Methodology of designing automated control systems for special organizational and technical systems
Authors: Баев А.В. , Самонов А.В. , Сафонов В.М. 
Published: July 2024

Успешная реализация проектов по созданию автоматизированных систем управления специальными организационно-техническими системами в значительной степени зависит от качества комплекса предъявленных к ним требований, а также полноты и корректности их реализации в проектных решениях. Необходимым условием решения этих задач является создание единой для всех участников процесса разработки таких систем модельно-языковой и информационно-программной среды и реализация программно-управляемого процесса обоснования требований, проектирования и реализации проекта. В качестве концептуальной и технологической основы для реализации данного подхода предложено использовать концепции и методы модельно-ориентированной системной и программной инженерии, онтологические модели и языки визуального моделирования. Для реализации программно-управляемого процесса разработки комплекса требований и проектных решений построены и используются паттерны проектирования, созданные на основе онтологии «Модель качества программно-технических комплексов» и UML диаграмм вариантов использования, поведения и классов. Модель качества комплекса требований состоит из характеристик комплекса требований в целом (полнота, непротиворечивость, неизбыточность, системность) и характеристик отдельных требований (внутренняя полнота, корректность, однозначность, прослеживаемость, проверяемость и модифицируемость). Проверка качества формальных моделей комплекса требований и проектных решений осуществляется посредством их валидации и верификации в среде графовой базы данных Neo4j с помощью специальных тестовых запросов на языке Cypher.

The successful implementation of projects on the creation of automated control systems for special organizational and technical systems largely depends on the quality of the complex requirements presented to them, as well as the completeness and accuracy of their execution in design solutions. A necessary condition for solving these tasks is the creation of a model-language and information-software environment that is uniform for all participants in the development of such systems and the implementation of a software-controlled process for justifying requirements, designing, and implementing the project. It is proposed to use the concepts and methods of model-oriented system and software engineering, ontological models, and visual modeling languages as a conceptual and technological basis for this approach implementation. To implement the software-driven process of developing a set of requirements and design solutions are built and used design patterns created based on the ontology "Quality Model of software and hardware complexes" and UML diagrams of uses, behaviors, and classes. The quality model requirements set consists of the characteristics of requirements set as a whole (completeness, consistency, non-redundancy, systematicity) and the characteristics of individual requirements (internal completeness, accuracy, unambiguity, traceability, verifiability, and modifiability). The quality of the formal models of the criteria set and the design solutions are checked by validating and verifying them in the Neo4j graph database environment using dedicated test queries in the Cypher language.