Технология синтеза интегрированной автоматизированной системы управления региональным управлением МЧС России на основе трехуровневого информационного облика

ТЕХНОЛОГИЯ СИНТЕЗА ИНТЕГРИРОВАННОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РЕГИОНАЛЬНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ МЧС РОССИИ НА ОСНОВЕ ТРЕХУРОВНЕВОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЛИКА

С.А. Алексеев, кандидат технических наук, старший научный сотрудник. Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России

Синтез интегрированной автоматической системы управления (АСУ) должен осуществляться по трем стадиям: аванпроекта; эскизного и технического проектов; и стадия создания опытного образца и разработки рабочей конструкторской документации, что позволяет обоснованно сформулировать требования к объекту синтезирования и эффективно планировать работы на каждом этапе (шаге) разработки.

Ключевые слова: синтез, проектирование, интегрированная АСУ, автоматизация, управление, социальная организационно-техническая система

CREATION TECHNOLOGY OF INTEGRATED AUTOMATIC CONTROL SYSTEM (ACS) OF REGIONAL EMERCOM REGULATION BASED ON TRI-LEVEL INFORMATIONAL IMAGE

S. A. Alekseev. Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia

Creation of the integrated automated control system (ACS) must be accomplished in three stages: preliminary project; sketches and technical project; trials/samples and development of project documentation.

This will allow for the intelligent formulation of project requirements and effectively plan works in every step of system development.

Key words: creation, project, integrated ACS, management, social, organizational, and technical

system

Основываясь на структуре и функциях регионального управления (РУ) МЧС как социальной организационно-технической системы, можно утверждать, что принципиально важным для синтеза и создания его АСУ является наличие следующих видов ее описания:

1. Цели деятельности РУ МЧС.

2. Задачи, решаемые РУ МЧС.

3. Процессы управления, реализуемые органами управления в учреждениях МЧС.

4. Функции управления, выполняемые лицом, принимающим решение (ЛИР), или личным составом органов управления в процессе управления подразделениями РУ и учреждениями МЧС.

5. Стандарты и протоколы, регламентирующие обработку информации и обмен ею в рамках корпоративной сети (КС) РУ МЧС.

6. Информационные ресурсы, необходимые для осуществления процессов и функций управления.

7. Информационные технологии, используемые ЛИР и органами управления.

8. Прикладные платформы, реализующие обработку информации.

При этом процессы управления строятся относительно определенных объектов РУ МЧС, а функции управления, выполняемые персоналом в ходе реализации процессов управления, должны быть обеспечены соответствующим информационным ресурсом (ИР), характеризующим какую-то одну сторону объекта управления.

Перечисленные виды описаний должны использоваться проектировщиком для решения следующих задач:

1) придание синтезируемой интегрированной АСУ (ИАСУ) потребительских свойств, требуемых заказчику, управлению МЧС, с точки зрения практических задач управления подразделениями РУ и подчиненными учреждениями;

2) встраивание синтезируемой ИСАУ в действующую систему управления РУ МЧС и ее интеграция с взаимодействующими системами МЧС России и администрации субъекта Федерации;

3) оценка состава и качества применяемых информационных технологий;

4) оценка достаточности планируемых к обработке и хранению в общем информационном ресурсе (ОИР) РУ МЧС информационных ресурсов, исходя из номенклатуры автоматизируемых функций управления, выполняемых ИАСУ;

5) оценка форматов потребляемых, производимых и хранимых ИР;

6) разработка предложений по рациональной визуализации ИР в интересах ЛПР и пользователей;

7) минимизация избыточности ИР;

8) полноценное использование действующих телекоммуникационных систем;

9) сокращение стоимости создания ИАСУ за счет унификации аппаратно-программного оборудования автоматизированного рабочего места (АРМ), информационных технологий и прикладных платформ.

Совокупность проектных решений, принятых при решении перечисленных задач, определяет целостный облик синтезируемой ИАСУ, состоящий из его технического, экономического, информационного и эргономического обликов. Технологии разработки технического и экономического обликов АСУ разработаны и широко применяются. Поэтому возникает задача разработки в ходе синтеза информационного облика ИАСУ РУ МЧС на принципах ОИР, реализуемого в рамках КС.

Исходя из номенклатуры решаемых информационных задач, следует под информационным обликом ИАСУ РУ МЧС считать совокупность описаний и конструкторских решений:

1) по перечню решаемых управленческих задач и номенклатуре автоматизируемых процессов и функций управления;

2) составу и формам использования, воспроизводства и хранения ИР;

3) составу информационных технологий (ИТ) и прикладных платформ.

Основное назначение информационного облика ИАСУ РУ МЧС состоит, во-первых, в идентификации функций, функционального окружения и информационных потребностей пользователей; во-вторых, в идентификации стандартов, соглашений и правил взаимодействия как внутренних компонент синтезируемой ИАСУ, так и ее взаимодействия с внешними системами (МЧС России, администрация субъекта федерации); в-третьих, в идентификации прикладных платформ, необходимых для обеспечения функционирования ИАСУ РУ МЧС России. Основные компоненты информационного облика ИАСУ РУ и их взаимосвязи показаны на рис. 1.

Рис. 1. Структура информационного облика ИАСУ региональным управлением МЧС

При формировании информационного облика ИАСУ целесообразно использовать понятие функциональной подсистемы - совокупности ИР и ИТ, ориентированных на определенную прикладную платформу и обеспечивающих реализацию функций управления.

Следует также разделять ИТ на специализированные, учитывающие специфику конкретной предметной области (управление подразделениями РУ, подразделениями Управления государственного пожарного надзора и его отделами, подразделениями Управления оперативного реагирования и его отделами, подразделениями Управления гражданской защиты и его отделами и др.), и базовые.

Под прикладной платформой комплекса средств автоматизации следует понимать структурированный набор ИТ и стандартов, средств их реализации, обеспечивающий создание и использование КСА для конкретной предметной области деятельности регионального РУ МЧС.

Формирование информационного облика ИАСУ РУ МЧС должно осуществляться с использованием ряда концептуальных моделей:

1) структуры РУ МЧС;

2) информационных ресурсов ОИР РУ МЧС;

3) процесса управления подразделениями РУ МЧС и входящими в него подразделениями (должны специально разрабатываться на основе номенклатуры выполняемых функций управления в каждом органе управления РУ);

4) цикла управления;

5) функций управления, определяемые на множестве ИР и вырабатываемые для управления свойствами и состояниями объекта управления, его задачами и действиями и выработкой собственно управляющих воздействий.

Информационный облик ИАСУ РУ МЧС должен разрабатываться с учетом трех уровней представления:

1) функциональным, определяющим информационные функции системы, которые она должны выполнять для удовлетворения потребностей пользователей КС РУ МЧС;

2) системным, определяющим совместимость и взаимодействия компонент ИАСУ как между собой (внутри системы), так и с внешними системами (МЧС России, администрация субъекта Федерации);

3) техническим, определяющим структуру и основные свойства технических средств

ИАСУ.

Модель информационного облика ИАСУ РУ МЧС с использованием трехуровневого представления показана на рис. 2.

Функциональный уровень идентифицирует информационные потребности пользователей КС РУ МЧС, которые могут быть удовлетворены путем использования ОИР, включающего ИР и ИТ. Этот уровень характеризует логику построения и работы ИАСУ РУ МЧС и определяет требования к системному и техническому уровням ее реализации.

Рис. 2. Модель информационного облика ИАСУ РУ МЧС

Функциональный уровень может быть декомпозирован на ряд подуровней:

1) предназначения (целеобразования) синтезируемой ИАСУ;

2) требований к составу функциональных подсистем;

3) требований к составу ИТ формирования и использования ИР функциональных систем;

4) взаимодействия процессов управления, а также проектов моделей функциональных систем.

На первом подуровне должна быть разработана модель структуры целей и задач, возлагаемая на синтезируемую ИАСУ. Для разработки модели необходимо использовать перечень процессов и функций управления, сформированный в техническом задании (ТЗ) на систему, который подлежит автоматизации. На втором подуровне разрабатывается модель, представляющая собой перечень входящих в ИАСУ функциональных подсистем с детализацией состава ИР, используемого каждой из них на этапах цикла управления. На третьем подуровне строится модель, представляющая собой структурированное описание состава ИТ, а также основную и обеспечивающую части ИР функциональных систем. Вид такой модели, связывающей информационные технологии с информационными ресурсами, представлен на рис. 3.

ИТ формирования и использования ИР

Формирование Использование

Планирования Моделирования и проведения расчетов Ведения ситуации Контроля Представления Разборка акта управления и штатности

Информационные ресурсы

Основная часть Обеспечивающая часть

Планы Состояния Нормативы Результаты деятельности Словари Классификато ры Формы документов Структуры БД Графические обозначения

Рис. 3. Модель связи информационных технологий и информационных ресурсов

в ИАСУ

На четвертом подуровне строится модель взаимодействия функциональных систем, входящих в ИАСУ, то есть разрабатывается структурированное описание состава ИР по функциональным системам, необходимых для их взаимодействия, с указанием типов связей. При этом выделяются типы функций управления, процессов управления, функциональных систем и их частей. Это должно быть определено на стадии разработки технического задания, а на стадии эскизного проектирования должны быть определены типы задач, информационных ресурсов и информационных технологий, обеспечивающих их решение, а также типы связей между функциональными системами (стандарт IDEF).

Системный уровень должен структурировать синтезируемую ИАСУ с детализацией до составляющих ее подсистем, определять стандарты функционирования и взаимодействия подсистем, а также основные положения по совместимости ИАСУ с внешними системами. На системном уровне должны быть идентифицированы технологические стандарты, протоколы, правила и соглашения по взаимодействию основных подсистем ИАСУ РУ МЧС. Из сказанного следует, что особенностью системного уровня разработки ИАСУ является преимущественная стандартизация услуг, а не объектов. В основу системного синтеза должны быть положены модели открытых систем (ISO) и модель среды открытых систем (OSE).

На системном уровне должны быть разработаны прикладные платформы, реализующие специализированные и базовые ИТ, поддерживающие функциональные системы ( подсистемы ИАСУ). При этом ИТ реализуются с помощью:

- прикладной платформы КСА с использованием ее базовых ИТ;

- базовых ИТ, не входящих в состав прикладной платформы КСА;

- специализированных ИТ функциональных систем, включающих в свой состав отдельные базовые ИТ.

Прикладная платформа КСА органа управления любого уровня РУ МЧС должна включать стандарты формирования и доступа к ИР и услугам, стандарты и протоколы взаимодействия прикладных платформ.

На техническом уровне должны специфицироваться унифицированные аппаратно-программные средства, входящие в системный уровень, и определяться технические стандарты, правила и соглашения построения, функционирования, размещения и интеграции указанных средств. Технический уровень должен обеспечивать разработку следующих устройств:

- каналов передачи данных между абонентами КС; узлов КС;

- средств организации КС (коммутаторов и маршрутизаторов),

- средств управления КС;

- средств защиты КС.

При синтезе КСА органа управления должна разрабатываться, во-первых, функционально-техническая модель КСА, содержащая описание типовых функциональных компонент; во-вторых, комплекс моделей видов обеспечения КСА, включающий модель аппаратных средств, программного и информационно-лингвистического обеспечения и модель протоколов и служб КСА.

Декомпозиция информационного облика интегрированной АСУ по трем уровням позволяет обоснованно сформулировать требования к объекту синтеза и эффективно планировать работы на каждом этапе (шаге) разработки, в целом применительно к установленным ГОСТом стадиям проектирования АСУ (разработки аванпроекта, эскизного и технического проектирования и разработки опытного образца).

Стадия аванпроекта. На стадии разработки аванпроекта ИАСУ РУ МЧС должно осуществляться создание модели назначения системы с определением структуры целей и задач, построением модели цикла управления, обеспечивающего функционирование РУ МЧС под управлением ИАСУ. Кроме того, должно быть определено содержание типовых функций управления каждого уровня иерархии РУ, сформулированы общие требования к видам обеспечения функционирования ИАСУ.

Стадия эскизного и технического проектов. На стадии разработки эскизного и технического проектов должны реализоваться практически в полном объеме этапы формирования информационного облика ИАСУ, а также решаться вопросы моделирования режимов функционирования ИАСУ и/или ее подсистем, макетирования прикладной платформы и КСА и окончательной разработки основных видов обеспечения ИАСУ.

Стадия создания опытного образца и разработки рабочей конструкторской документации. Конечным результатом разработки технического уровня ИАСУ является разработка рабочей конструкторской документации, содержащей:

- законченное программное изделие ИАСУ, включающее программные комплексы согласно спецификации и программное обеспечение унифицированных КСА на каждом АРМ;

- спроектированное информационное обеспечение в виде согласованных совокупностей баз данных различного назначения, классификаторов, шаблонов документов и т. п.;

- спецификации АРМ, серверов и станций передачи данных различного назначения;

- комплекты протоколов взаимодействия и интеграции в сфере стандартов и руководящих указаний, программных комплексов;

- спецификации ряда унифицированных КСА, размещенных на АРМ;

- спецификации ряда интегрированных КСА в органах управления РУ и его подразделений.

Таким образом, использование трехуровневого информационного облика при синтезе ИАСУ РУ МЧС обеспечивает:

1. Унифицированный подход к разработке вопросов информационного обеспечения на всех стадиях и этапах проектирования.

2. Рассмотрение функциональных, системных и технических параметров синтезируемой ИАСУ в их взаимосвязи при ведущей роли функциональных.

3. Использование типовых проектных решений (шаблонов) при синтезе ИАСУ на основе трехуровневого информационного облика должно снижать трудоемкость разработки и ее стоимость.

Можно предположить, что применение унифицированных методов структурного анализа и СЛБЕ-технологий при синтезе ИАСУ РУ МЧС внесет новый вклад в качество и

снижение трудоемкости и стоимости проектирования в целом.

Литература

1. Антонов А.В. Проектирование систем. Обнинск: Изд-во ИАГЭ, 1996. 157 с.

2. Волкова В.Н., Денисов А. А. Основы теории систем и системного анализа. СПб.: Изд-во СПб ГПУ, 2003. 518 с.

3. Губинский А.И. Надежность и качество функционирования эргатических систем. Л.: Наука, 1982. 269 с.

4. Мачулин В.В. Основы автоматизированного синтеза математических моделей информационно-вычислительных комплексов АСУ. М.: МО СССР, 1986. 236 с.

5. Методы анализа и синтез структур управляющих систем / В.Г. Волик и [др.], отв. ред. В.Г. Волик. М.: Энергоиздат, 1988. 212 с.

6. Сахаров А. А. Принципы проектирования и использования многомерных баз данных // Системы управления базами данных. 1996. № 3. С. 44-59.

7. Система технической документации на АСУ: сборник. М.: Изд-во стандартов, 1980. 102 с.