерк современной проблематики баз данных. // Ком-пьютеры+Программы №4(37) 1997, с. 58-62.

4. Артре Ш. Структурный подход к организации баз данных. / пер. с англ., М.: Финансы и статистика, 1985, 317 с.

5. Архетиктура сетевых вычислений (по материалам Oracle). // Компьюте-ры+Программы №4(37) 1997, с.46 52.

6. Баранов С.Н., Домарацкий А.Н., Ласточкин Н.К., Морозов В.П. Предотвращение дефектов при создании программных изделий. // Прогаммные продукты и системы №2, 1998, с. 2-6.

7. Беляев Ю.К. Вероятностные методы выборочного контроля. М.: Наука, 1975,408 с.

8. Брюхов Д., Задорожный В., Калиниченко А. и др. Интероперабельные информационные системы: архитектура и технологии. // СУБД № 4, 1995, с. 96-99.

9. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++. 2-е изд. / пер. с англ., М.: Издательство Бином, Спб: Невский диалект, 1998, 560 с.

10. Ю.Вельбицкий И.В. Технология программирования. К.:Техшка,1984, 279 с.

11. П.Волощенко П.В. Что русскому здорово, то у немца давно готово. // Компью-теры+Программы № 4, 1997, с. 28-32.

12. Галатенко В.,Таранов А. Компонентная модель JavaBeans. // СУБД №4, 1997, с.42-60.

13. Горин C.B., Мастюлин В.В., Науменко A.B., Тандоев А.Ю. Использование технологии репликации данных Sybase при решении задач информационного обеспечения нефтегазодобывающего объединения. // СУБД №4, 1995, с.9-12.

14. Грей П. Логика, алгебра и базы данных, /пер. с англ. М.: Машиностроение, 1984,273 с.

15. Гросс.С.,Лантен А. Теория формальных грамматик, /пер. с франц. М.: Мир, 1971,294 с.

16. Дейт К. Введение в системы баз данных, /пер. с англ. М.: Наука, 1980, 385 с.

17. Дубенецкий В .А., Советов Б.Я. Проектирование информационно-управляющих систем. //Уч. пособие, Л.: ЛЭТИ, 1987, 75 с.

18. Илюхина А.Г. Разработка метода и средств автоматизированного формирования структурной модели предметной области (на примере предметной области АСУ производством), /дисс. СПб: ЭТУ, 1998, 150 с.

19. Информационно-управляющие человеко-машинные системы. Исследование, проектирование, испытания. Справочник, /под ред. Губинского А.И. и Еф-графова В.Г., М.: Машиностроение, 1993, 527 с.

20. Калянов Г.Н. CASE структурный системный анализ (автоматизация и применение). М:Лори, 1996, 242 с.

21. Карлин С. Основы теории случайных процессов, /пер. с англ. М.: Мир, 1971, 536 с.

22. Кастеллани К., Автоматизация решения задач управления, /пер. с франц. М.: Мир, 1982, 472 с.

23. Ковалев АЛ. На что потратить 300000 долларов?// Компьютеры+Программы №8(32),1996, с. 4-12.

24. Кодд Э.Ф. Расширение реляционной модели для лучшего отражения семантики. // СУБД, 1996 № 5-6, с.163-191.

25. Козлова Е.П., Парашутин Н.В., Бабченко Т.Н. Бухгалтерский учет в промышленности. М: Финансы и статистика, 1992, 432 с.

26. Маминов А.Г., Кульба В.В., Косяченко С.А., Ужастов И.А. Оптимизация структур распределенных баз данных в АСУ. М.; Наука, 1990, 240 с.

27. Мартин Дж. Организация баз данных в вычислительных системах, /пер. с англ., 2-е изд., М.: Мир, 1980, 662 с.

28. Мартин Дж. Планирование развития автоматизированных систем, /пер. с англ, М.: Финансы и статистика, 1984, 196 с.

29. Мейер Д. Теория реляционных баз данных, /пер с англ. М.: Мир, 1987, 208 с.

30. Мелихов А.Н., Берштейн Л.С., Курейчик В.М. Применение графов для проектирования дискретных устройств. М.: Наука, 1974, 304 с.

31. Месаревич М.? Такахара Я. Общая теория систем: математические основы. / пер. с англ. под ред. Емельянова С.Е. М.: Мир, 1978, 311 с.

32. Назаров C.B., Ашихмин Н.В., Луговец A.B. и др./ под ред. Назарова C.B. Локальные вычислительные сети: Справочник. В 3-х кн. Кн. 3: организация функционирования, эффективность, оптимизация. М.: Финансы и статистика, 1995,248 с.

33. Орлик С. Borland Delphi как средство разработки масштабируемых приложений. // СУБД № 4, 1995, с.50-51.

34. Палюх Б.В., Жгутов A.B., Демирский A.A. Оптимизация структуры базы данных информационной системы ПАТЕНТ. // Программные продукты и системы №2, 1998, с. 20-23.

35. Поляков В.Г. Визуальные средства разработки INFORMIX NewEra 2.0). // Компьютеры+Программы №8(32), 1996, с 12-16.

36. Пржиялковский В. Новые одежды знакомых СУБД: Объектная реальность, данная нам. // СУБД № 4, 1997, с.88-96.

37. Ресурсы Microsoft BackOffice: SQL Server и SNA Server, /пер. с англ.- СПб.: BHV-Санкт-Петербург, 1998, 768 с.

38. Романовский И.В. Алгоритмы решения экстремальных задач. М.: Наука, 1977, 352 с.

39. Романовский И.В. Дискретный анализ. / Уч. пособие. СПб: ИТМО, 196 с.

40. Сачков В.Н. Комбинаторные методы дискретной математики. М.: Наука, 1977, 320 с.

41. Сводный отчет по проекту: «Интегрированная система подготовки кадров и фундаментальных научных исследований в области информатики» за 1998 год, Рег.№142 ФЦП «Интеграция», СПб: СПбГЭТУ, 1998, 300 с.

42. Советов Б.Я., Цехановский В.В. Автоматизированное управление современным производством. Л: Машиностроение, 1988, 167 с.

43. Справочник по теории вероятностей и математической статистике./ под ред.Королюка B.C.- Киев: Наукова думка, 1978, 584 с.

44. Таха X. Введение в исследование операций. В 2-х кн. Кн l./пер.с англ. М.: Мир, 1985, 479 с.

45. Телло Э. Объектно-ориентированное программирование в среде Windows. -М: Наука-Уайли, 1993, 347 с.

46. Тиори Т., Фрай Дж. Проектирование структур баз данных, /пер. с англ. в 2-х кн., кн. 1- М.:Мир, 1985, 287 с.

47. Тихонов В.И., Миронов М.А. Марковские процессы. М.: Сов. радио, 1977, 488 с.

48. Ульман Дж. Основы систем баз данных, /пер. с англ.- М.: Финансы и статистика, 1983,334 с.

49. Фокс Дж. Программное обеспечение и его разработка, /пер. с англ. М.: Мир, 1985, 368 с.

50. Хаббард Дж. Автоматизированное проектирование баз данных, /пер. с англ. -М.: Мир, 1984, 293 с.

51. Хьюз Дж., Митчел Дж. Структурный подход к программированию, /пер. с англ. М.: Мир, 1980, 278 с.

52. Цехановский В.В., Яковлев С.А. Автоматизированные банки данных. Л: ЛЭТИ, 63 с.

53. Цикритзис Д., Лоховски Ф., Модели данных. М.: Финансы и статистика, 1985, 320 с.

54. Четвериков В.Н. Базы и банки данных. М.:Высшая школа, 1987.

55. Шлеер С., Меллор С. Объектно-ориентированный анализ: моделирование мира в состояниях. Киев: "Диалектика", 1993, 237 с.

56. Хендерсон К. Руководство разработчика баз данных в Delphi 2. К.: Диалектика, 1996, 544 с.

57. Мюллер Дж. Visul С++ 5. /пер. с англ.- СПб.: BHV-Санкт-Петербург, 1998, 720 с.

58. Гарольд Э.Р. JavaBeans. /пер. с англ. М.: Лори, 1999, 328 с.

59. DataFlex. User's Guide. Data Access Corporation, Miami, Florida, 1992, 717 c.