Процедуры управления данными в информационной системе управления полным жизненным циклом сложных технических систем

В настоящее время отсутствует единое понимание содержания и структуры жизненного цикла. Как правило понятие жизненного цикла адаптируется к конкретным объектам.

Анализ данных, приведенных в соответствующих нормативных документах, позволяет сделать следующие выводы:

1) наиболее отвечающим целям настоящего исследования является определение жизненного цикла и его стадии согласно ГОСТ РВ 52006-2003. Данное определение по сути соответствует международным стандартам в данной области и может быть принято за основу определения ПЖЦ СТС и его стадии. Однако содержание определений по ГОСТ РВ 52006-2003 ориентировано на описание состояния изделия и не содержит инструментов, позволяющих осуществлять управление реализацией ПЖЦ СТС.

2) различные документы определяют различную структуру жизненного цикла. Наиболее отвечающим целям настоящего исследования является структура жизненного цикла согласно, требованиям ГОСТ РВ 15.004-2004, однако данным документом не установлены отдельные критически важные и самостоятельные стадии жизненного цикла.

3) содержание процессов, действий и работ, выполняемых на различных стадиях ПЖЦ СТС, определенное анализируемыми документами, существенно отличается. При этом наиболее полным является состав процессов, выполняемых на различных стадиях жизненного цикла систем, определённый ГОСТ Р ИСО/МЭК 15288-2005.

В методическом плане управление данными наиболее проработано на стадиях разработки и производства образцов СТС.

Стадия эксплуатации образцов СТС охватывает процессы принятия СТС эксплуатирующей организацией заказчика от поставщика; ввода в эксплуатацию; приведения в установленную степень готовности к использованию по назначению; поддержания в установленной степени готовности к использованию; хранения и транспортирования при эксплуатации; технического обслуживания, текущего и среднего ремонта изделия; передачи на капитальный ремонт; использования по назначению; прекращения эксплуатации; вывода из эксплуатации для передачи на ликвидацию (утилизацию, уничтожение) выводимых из эксплуатации изделий. Данная стадия характеризуется изменением состояния на протяжении всего периода применения изделия в ходе эксплуатации изделия от приемки (ввода) в эксплуатацию до его вывода из эксплуатации включительно. На стадии эксплуатации поддерживается и восстанавливается качество изделия и реализуется использование его по назначению. Результатом работы на этой стадии является обеспечение заданных требований по эффективности, готовности к применению и экономичности эксплуатации изделий.

Эксплуатация образцов СТС включает следующие ключевые постпроизводственные процессы:

техническое обслуживание – комплекс операций или операция по поддержанию работоспособности или исправности изделия при использовании по назначению, ожидании, хранении и транспортировании;
текущий и средний ремонт - комплекс операций по восстановлению исправности или работоспособности изделий и восстановлению ресурсов изделий и их составных частей;
капитальный ремонт;
обеспечение эксплуатации, в том числе текущего и среднего ремонта изделий.

Для организации взаимодействия участников в постпроизводственных процессов и управления данными каждого субъекта, необходимо использовать технологию распределенных баз данных.

Технология распределенных баз данных способствует организации децентрализованной обработки данных.

Децентрализованный подход, по сути, отражает организационную структуру системы, логически состоящую из отдельных уполномоченных подразделений, которые физически распределены по разным объектам, причем каждая отдельная единица имеет дело с собственным набором обрабатываемых данных.

Система управления распределенными базами данных (СУРБД) состоит из единой логической базы данных, разделенной на некоторое количество фрагментов. Каждый фрагмент базы данных сохраняется на одном или нескольких компьютерах, которые соединены между собой линиями связи и каждый из которых работает под управлением отдельной СУБД. Любой из фрагментов базы данных (сайтов) способен независимо обрабатывать запросы пользователей, требующие доступа к локально сохраняемым данным (что создает определенную степень локальной автономии), а также способен обрабатывать данные, сохраняемые на других компьютерах сети.

Пользователи взаимодействуют с распределенной базой данных (БД) через приложения. Приложения могут быть классифицированы как те, которые не требуют доступа к данным других систем, и те, которые требуют подобного доступа (глобальные приложения). В системе управления распределенной БД должно существовать хотя бы одно глобальное приложение, поэтому любая СУРБД должна иметь следующие особенности:

2) сохраняемые данные разбиты на некоторое количество фрагментов;

3) между фрагментами должен быть реализован информационный обмен;

4) фрагменты и их реплики распределены по различным БД;

5) системы связаны между собой сетевыми соединениями (каналами связи);

6) работа с данными в каждой системе управляется СУБД;

7) СУБД каждой системы способна поддерживать автономную работу локальных приложений;

8) СУБД каждой системы поддерживает хотя бы одно глобальное приложение.

Из определения СУРБД следует, что для конечного авторизированного пользователя распределенность системы должна быть совершенно прозрачна (невидима).

Определение и размещение фрагментов выполняется для достижения следующих стратегических целей:

1) локальность ссылок. Везде, где только это возможно, данные должны храниться как можно ближе к местам их использования. Если фрагмент используется в нескольких системах, целесообразно размещать в БД всех систем его копии;

2) повышение надежности и доступности. Надежность и доступность данных повышаются за счет использования механизма репликации;

3) приемлемый уровень производительности;

4) баланс между емкостью и стоимостью внешней памяти. Следует учитывать доступность и стоимость устройств хранения данных, имеющихся в каждой из систем. Рекомендуется использовать более дешевые устройства массовой памяти. Это требование должно быть сбалансировано с требованием поддержки локальности ссылок;

5) минимизация расходов на передачу данных.

Существуют четыре альтернативные стратегии размещения данных в распределенной БД: централизованное, раздельное (фрагментированное), размещение с полной репликацией и с выборочной репликацией:

1) централизованное размещение. Данная стратегия предусматривает создание в одной из систем единственной БД под управлением СУБД, доступ к которой будут иметь все пользователи сети. В этом случае локальность ссылок минимальна для всех систем, за исключением центральной, поскольку для получения любого доступа к данным требуется установка сетевого соединения. Соответственно, уровень затрат на передачу данных будет высок. Уровень надежности и доступности в системе низок, поскольку отказ в центральной БД вызовет паралич работы всей системы;

2) раздельное (фрагментированное) размещение. В этом случае БД разбивается на непересекающиеся фрагменты, каждый из которых размещается в одной из систем. Если элемент данных будет размещен в той системе, в которой он чаще всего используется, полученный уровень локальности ссылок будет высок. При отсутствии репликации стоимость хранения данных будет минимальна, но при этом будет невысок также уровень надежности и доступности данных в системе;

3) размещение с полной репликацией. Эта стратегия предусматривает размещение полной копии всей БД в каждой системе. Следовательно, локальность ссылок, надежность и доступность данных, а также уровень производительности системы будут максимальны. Однако стоимость устройств хранения данных и уровень затрат на передачу данных в этом случае также будут самыми высокими. Для преодоления части этих проблем в некоторых случаях используется технология моментальных снимков. Моментальный снимок представляет собой копию БД в определенный момент времени. Эти копии обновляются через некоторый установленный интервал времени, например, один раз в час или в неделю, а потому они не всегда будут актуальными в текущий момент;

4) размещение с выборочной репликацией (информационным обменом). Данная стратегия представляет собой комбинацию методов фрагментации, репликации, построенной на организации информационного обмена и централизации. Одни массивы данных разделяются на фрагменты, что позволяет добиться для них высокой локальности ссылок, тогда как другие, используемые в большинстве систем, но не подверженные частым обновлениям, подвергаются репликации. Все остальные данные хранятся централизованно. Целью применения данной стратегии является объединение всех преимуществ, существующих в остальных моделях, с одновременным исключением свойственных им недостатков. Благодаря своей гибкости именно эта стратегия используется чаще всего.

Таким образом, для осуществления управления данными в информационной системе управления ПЖЦ СТС целесообразно использовать распределенную БД с выборочной репликацией данных.

Литература:

1 ГОСТ Р ИСО/МЭК 15288-2005. Информационная технология. Системная инженерия. Процессы жизненного цикла систем.

2 ГОСТ РВ 15.004-2004. Система разработки и постановки на производство. Военная техника. Стадии жизненного цикла изделий и материалов.

3 ГОСТ РВ 52006-2003. Создание изделий военной техники и материалов военного назначения. Термины и определения.

4 Теоретические и практические аспекты создания автоматизированной системы планирования и прогнозирования развития СТС. – Труды научно-технической конференции / ВНИИНС. - М., 1996

5 Садовская Т.Г., Чернышова Т.Н. Системы управления жизненным циклом изделий и возможности их применения в отрасли энергетики // Аудит и финансовый анализ, № 6, 2010, МГТУ им. Н.Э. Баумана