автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Технология организации специализированного информационного и программного обеспечения распределенных АСУ ТП

Лосев Василий Владимирович

ТЕХНОЛОГИЯ ОРГАНИЗАЦИИ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ИНФОРМАЦИОННОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ АСУ ТП

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

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

/

1 8 НО Я 2010

Красноярск — 2010

004613059

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», г. Красноярск

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Ковалев Игорь Владимирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Терсков Виталий Анатольевич

кандидат технических наук, профессор Вейсов Евгений Алексеевич

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный технологический университет», г. Улан-Удэ

Защита диссертации состоится «26» ноября 2010 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.249.02 при Сибирском государственном аэрокосмическом университете имени академика М. Ф. Решетнева по адресу: 660014, г. Красноярск, проспект имени газеты «Красноярский рабочий», 31, ауд. П-207.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева по адресу: 660014, г. Красноярск, проспект имени газеты «Красноярский рабочий», 31.

Автореферат разослан «25» октября 2010 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Е.П. Моргунов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проблемы проектирования современных распределенных автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП), в первую очередь, связаны со сложностью характера протекающих процессов, как следствие, сложностью их формализации, с повышенными требованиями к мониторингу и контролю параметров ТП, с последующей регистрацией и хранением данных.

На сегодняшний день при системной интеграции существуют два подхода к разработке прикладного программного обеспечения (ПО) АСУ ТП. Первый подход - это разработка ПО с использованием классических языков программирования и стандартных средств отладки; второй -применение существующих, готовых инструментальных средств класса «Сбор данных и диспетчерский контроль» (SCADA-систем). При условии увеличения доли стоимости прикладного ПО в затратах на создание конечной системы вариант, основанный на непосредственном программировании, удовлетворителен лишь для ограниченного числа систем. В связи с этим, в рамках комплексной автоматизации производства и интегрированного управления ТП, целесообразно идти по второму направлению, осваивая и адаптируя уже апробированный универсальный инструментарий.

Однако, учитывая специфику прикладного ПО, ориентированного на известную проблемную область, применение данного подхода к другим видам обеспечения АСУ ТП, например, информационному и лингвистическому, является не достаточно эффективным. Наличие в распоряжении системных интеграторов универсальных коммерческих продуктов обусловлено рядом причин: представление интересов определенного разработчика; отсутствием специализированных решений, диктуемая заказчиком низкая совокупная стоимость владения (Total Cost of Ownership) АСУ ТП, последующий выбор которых основан на объективных, формальных требованиях.

На сегодняшний день масштабы работ по интенсификации, компьютеризации ТП и интегрированному управлению функционированием АСУ ТП, как сетью технологических процессов, в особенности, при автоматизации производств с непрерывным течением сложных процессов в химической и энергетической промышленности предъявляют, как правило, повышенные требования к оперированию данными в режиме реального времени, к интероперабельности видов обеспечения АСУ ТП и архитектуре их взаимодействия. В этой связи, проблема создания эффективной технологии организации специализированного информационного и программного обеспечения распределенных АСУ ТП является актуальной.

Целью настоящего диссертационного исследования является

повышение эффективности функционирования специализированного информационного и программного обеспечения распределенных автоматизированных систем управления технологическими процессами.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- анализ существующих моделей и архитектур обмена данными распределенных систем обработки информации и управления;

- построение имитационной модели АСУ ТП для исследования компонентов гетерогенной среды, представленных экземплярами программного и информационного обеспечения, путем изучения способов и средств их взаимодействия;

- разработка методики определения инерционности, имеющей место при взаимодействии компонентов гетерогенной среды АСУ ТП, с использованием ресурсов имитационной модели АСУ ТП;

- разработка нового подхода к формированию транзакций гетерогенной среды АСУ ТП, основанного на классификации формализованных двухсторонних коммуникаций, ориентированных на логику обработки данных в реальном времени;

- пересмотр алгоритмической сущности интерфейса, как средства взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП, с целью увеличения его пропускной способности, и в целом снижения инерционности взаимодействия;

- в целях снижения инерционности взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП, разработка методик и алгоритмов обеспечения функционирования специализированного программного средства управления и хранения данных в среде основной памяти;

- разработка ОИГО-ориентарованиой архитектуры построения распределенных АСУ ТП на базе децентрализованной модели управления данными.

Область исследования. Работа выполнена в соответствии с пунктом 9 "Методы эффективной организации и ведения специализированного информационного и программного обеспечения АСУ 111, АСУП, АСТПП и др., включая базы и банки данных и методы их оптимизации" паспорта специальностей ВАК (технические науки, специальность 05.13.06 -автоматизация и управление технологическими процессами и производствами).

Методы исследования. При выполнении работы использовались: метод построения проекта АСУ ТП от структуры системы управления, математическое моделирование технологических объектов и процессов, методы объектно-ориентированного анализа и моделирования, методы реляционной алгебры.

Научная новизна работы:

1. Впервые предложена методика, позволяющая определить параметры инерционности взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП. Оригинальность данной методики заключается в способе оценки временных характеристик транзакционной обработки данных, позволяющем реализовать интероперабельность экземпляров программного и информационного обеспечения АСУ ТП.

2. Впервые разработан итерационный подход к формированию транзакций в гетерогенной среде АСУ ТП. Данный подход основан на применении итерационных вычислений и направлен на формирование транзакций, ориентированных на логику обработки данных в реальном времени, что позволяет произвести полную спецификацию нагрузки на СУБД со стороны БСАОА.

3. Предложен и реализован комбинированный алгоритм, обеспечивающий функционирование специализированной СУБД который, в отличие от ранее известных, обеспечивает приоритет в выполнении транзакций и асинхронный характер запросов, а также согласованность вычислений и целостность распределенных данных.

4. Предложена новая архитектура построения распределенных АСУ ТП. Данная архитектура позволит использовать среду основной памяти автоматизированных рабочих мест цеховой группы, которые являются узлами локально-распределенной ОКГО-системы, в качестве среды размещения экземпляров специализированной СУБД, что обеспечит эффективное управление и хранение данных.

Значение для теории. Рассматриваемая в диссертационном исследовании технология направлена на эффективную организацию и ведение специализированного информационного и программного обеспечения АСУ ТП.

Результаты, полученные при выполнении диссертационной работы, создают теоретическую основу для развития методик и алгоритмов, направленных на повышение интероперабельности программного и информационного обеспечения АСУ Ш.

Практическая ценность.

В рамках диссертационного исследования разработана программная система, выступающая в качестве имитационной модели реального участка автоматизированного производства, учебный потенциал которой выражен в освоении навыков диспетчерского управления ТП.

Создано инструментальное средство, которое позволяет архитектору АСУ ТП прогнозировать интероперабельность видов обеспечения путем получения временных характеристик транзакционной обработки данных на уровне компонентов гетерогенной среды АСУ ТП.

Достоверность полученных результатов подтверждается: тестированием и оценкой результатов разработанной программной

системы (имитационной модели) определения временных характеристик инерционности; согласованностью расчетных и экспериментальных данных , при реализации мероприятий по снижению инерционности взаимодействия исследуемых компонентов.

Реализация результатов работы. Диссертационная работа была выполнена в рамках тематического плана СибГТУ (2006-2010 гг.), при поддержке Благотворительного фонда культурных инициатив Михаила Прохорова, в рамках открытого благотворительного конкурса «Академическая мобильность» 2008 г. (Договор № 2-38/08 от 17.12.2008г.).

По результату диссертационного исследования был разработан ряд моделей (UML-диаграмм), средой построения и документирования которых является Rational Rhapsody Modeler, ставший лингвистическим обеспечением проекта АСУ ТП.

Средой исследования взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП является имитационная модель - «Автоматизированная учебно-исследовательская система управления технологическим процессом», которая прошла экспертизу и зарегистрирована в Объединенном фонде электронных ресурсов «Наука и образование» (Рег.№ 15736), что делает её доступной широкому кругу специалистов по автоматизации технологических процессов, системной интеграции и моделированию систем.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы прошли всестороннюю апробацию на международной и всероссийских научно-практических конференциях. В том числе, всероссийских научно-практических конференциях «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки» Сибирского государственного технологического университета (Красноярск, 2006-2010), XV международной конференции «Управление производством в системе TRACE MODE» (Москва, 2009), всероссийских заочных электронных конференциях Российской академии естествознания «Прикладные исследования и разработки по приоритетным направлениям науки и техники» (Москва, 2009), «Новые технологии, инновации, изобретения» (Москва, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, из них 4 статьи в журналах перечня ВАК РФ. Полный список публикаций представлен в конце автореферата.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 95 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлена общая характеристика проблемы, обоснована актуальность .выбранной темы, определены цель и задачи исследования. Сформулированы основные положения, выносимые на

защиту, научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе на основании трудов различных исследователей рассмотрены теоретические аспекты проектирования сложных систем, выраженные в различных системных подходах, а также стилях проектирования. Рассмотрена нормативно-техническая база, регламентирующая основные этапы проектирования АСУ .

Рассмотрены основные виды обеспечения согласно ГОСТ 34.003-90, а также вопросы интеграции программного и информационного обеспечения АСУ, путем исследования их свойств открытости и интероперабельности.

Раскрыты архитектурные модели и технологии распределенных вычислений АСУ. Отдельное место занимает вопрос организации локально и глобально распределенных вычислительных сред, реализованных путем применения технологий GRID.

Во второй главе рассмотрена прикладная задача построения проекта АСУ ТП участка производства средствами интегрированной среды разработки SCADA-системы, которая послужила началом диссертационного исследования.

Актуальность вопроса интероперабельности видов обеспечения, представленных проектом АСУ ТП, повлияла на выбор предмета и задач исследования (выраженных в изучении способов и средств взаимодействия различных видов обеспечения АСУ), к которым, в первую очередь, следует отнести экземпляры программного (SCADA-система) и информационного (СУБД) обеспечения, в сущности, являющихся гетерогенными компонентами системы.

С целью исследования разработанного проекта выполнена его адаптация к лабораторным условиям путем моделирования и последующего построения имитаторов технологических объектов, а также сигналов «нижнего уровня». В результате получена имитационная модель АСУ ТП, обладающая как учебным потенциалом, выраженном в освоении навыков диспетчерского управления ТП, так и научным потенциалом - в способности быть исследованной на предмет взаимодействия экземпляров программного и информационного обеспечения в рамках АСУ ТП.

В ходе исследования выдвинуто теоретическое предположение об инерционности, имеющей место при взаимодействии компонентов гетерогенной среды АСУ ТП.

Согласно графу (Рис.1), цикл обработки данных реального времени реализуем следующими компонентами:

• ОРС-сервер (Object Linking and Embedding for Process Control) -экземпляр программного обеспечения АСУ ТП;

• Интерфейс на основе технологий COM (Common Object Model) / ОРС;

• SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) - экземпляр программного обеспечения АСУ ТП;

• Интерфейс на основе технологии ODBC (Open Data Base Connectivity);

• СУБД (Система управления базами данных) - экземпляр информационного обеспечения.

©^Л ( SCADA \ . / СУБД Л,

Рисунок 1 - Граф компонентов гетерогенной среды АСУ ТП.

Предположение основано на том, что для реализации полного цикла обработки данных реального времени необходимо выполнение следующего условия

(1)

где, Та - момент времени инициализации значения параметра данных;

ТаЛ - момент времени архивирования значения параметра данных.

Следует отметить, что при стремлении создать идеализированные условия оперирования данными, вышеперечисленные моменты времени будут приближаться друг к другу. Однако в реальных условиях существует разность моментов времени, которая и характеризует инерционность взаимодействия систем, определяемую по формуле

(2)

гДе> {wh - характеризует время, затрачиваемое на задействование компонента графа, осуществляющего функцию архивирования.

С другой стороны, инерционность системы определяется как арифметическая сумма временных задержек

(3)

В свою очередь, характеризует время, затрачиваемое на задействование компонентов графа (Рис.2).

С целью детального описания и последующей формализации задачи взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП произведена декомпозиция имитационной модели в разрезе явно выраженных задач реализации проекта АСУ ТП. Результатом этого стал ориентированный разомкнутый граф (Рис. 2), вершины которого характеризуют задачи вычислительных и логических алгоритмов. В частности, на рисунке представлено: 1 - Построение данных в соответствии со спецификацией ОРС Data Access и ОРС Alarm & Event; 2 - Передача данных в соответствии со спецификацией ОРС/СОМ; 3 - Первичная обработка измерительной информации (фильтры, линеаризация); 4, 5 - Реализация вычислительных алгоритмов регулирования параметров ТП; 6 -

Реализация логического алгоритма управления исполнительными устройствами; 7 - Реализация логического алгоритма управления алармами и событиями; 8 - Визуализация значений параметров ТП, состояний исполнительных механизмов, алармов и событий. Дуги соответствуют направлению движения данных.

Рисунок 2 - Ориентированный разомкнутый граф реализации ТП.

Процессы взаимодействия, выявленные при декомпозиции, делятся на следующие задачи: 9 - Реализации вычислительного алгоритма управления запросами (SQL-предложения); 10, 12 - Передачи данных в соответствии со спецификацией ODBC; 11 - Архивирования значений параметров ТП, состояний исполнительных механизмов, алармов и событий; 13 - Печати отчетов, рапортов и протоколов; 14 - Визуализации архивной информации за определенные промежутки времени архивными трендами.

Данный этап отражает основные шаги методики для определения инерционности взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП. На завершающих шагах методики выполняется обработка архивируемых данных с целью определения параметров инерционности, а также последующий анализ временных характеристик с целью определения величины инерционности взаимодействия.

По окончанию данного этапа исследования получены следующие результаты.

• Подтверждено теоретическое предположение об инерционности взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП путем разработки методики, направленной на получение временных характеристик транзакционной обработки данных на уровне компонентов гетерогенной среды АСУ ТП.

• В рамках исследования взаимодействия компонентов предложен итерационный подход к формированию транзакций гетерогенной среды АСУ ТП. Данный подход основан на классификации транзакций по способу манипулирования базой данных, согласно которой Класс Create отвечает за определение схемы данных БД, Класс Insert - за наполнение

объектов БД значениями параметров, Класс Select - за чтение содержимого объектов БД.

Сущность подхода в следующем. Анализ структуры транзакций Класса Insert позволил сделать вывод о том, что запросы, направленные к СУБД, из обращения к обращению претерпевают незначительные изменения, а именно, изменению подлежат значения аргументов «Параметр ТП» и атрибутов «TimeStamp». Данное обстоятельство позволяет наблюдать параметрическую итерацию формирования транзакций, выраженную в способе организации обработки данных, при котором определенные действия повторяются многократно. Фундаментальным правилом реализации OLPT (on-line transaction processing) SQL-вычислений является минимизация нагрузки на СУБД в рамках одной транзакции с целью сокращения времени задействования СУБД и, как следствие, предшествующего ей интерфейса взаимодействия. Таким образом, структура транзакции, формируемая для SQL-вычисления, должна быть, по возможности, монокомандной, моноабонентской и моноаргументной.

Дополнительным результатом исследования стал вывод о различиях в вычислительной логике транзакций при оперировании данными в многоуровневой АСУ, в частности, OLAP (on-line analytical processing) и OLTP. При этом логика OLAP характерна для вычислений комплексных показателей эффективности и рентабельности производства уровня АСУП (ERP, MRP), в то время как OLTP вычисления связаны с обеспечением регламентированного течения ТП, и, следовательно, OLTP-транзакции должны быть направлены к экземпляру информационного обеспечения АСУ ТП.

В. ходе анализа полученных результатов сделан вывод о том, что SCADA-система служит основой построения проекта автоматизации, чья коммерческая природа, выраженная в «закрытости» продукта, не позволяет определить оперативность функционирования системы в режиме реального времени. Также, принимая во внимание режим эмуляции сигналов «нижнего уровня» компонентом SCADA, следует отметить, что приоритетным направлением снижения инерционности взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП выступает уменьшение времени задействования ti компонента информационного вида обеспечения (СУБД) и интерфейса взаимодействия (ODBC).

Таким образом, показано, что в целях снижения инерционности взаимодействия необходима новая технология организации специализированного информационного и программного обеспечения АСУ ТП, выраженная в пересмотре алгоритмической сущности интерфейса взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП, которая базируется на вышеописанных результатах.

В третьей главе раскрывается отраслевая сущность информационного обеспечения АСУ, а также решен вопрос о снижении инерционности взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП.

Обращаясь к опыту исследователей предметной области, следует отметить, что в сфере информационных технологий формируется устойчивый интерес к специализированным СУБД.

Основная критика, направленная в адрес универсальных СУБД, выражена в неудовлетворительной производительности выполнения ОЬТР-операций и аналитики. Зарождение эпохи реляционных СУБД пришлось на 70-е годы прошлого столетия, и на сегодняшний день известны разработки принципиально новых концепций реализации базовых механизмов обработки и хранения данных, внедрение которых в универсальные СУБД не является тривиальной задачей, поскольку для этого требуется полный пересмотр кода ядра СУБД.

Ведущим направлением деятельности разработчиков специализированных СУБД является увеличение производительности, которое может быть достигнуто за счет разграничения областей функционирования СУБД, нацеленных на специфичный формат данных областей функционирования, а также логики их обработки.

Изучая исследовательский опыт разработчиков и тенденции развития специализированных СУБД, следует обратить внимание, что основной сферой внедрения данных продуктов становятся биржевые отрасли, финансовые рынки, медиа рынки, научные исследования. Однако, такие ответственные производственные отрасли как, например, химическая, энергетическая (с непрерывным течением сложных ТП) не менее требовательны к специализированному информационному обеспечению. Критичным аспектом функционирования которого является специфичная предметная область, режим реального времени и производительность, что в целом способствует усилению промышленной безопасности, выраженной в снижении аварий техногенного характера, однако, на сегодняшний день, доля специализированных СУБД в области промышленной автоматизации невелика.

Внедрение в АСУ ТП информационного обеспечения (СУБД) связано с преимуществом более быстрого поиска, агрегации и различного анализа информации.

Отличительными функциями специализированного информационного обеспечения АСУ ТП по отношению к универсальной СУБД являются:

• функционирование в ОС реального времени;

• поддержка асинхронных запросов;

• поддержка событийного механизма;

• поддержка таблиц в основной памяти.

На основе выводов, полученных в результате исследования взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП, в рамках технологии организации специализированного информационного и программного обеспечения АСУ ТП в работе выполнен анализ возможности пересмотра алгоритмической сущности интерфейса взаимодействия.

При взаимодействии гетерогенных компонентов, выраженном в реализации задач архивирования, управления и хранения данными, существует потребность в промежуточном интерфейсе, основными функциями которого являются:

• установление устойчивого соединения между средами;

• осуществление взаимодействия посредством формализованных синтаксических конструкций;

• обеспечение лингвистической корректности между средами.

В имитационной модели АСУ ТП был применен интерфейс взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП, основанный на спецификации ODBC. Интерфейс, реализованный согласно данной спецификации, выступает в качестве открытого интерфейса доступа к данным, и предоставляет унифицированные средства взаимодействия экземпляров программного и информационного обеспечения. Совершение доступа стороннего приложения к СУБД посредством интерфейса взаимодействия представляет собой многошаговую процедуру с последовательной реализацией комплекса задач.

В рамках снижения инерционности взаимодействия в работе предложен ряд направлений по увеличению пропускной способности интерфейса взаимодействия рассматриваемых компонентов, одним из которых является организация пула соединений (набора коннекторов), основанного на итерационных вычислениях разработанного подхода к формированию транзакций.

Проекты распределенных АСУ ТП предполагают сотни точек ввода-вывода информации, которые, в свою очередь, становятся потенциальными источники данных с высоким процентом архивации. И в результате оказывают интенсивную нагрузку на СУБД посредством SQL-запросов известных классов.

Технология ODBC, посредством которой рассматриваются обращения к СУБД, предполагает многошаговый процесс по установлению и разрыву соединения в рамках одного запроса. Однако, существует возможность организации набора коннекторов, необходимых для обеспечения должного количества единовременных соединений с СУБД.

Пул соединений управляется менеджером драйверов. Выбор соединения осуществляется из пула при вызове приложением функции SQLConnect, а его возврат в пул происходит при выполнении функции SQLDisconnect. Размер пула изменяется динамически: если соединение не

было использовано в течение определенного периода времени, то происходит его удаление из пула.

Организация пула коннекторов позволит закрывать соединение и возвращать его в пул после завершения работы с СУБД, однако высвобождение дескрипторов окружения (SQLAllocHandle(ENV)) и соединения (SQLAllocHandle(DBC)) производиться не будет, что позволит сократить время задействования интерфейса взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП.

Вторым направлением увеличения пропускной способности интерфейса взаимодействия рассматриваемых компонентов является исключение процедуры сетевого транспорта.

Универсальные коммерческие СУБД, развернутые в распределенных АСУ в контексте централизованной модели управления данными в качестве информационного обеспечения приложений, ориентированы на широкий диапазон типов данных и разностороннюю логику вычислений. Вопрос доступности СУБД со стороны приложений разрешен развитыми клиент-серверными технологиями.

Однако, принимая во внимание результаты исследования межсетевого взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП (Таб.1), становится возможным увеличить производительность интерфейса взаимодействия посредством исключения процедуры инициализации драйвером ODBC системных вызовов по организации сетевого транспорта, в частности, установления соединения методом трехстороннего квитирования стека протоколов ТСРЯР.

Исключение процедуры сетевого транспорта из последовательности действий, направленных на обеспечение взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП, позволит сократить время задействования интерфейса ODBC.

Ввиду преобладания реализации проектов в децентрализованной модели управления данными, а так же возможности масштабирования проекта, предложен вариант управления данными «многие ко многим». Данная модель предполагает мультиэкземплярное взаимодействие информационного обеспечения, рассредоточенного среди операционных платформ АРМ операторов цеховой группы участка производства. Данное исполнение позволит использовать в качестве межкомпонентной связи спецификацию OBDC и сохранить одноуровневое взаимодействие компонентов SCADA и СУБД. Из существующих недостатков следует отметить ограниченный объем данных ввиду их не согласованности с другими экземплярами СУБД, а также высокое значение ТСО (Total Cost Of Ownership) ввиду обеспечения каждого экземпляра SCADA коммерческой реляционной СУБД.

В рамках технологии организации специализированного информационного и программного обеспечения предложена GRID-

ориентированная локально распределенная архитектурная платформа АСУ ТП из N-узлов горизонтального разделения в одноранговой (peer-to-peer) архитектуре, взаимодействующих посредством коммуникационной сети. Данная концепция исключает использование общих, разделяемых ресурсов (shared-nothing). Возможно горизонтальное масштабирование GRID-системы (количеством узлов) по мере расширения мощностей АСУ ТП с целью увеличения ресурсного потенциала системы и её отказоустойчивости (в виде избыточности узлов).

В четвертой главе на основании результатов исследования взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП, а также тенденций в области развития информационного обеспечения представлена модель специализированной системы управления данными в распределенной АСУ ТП.

Средой управления и хранения данных в представленной системе выступает основная память автоматизированных рабочих мест цеховой группы, которые, в свою очередь, являются узлами локально распределенной GRID-системы.

Обоснование применения основой памяти в качестве альтернативы дисковой подтверждено рядом выводов.

•Вызов персистентных (постоянно хранимых) объектов, в частности, для задачи загрузки объекта сущности с целью применения вычислительных процедур со стороны SCADA-системы по отношению к традиционной универсальной СУБД, имеет место при взаимодействии с СУБД, ориентированной на дисковую память. Это влечет временные задержки при совершении системных вызовов по аппаратному (дисковому) вводу/выводу и по регистрации объектов в основной памяти.

• Обращение к объекту со стороны SCADA-системы влечет процедуру определения «чистоты» данных, т.е. их достоверного соответствия текущим данным, хранящимся в СУБД. Данное обстоятельство порождает мультиверсионность данных и их избыточность, что исключено при использовании единого адресного пространства как для оперирования данными, так и для их хранения -основной памяти.

Реализация модели специализированной СУБД представляет собой комбинированный алгоритм, который базируется на трех противоположных подходах существующим универсальным коммерческим СУБД:

• Отказ от универсальности в сторону предопределенности, выраженный в применении конструкций транзакций. Данный подход реализован в предопределенном алгоритме выполнения транзакций Класса Insert.

• Отказ от централизованной модели управления данными в сторону децентрализованной путем решения задачи согласованности данных на основе рекурсивной транзакционной модели.

• Отказ от дисковой памяти, как среды оперирования и хранения данных, в сторону основной (оперативной) памяти.

Ввиду применения децентрализованной модели управления данными «многие ко многим» в рамках локально распределенной GRID-архитектуры SCADA-система получает монопольный доступ к СУБД посредством транзакций Класса Insert и является приложением над ограниченным деревом схемы данных Constrained Tree Application. Отличительным свойством приложений данного класса является способность транзакций быть выполненными в единственном узле. С другой стороны, SCADA-система является приложением с одноразовым использованием результатов. Данное обстоятельство позволяет выполнять транзакции параллельно (без необходимости в передаче промежуточных результатов между узлами).

Таким образом, задача архивирования значений параметров ТП, фактически, наполнения таблиц БД, формализуемая в виде транзакций Класса Insert, имеет приоритет к оперированию данными в режиме реального времени (по отношению к транзакциям других классов).

Данное обстоятельство позволяет в рамках комбинированного алгоритма реализовать предопределенный алгоритм выполнения транзакций Класса Insert, в основу которого положены итерационные вычисления разработанного ранее подхода к формированию транзакций.

Сущность алгоритма основана на декомпозиции SQL-запроса (Рис. 3), структура которого выражена в инкапсуляции аргумента в рамках множества пограничных логических функций. Таким образом, СУБД, производя посимвольное считывание SQL-предложения, производит его развертывание, распознавая команды SQL и осуществляя последовательную обработку транзакции Класса Insert.

BEGIN TRANSACTION | COMMIT TRANSACTION*]

INSERT INTO |

DAVLENIE ( ( ~ TIMESTAMP |

]

ДАВЛЕНИЕ

VALUES(

'#TimeStamD#"

j '#Davlenie#" |

Рисунок 3 - Процедура декомпозиции транзакции Класса Insert. Принимая во внимание итерационный подход к формированию транзакций, отметим, что уникальность транзакции, согласно структуре, выражена в изменении аргумента, а также параметрах адресации (имена

таблиц и их полей) - параметрическая итерация. В связи с этим, алгоритмом предусмотрен словарь SQL-элементов, состоящий из именованных областей памяти (именах таблиц и их полей), наполнение которого происходит при выполнении транзакций Класса Create.

Рассматривая среду вычислений в рамках GRID-системы, набор элементов словаря может включать десятки вариаций относительно именованных областей страниц памяти (таблицы, поля), поочередное сопоставление которым потребует временных ресурсов. В связи с этим, предопределенный алгоритм выполнения транзакций дополнен процедурой присвоения веса каждому, участвующему в сопоставлении элементу. Таким образом, данная процедура позволит сопоставить, в первую очередь, наиболее востребованные элементы, тем самым адаптируя алгоритм к транзакциям, направленным к различным узлам GRID.

Процедура присвоения веса элементам сравнения позволит определить топ-элементы SQL словаря и выявлять предопределенную SQL-конструкцию, востребованную в узлах GRID, что обеспечит сокращение времени обработки транзакций.

Рекурсивная транзакционная модель, разработанная в рамках комбинированного алгоритма обеспечения функционирования специализированной СУБД, направлена на решение задачи согласованности данных среди экземпляров специализированной СУБД, размещенных в основной памяти узлов локально распределенной GRID-системы.

Ввиду отсутствия конкурирующих вычислительных процессов в проектируемой GRID-системе, а также анализа функций классической системы управления ресурсами локально распределенной GRID-системы, был сделан вывод о том, что базовый набор функций, необходимый системе управления ресурсами АСУ ТП, сводится к обеспечению целостности, согласованности, а также избыточности данных.

Задача обеспечения целостности данных единого информационного пространства проектируемой GRID-системы, представленного экземплярами специализированного программного средства управления и хранения данных распределенной АСУ ТП, сводится к обеспечению согласованности оперируемых данных.

Задача обеспечения согласованности данных является массив архивируемых данных, структура которого представлена двумерными реляционными таблицами.

Таким образом, предлагаемый алгоритм обеспечивает, с одной стороны, решение задачи репликации таблиц БД среди узлов GRID-системы, а также реализацию функций системы управления ресурсами проектируемой локально распределенной GRID-системы, с другой стороны, повышение отказоустойчивости.

Предложенная модель рассматривает СЯГО-систему в качестве маркерной сети, узлы которой представлены автоматизированными рабочими местами цеховой группы (Рис. 4). Посредством маркера управление передается от узла к узлу, чему сопутствует инициализация процедуры, основанная на теоретико-множественной операции «объединения отношений» реляционной алгебры Э. Кодца.

Рисунок 4 - Модель репликации таблиц БД узлов ОГШЭ-системы.

По результатам обхода маркера всех узлов и завершению цикла процедур в каждом узле сети будут собраны массивы данных других участников сети. Таким образом, представленная модель обеспечивает кумулятивный сбор данных среди узлов сети, тем самым обеспечивая целостность и избыточность архивируемой информации ОИГО-системы.

В Таблице 1, согласно методике определения инерционности взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП, приведены параметры инерционности этапа запуска жизненного цикла регламентированного течения ТП, как при одноуровневом, так и при межуровневом взаимодействии компонентов.

Анализ полученных значений параметров позволяет сделать вывод о том, что, теоретически, на выходе, то есть в таблице БД должен регистрироваться каждый момент времени генерации данных и его значение, однако мы наблюдаем перфорационный характер регистрации данных, т.е. провалы регистрации выходных значений параметров ТП и их атрибутов (Тнпе81атр).

Таблица 1 - Параметры инерционности.

Взаимодействие компонентов Глубина перфорации, Рм, с Количество перфорационных нулей, Р0 Количество перф орационных единиц, Pi

одноуровневое 2 56 200

межуровневое 2 57 199

Представленные на Рисунке 5 диаграммы времени жизни (Time То Live) операций реализации алгоритмов вершин графа позволяют выдвинуть предположение о природе возникновения перфорационных

нулей Р0. При этом если на диаграмме а) обработка данных осуществляется без задержек согласно темпу генерации значений параметров регламентированного течения ТП, то на диаграммах Ь) и с) отражена задержка операций реализации алгоритмов вершин г10и t„, о чем свидетельствует превышение времени, отведенного на данные операции в указанных вершинах.

{4-9 tio tii

э—в-•-

TTL > lc

ь—•-о---------------О--»

TTL> lc

•-•-О*

Рисунок 5 - Диаграммы времени жизни (TTL) операций реализации алгоритмов вершин графа.

Далее в диссертационной работе осуществлено построение набора транзакций согласно разработанному итерационному подходу к формированию транзакций гетерогенной среды АСУ ТП. Последующий прогон транзакций произведен на этапе запуска жизненного цикла регламентированного течения ТП с применением функций ODBC API по организации пула соединений, а также с исключением процедуры сетевого транспорта.

Таблица 2 - Параметры инерционности.

Глубина перфорации, Р*, с Количество перфорационных нулей, Р0 Количество перфорационных единиц, Рх

2 49 207

В Таблице 2, согласно методике повторно определены значения параметров инерционности взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП.

Анализ полученных значений позволяет сделать вывод о том, что реализация итерационного подхода к формированию транзакций, а также реализация мероприятий по снижению инерционности взаимодействия показали повышение производительности интерфейса ODBC на 12,5 %. При этом инерционность взаимодействия компонентов гетерогенной среды снизилась с Тт = 1,22с, до Т1п = 1,19с.

Модель специализированной СУБД, предлагаемая в диссертационном исследовании, позволяет обеспечить приоритет в выполнении и асинхронный характер запросов путем применения предопределенного алгоритма выполнения транзакций и исключения метода трехстороннего квитирования стека протоколов TCP/IP. Модель ориентирована на

оперирование данными в основной памяти узлов локально распределенной вШО-системы, однако в отличие от технологии «т-тетогу», процедуры функционирования предусматривают не только полную загрузку таблиц БД в основную память, но и их постоянное хранение в ней.

Ожидаемый результат выражен в увеличении производительности вычислений при реализации модели специализированной СУБД, отражает результаты исследований в области производительности универсальных СУБД, согласно которым ориентация на дисковую память снижает производительность вычислений до 35%. Таким образом, реализация модели позволит снизить инерционность взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП с Ги = 1,19с, до Ти = 1,10с.

Технология организации специализированного информационного и программного обеспечения распределенных АСУ ТП направлена на повышение производительности компонентов гетерогенной среды, не отвечающих спецификациям жесткого реального времени, и позволяет приблизить время оперирования данными цепочки компонентов гетерогенной среды АСУ ТП к режиму реального времени.

В заключении сформулированы основные выводы и результаты, полученные в диссертационной работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Цель, поставленная в исследовании, достигнута путем создания моделей и алгоритмов, направленных на увеличение производительности интерфейса взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП и обеспечение функционирования специализированного программного средства управления и хранения данных в среде основной памяти.

1. Построена и исследована имитационная модель АСУ ТП на предмет взаимодействия компонентов гетерогенной среды, представленных экземплярами программного и информационного обеспечения, произведен анализ способов и средств их взаимодействия. Данная модель апробирована в качестве учебно-практического тренажера подготовки кадров диспетчерского персонала.

2. Впервые предложена методика определения параметров инерционности взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП. Методика основана на ресурсном потенциале имитационной модели и имеет многошаговую реализацию, основанную на: декомпозиции совокупности видов обеспечения; построении графа задач, реализующего основной функционал проекта АСУ ТП; получении временных характеристик транзакционной обработки данных. Данная методика позволила подтвердить теоретическое предположение об инерционности, имеющей место при взаимодействии экземпляров программного и информационного обеспечения АСУ ТП, а также выявить причинно-следственные связи возникновения инерционности взаимодействия.

3. Впервые разработан итерационный подход к формированию транзакций гетерогенной среды АСУ ТП. Данный подход основан на классификации транзакций по способу манипулирования базой данных, а также правиле построения транзакций, ориентированных на логику OLTP. В рамках данного подхода специфицирована нагрузка на СУБД, выраженная в полном пересмотре транзакций, реализующих задачи взаимодействия SCADA и СУБД.

4. Произведен пересмотр алгоритмической сущности интерфейса взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ U1 путем исключения межсетевого транспорта, а также за счет организации пула соединений, основанного на применении функций ODBC API и реализации итерационного подхода к формированию транзакций, в результате чего достигнут рост пропускной способности рассматриваемого интерфейса на 12,5 %.

5. С учетом выявленных направлений развития систем управления и хранения данных в АСУ ТП предложен и реализован комбинированный алгоритм, обеспечивающий функционирование специализированной СУБД. Данный алгоритм, в отличие от ранее известных, позволяет обеспечить приоритет в выполнении и асинхронный характер запросов за счет предопределенного алгоритма выполнения транзакций, основанного на итерационных вычислениях, и исключения метода трехстороннего квитирования стека протоколов ТСРЛР. Также обеспечивается согласованность вычислений и целостность распределенных данных за счет рекурсивной транзакционной модели, базируемой на реляционных вычислениях.

6. В результате анализа существующих моделей и архитектур обмена данными предложена новая архитектура построения распределенных АСУ ТП, в которой средой управления и хранения данных выступает основная память автоматизированных рабочих мест цеховой группы участка производства, которые являются узлами локально распределенной GRID-системы, обеспечивающими децентрализованную модель управления данными «многие ко многим».

Модель специализированной СУБД, базируемая на основе данной архитектуры, ориентирована на оперирование данными в основной памяти узлов локально распределенной GRID-системы, однако в отличие от технологии «in-memory», процедуры функционирования предусматривают не только полную загрузку таблиц БД в основную память, но и их постоянное хранение в ней. Таким образом, реализация модели специализированной СУБД позволит снизить инерционность взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП с Гй = 1,19с, до Г„«Ц0с.

Публикации в изданиях рекомендованных ВАК РФ:

1. Лосев, В.В. Преимущества OLTP-ориентированных приложений при проектировании распределенных автоматизированных систем управления технологическими процессами. / В.В. Лосев // Вестник СибГАУ. Вып. 2 (23). - Красноярск, 2009. - С. 255-257.

2. Лосев, В.В. Алгоритмическое обеспечение функционирования GRID-системы как архитектурной платформы распределенных автоматизированных систем управления. / В.В. Лосев // Вестник СибГАУ. Вып. 3 (24). - Красноярск, 2009. - С. 116-119.

3. Лосев, В.В. Реинжиниринг информационного обеспечения интегрированных систем управления производством. // В.В. Лосев, И.В. Ковалев // Журнал «Приборы» № 3 (117). - Москва, 2010. - С. 31-36.

4. Лосев, В.В. К вопросу повышения эффективности функционирования информационного обеспечения АСУ ТП / В.В. Лосев, И.В. Ковалев, К.В. Каретников // Журнал «Промышленные АСУ и контроллеры» № 8. - Москва, 2010. - С. 1-4.

Публикации в других изданиях:

5. Лосев, В.В. Организация транзакционной обработки данных в информационных системах / В.В. Лосев // Вестник университетского комплекса: Сб. научн. тр. - Вып. 10 (24). - Красноярск: ВСФ РГУИТП, НИИ СУВПТ, 2007. - С. 87-90.

6. Лосев, В.В. Транзакционная структура модели управления технологическими процессами / В.В. Лосев // Вестник университетского комплекса: Сб. научн. тр. - Вып. 11 (25). - Красноярск: ВСФ РГУИТП, НИИ СУВПТ, 2008. - С. 39-42.

7. Лосев, В.В. Надежностный анализ АСУ ТП / В.В. Лосев // Вестник университетского комплекса: Сб. научн. тр. - Вып. 11 (25). - Красноярск: ВСФ РГУИТП, НИИ СУВПТ, 2008. - С. 16-19.

8. Лосев, В.В. Программная система управления технологическим процессом деаэрации воды / В.В. Лосев // Вестник университетского комплекса: Сб. научн. тр. - Вып. 12 (26). - Красноярск: ВСФ РГУИТП, НИИ СУВПТ, 2008.-С. 156-161.

9. Лосев, В.В. Модель технологического процесса в контексте транзакции / И.В. Ковалев, В.В. Лосев // Материалы всероссийской научно-практической конференции. Сборник статей студентов и молодых ученых. - Том 4. - Красноярск, 2008. - С. 263-267.

10. Лосев, В.В. Разработка операторского интерфейса для процесса деаэрации воды / П.М. Гофман, В.В. Лосев, Р.В. Лесников // Материалы XV международной конференции Trace Mode. Сборник статей. Москва. 2009.-С. 85-89.

11. Лосев, В.В. Реинжиниринг технологических процессов средствами Unified Modeling Language / В.В. Лосев // Научно-теоретический журнал «Успехи современного естествознания» № 3. - Москва, 2009. - С. 46-47.

12. Лосев, В.В. Значимость OLTP-ориентированных приложений при построении распределенных автоматизированных систем управления технологическими процессами / И.В. Ковалев, В.В. Лосев // Материалы всероссийской научно-практической конференции. Сборник статей студентов и молодых ученых. - Том 2. - Красноярск, 2008. - С. 459-462.

13. Лосев, В.В. Лингвистическое обеспечение распределенных автоматизированных систем управления на базе Unified Modeling Language / В.В. Лосев // Журнал «Современные наукоемкие технологии». № 8. -Москва, 2009. - С. 122-123.

14. Лосев, В.В. Реинжиниринг алгоритмического обеспечения функционирования распределенных автоматизированных систем управления / В.В. Лосев // Научно-технический журнал «Информационные технологии моделирования и управления». Вып. 4 (56). - Воронеж. 2009 г. -С. 600-604.

15. Лосев, В.В. Исследование гетерогенных систем в проектах автоматизации технологических процессов / В.В. Лосев // Вестник КРО РИА Вып. 1 (27). - Красноярск. 2009 г. - С. 13-25.

16. Лосев, В.В. Декомпозиция видов обеспечения автоматизированных систем управления технологическими процессами / И.В. Ковалев, В.В. Лосев // Материалы всероссийской научно-практической конференции, посвященной 80-летию СибГТУ. Сборник статей студентов и молодых ученых. - Том 2. - Красноярск, 2010. - С. 270-272.

Разработки, зарегистрированные в «Объединенном фонде электронных ресурсов «Наука и образование»»:

17. Лосев, В.В. Автоматизированная учебно-исследовательская система управления технологическим процессом / П.М. Гофман, И.В. Ковалёв, В.В. Лосев, Р.В. Лесников // М.: ВНТИЦ, 2010. - Per. № 15736.

ЛОСЕВ Василий Владимирович

Технология организации специализированного информационного программного обеспечения распределенных АСУ ТП

Автореферат

Подписано в печать 25.10.2010. Формат 60x84 1/16. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Изд. № 2/5. Заказ № 935.

Редакционно-издателъский центр СибГТУ 660049, Красноярск, пр. Мира, 82 Факс (391) 211-97-25 Телефон (391) 227-69-90

Введение.

1. Модели архитектур,- виды обеспечения и способы организации функционирования распределенных АСУ.

1.1 Вопросы проектирования сложных систем.

1.1.1 Системный подход в проектировании АСУ.

1.1.2 Этапы жизненного цикла готовой продукции.

1.2 Многоуровневая архитектура АСУ.

1.3 Виды обеспечения автоматизированных систем управления.

1.3.1 Вопросы интеграция видов обеспечения АСУ.

1.3.2 Интероперабельность видов обеспечения АСУ.

1.4 Архитектурные модели распределенных вычислений АСУ.

1.4.1 Технологии распределенных вычислений.

1.4.2 Локально и глобально распределенные среды. Технологии

GRID.

1.5 Выводы.

2. Гетерогенные системы в АСУ, способы и средства их взаимодействия.

2.1 Исследование имитационной модели проекта АСУ ТП.

2.1.1 Постановка задач и методик исследования.

2.1.2 Исследование.

2.1.3 Вопросы исключения сетевого транспорта.

2.1.4 Анализ выявленных формализованных коммуникаций.

2.1.5 Итерационный подход к формированию транзакций.

2.2 Выводы.

3. Системы управления данными в АСУ.

3.1 Обоснование проектирования узкоспециализированной системы управления данными в распределенной АСУ.

3.1.1 Классификация информационного обеспечения.

3.1.2 Тенденции в области систем управления данными.

3.2 Модель алгоритмической сущности интерфейса взаимодействия гетерогенных систем.

3.2.1 Технология ODBC.

3.2.2 Приоритетные направления снижения инерционности взаимодействия гетерогенных систем.

3.2.3 Унифицированный язык моделирования.

3.2.4 Описание модели интерфейса взаимодействия гетерогенных систем.

3.2.5 Организация пула соединений.

3.2.6 Исключение сетевого транспорта.

3.3 GRID-ориентированная, локально распределенная архитектурная платформа АСУ ТП.

3.3.1 Система управления ресурсами.

3.3.2 Целевое назначение проектируемой архитектуры.

3.4 Выводы.

4. Модель специализированной системы управления данными в распределенной АСУ ТП.

4.1 Обоснование применения среды основной памяти для хранения данных в альтернативу дисковой.

4.2 Предопределенный алгоритм выполнения транзакций.

4.3 Рекурсивная транзакционная модель согласованности данных в распределенной АСУ ТП.

4.4 Реализация мероприятий по снижению инерционности взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП.

4.5 Выводы.

Актуальность работы. Проблемы проектирования современных распределенных автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП), в первую очередь, связаны со сложностью характера протекающих процессов, как следствие, сложностью их формализации, с повышенными требованиями к мониторингу и контролю параметров ТП, с последующей регистрацией и хранением данных.

На сегодняшний день при системной интеграции существуют два подхода к разработке прикладного программного обеспечения (ПО) АСУ ТП. Первый подход - это разработка ПО с использованием классических языков программирования и стандартных средств отладки; второй - применение существующих, готовых инструментальных средств класса «Сбор данных и диспетчерский контроль» (SCADA-систем). При условии увеличения доли стоимости прикладного ПО в затратах на создание конечной системы вариант, основанный на непосредственном программировании, удовлетворителен лишь для ограниченного числа систем. В связи с этим, в рамках комплексной автоматизации производства и интегрированного управления ТП, целесообразно идти по второму направлению, осваивая и адаптируя уже апробированный универсальный инструментарий.

Однако, учитывая специфику прикладного ПО, ориентированного на известную проблемную область, применение данного подхода к другим видам обеспечения АСУ ТП, например, информационному и лингвистическому, является не достаточно эффективным. Наличие в распоряжении системных интеграторов универсальных коммерческих продуктов обусловлено рядом причин: представление интересов определенного разработчика; отсутствием специализированных решений, диктуемая заказчиком низкая совокупная стоимость владения (Total Cost of Ownership) АСУ ТП, последующий выбор которых основан на объективных, формальных требованиях.

На сегодняшний день масштабы работ по интенсификации, компьютеризации ТП и интегрированному управлению функционированием АСУ ТП, как сетью технологических процессов, в особенности, при автоматизации производств с непрерывным течением сложных процессов в химической и энергетической промышленности предъявляют, как правило, повышенные требования к оперированию данными в режиме реального времени, к интероперабельности видов обеспечения АСУ ТП и архитектуре их взаимодействия. В этой связи, проблема создания эффективной технологии организации специализированного информационного и программного обеспечения распределенных АСУ ТП является актуальной.

Целью настоящего диссертационного исследования является повышение эффективности функционирования специализированного информационного и программного обеспечения распределенных автоматизированных систем управления технологическими процессами.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- анализ существующих моделей и архитектур обмена данными распределенных систем обработки информации и управления;

- построение имитационной модели АСУ ТП для исследования компонентов гетерогенной среды, представленных экземплярами программного и информационного обеспечения, путем изучения способов и средств их взаимодействия;

- разработка методики определения инерционности, имеющей место при взаимодействии компонентов гетерогенной среды АСУ ТП, с использованием ресурсов, имитационной модели АСУ ТП;

- разработка нового подхода к формированию транзакций гетерогенной среды АСУ ТП, основанного на классификации формализованных двухсторонних коммуникаций, ориентированных на логику обработки данных в реальном времени;

- пересмотр алгоритмической сущности интерфейса, как средства взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП, с целью увеличения его пропускной способности, и в целом снижения инерционности взаимодействия;

- в целях снижения инерционности взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП, разработка методик и алгоритмов обеспечения функционирования специализированного программного средства управления и хранения данных в среде основной памяти; разработка ОКГО-ориентированной архитектуры построения распределенных АСУ ТП на базе децентрализованной модели управления данными.

Область исследования. Работа выполнена в соответствии с пунктом 9 "Методы эффективной организации и ведения специализированного информационного и программного обеспечения АСУТП, АСУП, АСТПП и др., включая базы и банки данных и методы их оптимизации" паспорта специальностей ВАК (технические науки, специальность 05.13.06 -автоматизация и управление технологическими процессами и производствами).

Методы исследования. При выполнении работы использовались: метод построения проекта АСУ ТП от структуры системы управления, математическое моделирование технологических объектов и процессов, методы объектно-ориентированного анализа и моделирования, методы реляционной алгебры.

Научная новизна работы:

1. Впервые предложена методика, позволяющая определить параметры инерционности взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП. Оригинальность данной методики заключается в способе оценки временных характеристик транзакционной обработки данных, позволяющем реализовать интероперабельность экземпляров программного и информационного обеспечения АСУ ТП.

2. Впервые разработан итерационный подход к формированию транзакций в гетерогенной среде АСУ ТП. Данный подход основан на применении итерационных вычислений и направлен на формирование транзакций, ориентированных на логику обработки данных в реальном времени, что позволяет произвести полную спецификацию нагрузки на СУБД со стороны БСАБА.

3. Предложен и реализован комбинированный алгоритм, обеспечивающий функционирование специализированной СУБД, который, в отличие от ранее известных, обеспечивает приоритет в выполнении транзакций и асинхронный характер запросов, а также согласованность вычислений и целостность распределенных данных.

4. Предложена новая архитектура построения распределенных АСУ ТП. Данная архитектура позволит использовать среду основной памяти автоматизированных рабочих мест цеховой группы, которые являются узлами локально-распределенной ОМБ-системы, в качестве среды размещения экземпляров специализированной СУБД, что обеспечит эффективное управление и хранение данных.

Значение для теории. Рассматриваемая в диссертационном исследовании технология направлена на эффективную организацию и ведение специализированного информационного и программного обеспечения АСУ ТП.

Результаты, полученные при выполнении диссертационной работы, создают теоретическую основу для развития методик и алгоритмов, направленных на повышение интероперабельности программного и информационного обеспечения АСУ ТП.

Практическая ценность.

В рамках диссертационного исследования разработана программная система, выступающая в качестве имитационной модели реального участка автоматизированного производства, учебный потенциал которой выражен в освоении навыков диспетчерского управления ТП.

Создано инструментальное средство, которое позволяет архитектору АСУ ТП прогнозировать интероперабельность видов обеспечения путем получения временных характеристик транзакционной обработки данных на уровне компонентов гетерогенной среды АСУ ТП.

Достоверность полученных результатов подтверждается: тестированием и оценкой результатов разработанной программной системы (имитационной модели) определения временных характеристик инерционности; согласованностью расчетных и экспериментальных данных при реализации мероприятий по снижению инерционности взаимодействия исследуемых компонентов.

Реализация результатов работы. Диссертационная работа была выполнена в рамках тематического плана СибГТУ (2006-2010 гг.), при поддержке Благотворительного фонда культурных инициатив Михаила Прохорова, в рамках открытого благотворительного конкурса «Академическая мобильность» 2008 г. (Договор № 2-38/08 от 17.12.2008г.).

По результату диссертационного исследования был разработан ряд моделей (UML-диаграмм), средой построения и документирования которых является Rational Rhapsody Modeler, ставший лингвистическим обеспечением проекта АСУ ТП.

Средой исследования взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП является имитационная модель - «Автоматизированная учебно-исследовательская система управления технологическим процессом», которая прошла экспертизу и зарегистрирована в Объединенном фонде электронных ресурсов «Наука и образование» (Рег.№ 15736), что делает её доступной широкому кругу специалистов по автоматизации технологических процессов, системной интеграции и моделированию систем.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы прошли всестороннюю апробацию на международной и всероссийских научно-практических конференциях. В том числе, всероссийских научно-практических конференциях «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки» Сибирского государственного технологического университета (Красноярск, 2006-2010), XV международной конференции

Управление производством в системе TRACE MODE» (Москва, 2009), всероссийских заочных электронных конференциях Российской академии естествознания «Прикладные исследования и разработки по приоритетным-направлениям науки и техники» (Москва, 2009), «Новые технологии, инновации, изобретения» (Москва, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, из них 4 статьи в журналах перечня ВАК РФ. Полный список публикаций представлен в конце автореферата.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 95 наименований.

4.5 Выводы.

На основании результатов исследования взаимодействия гетерогенных систем, а также тенденций в области развития информационного обеспечения, предложена модель специализированной системы управления данными в распределенной АСУ ТП.

Средой управления и хранения данных представленной системы выступает основная память автоматизированных рабочих мест цеховой группы участка производства, которые в свою очередь являются узлами локально-распределенной СИГО-системы.

Обоснование применения основой памяти в альтернативу дисковой выражено в анализе ЦМЬ-модели вызова персистентных (постоянно хранимых) объектов, а именно задачи загрузки объекта сущности, с целью применения вычислительных процедур со стороны 8САОА-системы по отношению к традиционной универсальной СУБД.

• Вызов персистентных объектов имеет место при взаимодействии с СУБД, ориентированной на дисковую память и влечет временные задержки при совершении системных вызовов по аппаратному (дисковому) вводу/выводу информации и по регистрации объектов в основной памяти.

• Обращение к объекту со стороны SCADA-системы, влечет процедуру определения «чистоты» данных, то есть их достоверности текущим данным хранящимся в СУБД. Данное обстоятельство порождает мультиверсионность данных и их избыточность, что исключено- при использовании единого адресного пространства как для оперирования данными, так и для их хранения - основной памяти.

Реализация модели специализированной СУБД представляет собой комбинированный алгоритм, который базируется на трех противоположных подходах существующим универсальным коммерческим СУБД:

- Отказ от дисковой памяти, как среды оперирования и хранения данных, в сторону основной (оперативной) памяти.

- Отказ от универсальности в сторону предопределенности, выраженный в применении конструкций транзакций. Данный подход реализован в предопределенном алгоритме выполнения транзакций Класса Insert.

- Отказ от централизованной модели управления данными в сторону децентрализованной путем решения задачи согласованности данных на основе рекурсивной транзакционной модели.

Реализация итерационного подхода к формированию транзакций, организации пула соединений, исключения сетевого транспорта, позволила снизить инерционность взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП.

Предложенная в рамках диссертационного исследования модель специализированной СУБД, средой оперирования и хранения данных которой выступает локально распределенная GRID-ориентированная архитектурная платформа АСУ ТП, позволит распределить транзакционную нагрузку и уменьшить инерционность взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП.

Заключение.

На основе общих тенденций развития технологий проектирования высокоэффективных распределенных АСУ ТП предложена технология организации специализированного информационного и программного обеспечения распределенной АСУ ТП, производительность которой приближена к реальному времени. Решение данной проблемы базируется на следующих основных результатах, имеющих самостоятельное научное и практическое значение.

1. Построена и исследована имитационная модель АСУ ТП на предмет взаимодействия компонентов гетерогенной среды, представленных экземплярами программного и информационного обеспечения, произведен анализ способов и средств их взаимодействия. Данная модель апробирована в качестве учебно-практического тренажера подготовки кадров диспетчерского персонала.

2. Впервые предложена методика определения параметров инерционности взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП. Методика основана на ресурсном потенциале имитационной модели и имеет многошаговую реализацию, основанную на: декомпозиции совокупности видов обеспечения; построении графа задач, реализующего основной функционал проекта АСУ ТП; получении временных характеристик транзакционной обработки данных. Данная методика позволила подтвердить теоретическое предположение об инерционности, имеющей место при взаимодействии экземпляров программного и информационного обеспечения АСУ ТП, а также выявить причинно-следственные связи возникновения инерционности взаимодействия.

3. Впервые разработан итерационный подход к формированию транзакций гетерогенной среды АСУ ТП. Данный подход основан на классификации транзакций по способу манипулирования базой данных, а также правиле построения транзакций, ориентированных на логику ОЬТР. В рамках данного подхода специфицирована нагрузка на СУБД, выраженная в полном пересмотре транзакций, реализующих задачи взаимодействия SCAD А и СУБД.

4. Произведен пересмотр алгоритмической сущности интерфейса взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП путем исключения межсетевого транспорта, а также за счет организации пула соединений, основанного на применении функций ODBC API и реализации итерационного подхода к формированию транзакций, в результате чего достигнут рост пропускной способности рассматриваемого интерфейса на 12,5 %.

5. С учетом выявленных направлений развития систем управления и хранения данных в АСУ ТП предложен и реализован комбинированный алгоритм, обеспечивающий функционирование специализированной СУБД. Данный алгоритм, в отличие от ранее известных, позволяет обеспечить приоритет в выполнении и асинхронный характер запросов за счет предопределенного алгоритма выполнения транзакций, основанного на итерационных вычислениях, и исключения метода трехстороннего квитирования стека протоколов TCP/IP. Также обеспечивается согласованность вычислений и целостность распределенных данных за счет рекурсивной транзакционной модели, базируемой на реляционных вычислениях.

6. В результате анализа существующих моделей и архитектур обмена данными предложена новая архитектура построения распределенных АСУ ТП, в которой средой управления и хранения данных выступает основная память автоматизированных рабочих мест цеховой группы участка производства, которые являются узлами локально распределенной GRID-системы, обеспечивающими децентрализованную модель управления данными «многие ко многим».

Модель специализированной СУБД, базируемая на основе данной архитектуры, ориентирована на оперирование данными в основной памяти узлов локально распределенной ОИГО-системы, однако в отличие от технологии «т-тетогу», процедуры функционирования предусматривают не только полную загрузку таблиц БД в основную память, но и их постоянное хранение в ней. Таким образом, реализация модели специализированной СУБД позволит снизить инерционность взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП сГи= 1,19с, до Тт = 1,1 Ос.

Построенная программная система была апробирована в качестве учебно-практического тренажера подготовки кадров диспетчерского персонала, получила рекомендации к внедрению в качестве автоматизированной системы управления технологическими процессами участка водоподготовки объекта теплоэнергетики, а также в качестве имитационной модели по определению временных характеристик инерционности взаимодействия компонентов гетерогенной среды АСУ ТП.

Разработанная информационная система, базируемая на результатах исследования взаимодействия гетерогенных систем, в рамках имитационной модели, представлена набором диаграмм, совокупность алгоритмов которых реализует технологию организации специализированного информационного и программного обеспечения распределенных АСУ ТП.

1. Аристова, Н.И. Промышленные программно-аппаратные средства на отечественном рынке АСУ ТП / Н.И. Аристова, А.И. Корнеева* // М.: Научтехлитиздат, 2000. 399с.

2. Бойко, В.В. Проектирование баз данных информационных систем / В.В. Бойко, В.М. Савинков // М.: Финансы и статистика, 1989. 351с.

3. Боуман, Д. Практическое руководство по SQL / Д. Боуман, С. Эмерсон, М. Дарновски // Киев: Диалектика, 1997. 320с.

4. Бройдо, B.JI. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации / В.Л. Бройдо // СПб.: Питер, 2006. 703с.

5. Буч, Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++ / Г. Буч // М.: Издательство Бином, 1998. 560с.

6. Вальков, В.М. Автоматизированные системы управления технологическими процессами / В.М. Вальков, В.Е. Вершин // Л.: Политехника, 1991. 269с.

7. Васкевич, Д. Стратегии клиент/сервер / Д. Васкевич // Киев: Диалектика, 1996. 384с.

8. Гаврилов, Д.А. Управление производством на базе стандарта MRP II / Д.А. Гаврилов // СПб.: Питер, 2003. 416с.

9. Гилуа, М.М. Множественная модель данных в информационных системах / М.М. Гилуа //М.: Наука, 1992. 40с.

10. Голосов, А.О. Аномалии в реляционных базах данных / А.О. Голосов // Журнал «СУБД». №3. Москва, 1986. - С.23-28.

11. ГОСТ 34.003.90 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Термины и определения // М.: Изд-во стандартов, 2002.

12. ГОСТ 34.601.90 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания // М.: Изд-во стандартов, 2002.

13. Грабер, М. Введение в SQL / М. Грабер // М.: Лори, 1996. 379с.

14. Грабер, М. Справочное руководство по SQL / М. Грабер // М.: Лори, 1997.291с.

15. Дейт, К. Введение в системы баз данных. 6-е издание / К. Дейт // Киев: Диалектика, 1998. 784с.

16. Деменков, Н.П. SCADA-системы как инструмент проектирования АСУ ТП. Учеб. пособие / Н.П. Деменков // М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 328с.

17. Диго, С.М. Проектирование и использование баз данных / С.М. Диго // М.: Финансы и статистика, 1995. 208с.

18. Зимницкий, В.А. Вычислительная математика // В.А. Зимницкий, С.М. Устинов // СПб.: БХВ-Петербург, 2009. 336с.

19. Злуф, М.М. Query-by-Example: язык баз данных // Журнал «СУБД». №3. Москва, 1996. - С. 149-160.

20. Ицкович, Э.Л. Опыт использования открытых SCADA-программ / Э.Л. Ицкович, Ю.А. Соловьев, И.В. Мурзенко // Журнал «Промышленные АСУ и контроллеры». № 11 Москва, 1999. - С. 36-38.

21. Колчин, А.Ф. Управление жизненным циклом продукции / А.Ф. Колчин, М.В. Овсянников, А.Ф. Стрекалов, С.В. Сумароков // М.: Анахарсис, 2002. 304с.

22. Коваленко, В. Управление заданиями в распределенной вычислительной среде / В. Коваленко, Е. Коваленко, Д. Корягин // Журнал «Открытые системы». №5-6, Москва, 2001. - С. 22-28.

23. Коваленко, В. Эволюция и проблемы Grid / В. Коваленко, Д. Корягин // Журнал «Открытые системы». № 1. Москва, 2003. - С. 27-33.

24. Кузнецов, С.Д. Введение в системы управления базами данных / С.Д. Кузнецов // Журнал «СУБД». № 1-6. Москва, 1996.

25. Кузнецов С.Д. Стандарты языка реляционных баз данных SQL: краткий обзор / С.Д. Кузнецов // Журнал «СУБД». №2. Москва, 1996. - С. 636.

26. Кузнецов С.Д. Операционные системы для управления базами данных / С.Д. Кузнецов // Журнал «СУБД». №3. Москва, 1996. - С.95-102.

27. Лосев, В.В. Преимущества OLTP-ориентированных приложений при проектировании распределенных автоматизированных систем управления технологическими процессами. / В.В. Лосев // Вестник СибГАУ. Вып. 2 (23). Красноярск, 2009. - С. 255-257.

28. Лосев, В.В. Алгоритмическое обеспечение функционирования GRID-системы как архитектурной платформы распределенных автоматизированных систем управления. /В.В. Лосев // Вестник СибГАУ. Вып. 3 (24). Красноярск, 2009. - С. 116-119.

29. Лосев, В.В. Реинжиниринг информационного обеспечения интегрированных систем управления производством. // В.В. Лосев, И.В. Ковалев // Журнал «Приборы» № 3 (117). Москва, 2010. - С. 31-36.

30. Лосев, В.В. К вопросу повышения эффективности функционирования информационного обеспечения АСУ ТП / В.В. Лосев, И.В. Ковалев, К.В. Каретников // Журнал «Промышленные АСУ и контроллеры» № 8. Москва, 2010. - С. 1-4.

31. Лосев, В.В. Организация транзакционной обработки данных в информационных системах / В.В. Лосев // Вестник университетского комплекса: Сб. научн. тр. Вып. 10 (24). - Красноярск: ВСФ РГУИТП, НИИ СУВПТ, 2007. - С. 87-90.

32. Лосев, В.В. Транзакционная структура модели управления технологическими процессами / В.В. Лосев // Вестник университетскогокомплекса: Сб. научн. тр. Вып. 11 (25). - Красноярск: ВСФ РГУИТП, НИИ СУВПТ, 2008. - С. 39-42.

33. Лосев, В.В. Надежностный анализ АСУ ТП / В.В. Лосев // Вестник университетского комплекса: Сб. научн. тр. — Вып. 11 (25). Красноярск: ВСФ РГУИТП, НИИ СУВПТ, 2008. - С. 16-19.

34. Лосев, В.В. Программная система управления технологическим процессом деаэрации воды / В.В. Лосев // Вестник университетского комплекса: Сб. научн. тр. Вып. 12 (26). - Красноярск: ВСФ РГУИТП, НИИ СУВПТ, 2008. - С. 156-161.

35. Лосев, В.В. Модель технологического процесса в контексте транзакции / И.В. Ковалев, В.В. Лосев // Материалы всероссийской научно-практической конференции. Сборник статей студентов и молодых ученых. — Том 4. Красноярск, 2008. - С. 263-267.

36. Лосев, В.В. Разработка операторского интерфейса для процесса деаэрации воды / П.М. Гофман, В.В. Лосев, Р.В. Лесников // Материалы XV международной конференции Trace Mode. Сборник статей. Москва, 2009. -С. 85-89.

37. Лосев, В.В. Реинжиниринг технологических процессов средствами Unified Modeling Language / В.В. Лосев // Научно-теоретический журнал «Успехи современного естествознания» № 3. Москва, 2009. - С. 46-47.

38. Лосев, В.В. Лингвистическое обеспечение распределенных автоматизированных систем управления на базе Unified Modeling Language / В.В. Лосев // Журнал «Современные наукоемкие технологии». № 8. Москва, 2009.-С. 122-123.

39. Лосев, В.В. Исследование гетерогенных систем в проектах автоматизации технологических процессов /В.В. Лосев // Вестник КРО РИА Вып. 1 (27). Красноярск, 2009 г. - С. 13-25.

40. Лосев, В.В. Автоматизированная учебно-исследовательская система управления технологическим процессом / П.М. Гофман, И.В. Ковалёв, В.В. Лосев, Р.В. Лесников // М.: ВНТИЦ, 2010. Per. № 15736.

41. Мальцев, А.И. Алгоритмы и рекурсивные функции / А.И. Мальцев //М.: Наука, 1986. 368с.

42. Ким, Д.П. Теория автоматического управления. Том 2 / Д.П. Ким // М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. 440с.

43. Матвейкин. В.Г. Применение SCADA-систем при автоматизации технологических процессов: Учеб. пособие / В.Г. Матвейкин, C.B. Фролов, М.Б. Шехтман // Тамбов: Машиностроение, 2000. 176с.

44. Мейер, М. Теория реляционных баз данных / М. Мейер //М.: Мир, 1987. 608с.

45. Норенков, И.П. Основы автоматизированного проектирования. Учеб. для вузов. 3-е изд. перераб. и доп. / И.П. Норенков // М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 448с.

46. Норенков, И.П. Системы автоматизированного проектирования. Учеб. пособие для вузов: в 9 кн. / И.П. Норенков // М.: Высш. шк., 1986. 117с.

47. Оззу, М.Т. Распределенные и параллельные системы баз данных / М.Т. Оззу, П. Валдуриз // Журнал «СУБД». №4. Москва, 1996. - С.4-26.

48. Оппель, Э. Изучаем SQL / Э. Оппель, Д. Киу // М.: НТ-пресс, 2007.320 с.

49. Ope, О. Теория графов / О. Ope // M.: Наука, 1980. 336 с.

50. Острейковский, В.А. Теория систем / В.А. Острейковский // М.: Высш. шк., 1997. 239с.

51. Райордан, Р. Основы реляционных баз данных / Р. Райордан // М.: Русская редакция. 2001. 384 с.

52. Рузинкевич, М. Определение и выполнение потоков транзакций / М. Рузинкевич, А. Цикоцки // Журнал «СУБД». № 2,4. Москва, 1995. - С. 106115, 58-68.

53. Руководство пользователя Трейс Моуд. Версия 5.0 // М.: AdAstra Research Group, Ltd., 2000. 814 с.

54. Сизиков, B.C. Математические методы обработки результатов измерений / B.C. Сизиков // СПб.: Политехника, 2001. 240 с.

55. Смирнова, Ю.М. Проектирование специализированных информационно-вычислительных систем / Ю.М. Смирнова // М.: Высшая школа, 1984. 359 с.

56. Соболев, О.С. Прогресс в области SCADA-систем и проблемы пользователей / О.С. Соболев // Журнал «Мир компьютерной автоматизации». №3, 1999. С.20-24.

57. Стефани, Е.П. Основы построения АСУ ТП / Е.П. Стефани // М.: Энергоиздат, 1982. 352 с.

58. Топорков, В.В. Модели распределенных вычислений / В.В. Топорков //М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. 320 с.

59. Федоров, Ю.Н. Справочник инженера по АСУ ТП: проектирование и разработка. Учебно-практическое пособие / Ю.Н. Федоров // М.: Инфра-Инженерия, 2008. 928 с.

60. Фраулер, М. UML. Основы / М. Фраулер, К. Скотт // СПб.: Символ-плюс, 2002. 192 с.

61. Фостер, Я. Grid-службы для интеграции распределенных систем / Я. Фостер, К. Кессельман, С. Тьюке // Журнал «Открытые системы». №1, -Москва, 2003. С. 20-26.

62. Хомяков, Д.М. Основы системного анализа / Д.М. Хомяков, П.М. Хомяков // М.: Изд-во механико-математического факультета МГУ, 1996. 107с.

63. Первозванский, А.А. Курс теории автоматического управления / А.А. Первозванский // СПб.: Лань, 2010. 624 с.

64. Чен, П. Модель "сущность-связь" шаг к единому представлению о данных / П. Чен // Журнал «СУБД». №3. - Москва, 1995. - С. 137-158.

65. Черненький, В.М. Имитационное моделирование / В.М. Черненький //М.: Высш. шк., 1990. 110с.

66. ANSI ХЗ.135-1992, American National Standard for Information Systems Database Language - SQL, November, 1992.

67. Astrahan, M.M. System R: A Relational Approach to Data Base Management // ACM Transactions on Data Base Systems. 1976. - VI, 97, June.

68. Biliris, A. ASSET: A system for supporting extended transactions / A. Biliris, S. Bar, N. Gehani, H.V. Jagadish, K. Ramamritham // Proceedings of the 1994 ACM SIGMOD International Conference on Management of Data. Minneapolis, Minnesota, 1994. P 44-54.

69. Booch, C. The unified modeling language user guide / C. Booch, I. Jacobson, J. Rumbaugh Addison Wesley, 1999. 496p.

70. Brickell, C. Second evaluation of job queuing / J. P. Jones, C. Brickell // Scheduling Software: Phase 1 Report. NAS Technical Report NAS-97-013, 1997. 34p.

71. Buyya, Ed. R. High performance cluster computing / Ed. R. Buyya // Architectures and systems (V. 1), Programming and applications (V. 2). New Jersey: Prentice Hall PTR, 1999.

72. Budgen, D. Software design / D. Budgen // Addison-Wesley, 2004.512p.

73. Chrysanthis, P. ACTA : A framework for specifying and reasoning about transaction structure and behavior / P. Chrysanthis, K. Ramamritham //

74. Proceedings of the 1990 ACM SIGMOD International Conference on Management of Data, Atlantic City, 1990. P. 194-203.

75. Clements, P.C. Software architecture: an executive overview / P.C. Clements, L.M. Northrop // Technical Report CMU/SEI-96-TR-003, ESC-TR-96-003. Pittsburgh, 1996.

76. Common Business Object and Business Object Facility. OMG TC Document CF/96-01-04.

77. DeWitt, D. J. The Gamma Database Machine Project / D. J. DeWitt, S. Ghandeharizadeh, D. A. Schneider // IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering. March. № 1. Vol. 2. 1990. P. 44-62.

78. Подчукаев, В. А. Теория автоматического управления (аналитические методы) / В. А. Подчукаев // М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2005. 392с.

79. Edwards, J. 3-tier client/server at work. New Work: Wiley Computer Publishing / J. Edwards, D. Devoe // 1997.

80. Egyed, A. Integrated architectural views in UML. Technical Report USC/CSE-99-TR-514 / A. Egyed // Los Angeles, 1999.

81. Foster, I. The anatomy of the Grid: enabling scalable virtual organizations / I. Foster, C. Kesselman, S. Tuecke // Int. Journal of High Performance Computing Applications. V. 15, № 3., 2001. P. 200-222.

82. Fowler, M. UML distilled applying the standard object modeling language / M. Fowler, K. Scott // Addison Wesley, 1997.

83. Gamma, E. Design patterns: elements of reusable object-oriented software / E. Gamma, R. Helm, R. Johnson, J. Vlisssides // Addison Wesley, 1995.

84. Held, G.D. INGRES: A Relational Data Base System / G.D. Held, M.R. Stonebraker, E. Wong // Proceedings of AFIPS National Computer Conference, Anaheim, CA, 1975.

85. Hoque, R. CORBA 3 developer's guide / R. Hoque // IDG Books Worldwide, 1998.

86. Jacobson, I. The unified software development process / I. Jacobson, C. Booch, J. Rumbaugh // Addison Wesley, 1999.

87. Kim, W. Relation database Systems / W. Kim // ACM. Comput. Surv. №3. 1979.

88. Kruchten, P. The Rational unified process: an introduction / P. Kruchten //Addison Wesley, 1999.

89. Meiton, J. Understanding The New SQL: A Complete Guide / J. Meiton, A.R. Simon // Morgan Kaufmann, 1993.

90. Merz OPC Simatic MPI Server. User Manual 2.01.08.01 // 2003. 66p.

91. Stonebraker, M. OLTP Through the Looking Glass, and What We Found There / M. Stonebraker, S. Harizopoulos, D. J. Abadi, S. Madden // Proceedings of the ACM SIGMOD International Conference on Management of Data, Vancouver, BC, Canada, June 2008.

92. Stonebraker, M. The Case for Shared Nothing / M. Stonebraker // Database Engineering. Vol. 9. No. 1, 1986.

93. Stonebraker, M. The End of an Architectural Era (It's Time for a Complete Rewrite) / M. Stonebraker, S. Madden, D. Abadi // Proceedings of VLDB. Vienna, 2007.

94. TPC-B Benchmark Revision 2.0. Standard Specification // The Transaction Processing Council, 1994. 39p.