Развитие моделей предметной области строительной системы в процессе разработки информационной поддержки проектирования

РАЗВИТИЕ МОДЕЛЕЙ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ СТРОИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ В ПРОЦЕССЕ РАЗРАБОТКИ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

BUILDING SYSTEM SUBJECT AREA DEVELOPMENT DURING THE PROCESS OF DESIGN-CALS-SYSTEM WORK OUT

К.Ю. Лосев, Ю.Г. Лосев, A.A. Волков K.Y. Losev, Y.G. Lossev, A.A. Volkov

СТИ НИТУ МИСиС, НПЦ HT, ГОУ ВПО МГСУ

В статье представлен пример описания предметной области строительной системы на языке UML. Даны основные критерии выбора базы данных в рамках BIM-моделирования, вариант структуры интегрированной сетевой базы данных строительной системы Экодом.

The article gives an example of building system subject area description with the help of UML-language. BIM modeling data base main criteria choice is given. A variant of integrated network database of Ecodom construction system is shown.

В рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы на кафедре ПГС Старооскольского Технологического Института проводится научно-поисковая работа по теме «Технология информационной поддержки инновационной строительной системы». Предметом исследований явилась разработанная на кафедре инновационная индустриальная строительная система (СС) Экодом [3].

Для описания предметной области конструктивных решений СС Экодом выбран язык описания моделей UML [1]. Ниже представлена UML модель строительного объекта (СО).

Дальнейшая детализация предметной области может быть выполнена с помощью моделей предметной области стен, перекрытий, крыши остова и представим в виде диаграмм классов UML. В качестве примера представим структурную модель стен СС Экодом.

В процессах конкретного проектирования используются атрибуты моделей СОкрст и, соответственно, моделей СОкр* СОкрп СОкрк при пространственном моделировании в координатах 3D (BIM-технология). Моделирование по технологии BIM наполняет конкретным содержанием атрибуты классов вышеуказанных моделей. В конечном итоге можно получить конкретный экземпляр объекта СОкр. в виде информационных моделей конструктивных решений (BIM-моделей), визуальное представление которых позволит материализовать их на безбумажной основе уже в процессах технологической подготовки производства и непосредственно строительства. То есть, когда весь проектируемый СО представлен конечным множеством взаимосвязанных файлов, являющимся информационной моделью здания (BIM - Building Informational Model) [4].

1/2011

ВЕСТНИК _МГСУ

Структурная модель конструктивных решений строительного объекта СОч

Остов дома ^ саР

Гипсобетоны , м3 Приведенные показатели

Обеспечить надежность, экономичность

ССХр"-Крыша

Стеклосетка , м2 Гидро -ветро защита жесткость крыши_

Структурная модель конструкции стен - СОКр

Получение проектной документации и, в частности, рабочей документации на безбумажной основе или на бумажных носителях требует представления данных о конструктивных решениях СО в виде спецификаций.

По-существу совокупность спецификаций и пояснений по строительному объекту - и составляет интегрированную информационную модель для производственных подсистем технологии информационной поддержки СС Экодом (ИПИ-технологии). Для эффективного использования такой информационной модели её данные должны храниться в базе данных (БД) под контролем системы управления базами данных (СУБД).

Основные критерии выбора БД для управления данными о СО в рамках BIM-моделирования могут быть следующие:

1. БД должна быть доступна через интрасеть (внутреннюю сеть), когда каждый пользователь (клиент) может получить данные из БД по выделенному безопасному соединению и на основании своих полномочий.

2. БД также должна быть доступна в терминальном режиме, когда клиенту на своём компьютере не нужна локальная сеть, не нужна оболочка той или иной информационной корпоративной системы и даже наличие своего сервера. То есть подключение осуществляется напрямую к нужному серверу через Интернет. Более того, клиентам даже не нужны накопители информации на жестких дисках, достаточно, например, операционной системы (ОС) Google и порядка 2 Гбт оперативной памяти.

Необходимо учитывать следующие факторы:

1. скорость выполнения транзакций и затраты в расчете на одну транзакцию;

2. совместимость с имеющимися традиционными системами;

3. наличие средств репликации и синхронизации копий, находящихся на разных серверах;

4. наличие средств защиты и разграничения доступа;

5. наличие технологических средств тестирования и контроля хранимой и поступающей информации;

6. наличие средств разработки (для подключения возможных готовых приложений), создания приложений-клиентов, дополнительных программ и Web-страниц для глобальной сети и внутренней сети (интрасети).

Сохраняя принцип широкой распространенности выбираемой сетевой СУБД, выбор останавливается на двух: Microsoft SQL Server и Oracle. С точки зрения удобства администрирования и стоимости полной комплектации СУБД Microsoft SQL Server выглядит более предпочтительно.

Далее, такая сетевая СУБД может увеличить свой вычислительный ресурс благодаря внедрению системы распределенных вычислений [2]. Подобные распределенные СУБД, использующиеся в составах глобальных автоматизированных систем, основаны на кластерных технологиях, где вычислительный кластер - это набор компьютеров (вычислительных узлов), объединенных некоторой коммуникационной сетью.

Распределение ролей между СУБД и средствами кластеризации обеспечивается благодаря концепции Symmetrie Virtual Servers (SVS), что дает масштабируемость БД и высокую готовность к изменениям. Возможность запустить несколько виртуальных логических БД на одном сервере кластера может быть эффективной (MS SQL Server + MS CS+ SVS). Виртуальная БД представляет собой одну из логических БД, которая работает в составе кластера. Это позволяет каждому серверу кластера действовать в роли основного для одной из виртуальных БД, а также выполнять роль вторичного узла для виртуального узла, который, в свою очередь, является основным для других узлов.

1/2П11 ВЕСТНИК

_угогт_мгсу

Основные требования для распределенных СУБД:

1. хранение на разделяемых дисках исполняемых модулей, применяемых в вычислительном процессе, связанном с использованием БД (например: Master, Model, MSBD, TempDB);

2. хранение на разделяемых дисках кластера всех пользовательских БД и файлов регистрации;

3. хранение всего серверного контекста в файле регистрации ОС Windows NT;

4. хранение информации об именованных каналах которые служат в качестве места соединения с БД, а также IP-адресах, соответствующих этим именованным каналам;

5. наличие параметров файла конфигурации группы отдельных пользователей, информации о тиражировании и других действиях, согласованных между основным и резервными узлами;

6. БД и файлы регистрации должны располагаться на разделяемых дисках вне зависимости от работы виртуальной БД на основном или резервном узле;

7. согласование информации о регистрации между основным и резервирующими узлами должно происходить за счет тиражирования файла регистрации.

Общая технология работы со средствами кластеризации БД состоит в следующем. В режиме виртуальной работы клиенты обращаются к SVS. Имя SVS используется как сетевое имя Network Name и связывается с основным и резервным узлом в зависимости от того, где в данный момент размещена виртуальная БД. Эффект состоит в том, что как только на виртуальном БД возникает сбой, она тут же будет инициирована на каком-нибудь резервном узле. Кластеризация предполагает наличие логических управляющих и функциональных соединений между всеми элементами технологии кластеризации.

Ниже представлен вариант структуры интегрированной сетевой БД ПСП СС Эко-

дом.

Выбор технологии соединения, точнее протокола передачи данных: Ethernet 10/100Mbt/10Gbt; FDDI, CDDI, ATM, ESCON, HIPPI, VI, SCSI-II/III, FiberChannel для

организации соединений внутри локальной сети и между вычислительными кластерами сети (Cluster Area Network - CAN) в основном зависит от территориальной удаленности объектов кластеризации друг от друга в рамках интегрированной системы.

Головной сервер под управлением ОС Windows Server NT включает в себя оригинальную СУБД MS SQL Server, интерфейсом которой служит, например, PDM-система Лоция Плюс-(система управления данными о СО). САПР-(система автоматизированного проектирования) Autodesk Revit Suite является вторым независимым интерфейсом с собственной «закрытой» БД.

Обмен информацией между PDM БД и САПР БД через API-интерфейс

ВЕСТНИК V20!!

Клиентские компьютеры главной локальной сети под управлением ОС Windows 7 и головной сервер при использовании соответствующего программного обеспечения могут быть связаны между собой как вычислительный кластер, то есть ресурсы каждого компьютера локальной сети участвуют в параллельных распределенных вычислительных процессах

Для доступа к ресурсам головных серверов из региональных центров комплектации (РЦК) и любых других организаций, так или иначе связанных с производством Экодом должен быть создан специальный Интернет-ресурс, предоставляющий доступ к необходимым данным, хранящимся в СУБД. Например, архитектор, постоянно выезжающий к заказчикам, имеет беспроводной доступ в WWW со штатного ноутбука, и имеет возможность обратиться к базе PDM-системе РЦК через парольный доступ с сайта РЦК в объеме своих полномочий.

Как альтернативный вариант может быть рассмотрена возможность терминального доступа к серверам PDM- и CAD-систем. Однако в этом случае надо учесть, что количество терминальных сессий в случае использования проприетарных серверных ОС приобретается через отдельное лицензионное соглашение. Однако, в этом случае, головной сервер через главную локальную сеть обеспечивает к себе терминальный доступ для выбранных серверов тех локальных сетей в рамках общей сети, где исторически сложились собственные ИТ-службы с другими сетевыми ОС, другими корпоративными информационными системами (КИС), другими СУБД и, соответственно, со своими интересами, например, строительные организации, территориальные производственные базы, научно-исследовательские бюро и т.п. Их смогут удовлетворить только терминальные сессии на головном сервере главной локальной сети ОСЭ. Для терминальных клиентов не важно наличие собственной локальной сети, собственного сервера и даже наличие жестких дисков в их компьютерах - достаточно оперативной памяти (RAM) и ОС типа Google OS на их компьютерах. Это актуально для привле-

1/2П11 ВЕСТНИК

_угогт_мгсу

ченных специалистов и малых предприятий, независимых строительных бригад и т.п. Поскольку использование терминального доступа позволит всем этим организациями входить в бизнес Экодом с нулевыми вложениями в ИТ. Через терминальные сессии они получат доступ к существующим и развернутым CAD и PDM системам.

Заказчики могут выходить в WWW и далее на сайт РЦК любым удобным для них способом: телефонные линии, соты мобильной связи, выделенные кабельные линии, беспроводные соединения типа WiFi и аналогичные способы. Более того, доступ Заказчика к сайту РКЦ, в реальности, почти всегда будет сочетанием упомянутых способов на разных отрезках этого соединения.

Последующие исследования позволят определить структуру рассматриваемой БД СС Экодом и решить прикладные задачи взаимосвязи: СУБД, PDM-системы, САПР и сетевых протоколов.

Литература

1. Гради Буч, Джеймс Рамбо, Ивар Якобсон. Язык UML. Руководство пользователя. Академия Айти, М., ДМК, 2006, с 496.

2. Залещииский Б.Д., Чериихов Д.Я., Кластерная технология и живучесть глобальных автоматизированных систем. М., Финансы и статистика, 2005.

3. Лосев К.Ю. Экспериментальный индивидуальный жилой дом с применением гипсовых вяжущих // Материалы 10-й международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых докторантов и аспирантов, М., 2007, c.422-425

4. Технология информационной поддержки инновационной строительной системы. I-й этап: «Научный поиск аналогов технологий информационной поддержки (ИПИ) строительных систем (СС) и проведение оценки вариантов возможных решений для подсистемы проектирования ИПИ малоэтажного жилищного строительства СС «ЭКОДОМ». // Научно-технический отчет ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. НИТУ МИСИС, М., 2009

The literature

1. Gradi Buch, James Rambo, Ivar Yakobson. Language UML. The User's guide. Academy Ajti, M, ДМК, 2006, p 496.

2. Zaleshchinsky B. Д, Chernihov D.J., Klasternaja technology and survivability of the global automated systems. M, the Finance and statistics, 2005.

3. Losev K.J U.experimental an individual apartment house with application plaster knit-ting//Materials of 10th international interuniversity scientifically-practical conference of young scientists докторантов and post-graduate students, M, 2007,p.422-425

4. Technology of information support of innovative building system. I-й A stage: «Scientific search of analogues of technologies of information support (ИПИ) building systems and carrying out of an estimation of variants of possible decisions for a subsystem of designing of low housing construction/ Scientific and technical report The federal target program« Scientific and scientific and pedagogical shots of innovative Russia » for 2009-2013 of NITU MISIS, M, 2009

Ключевые слова: язык моделирования UML, BIM-моделирование, распределенная сетевая база данных, информационная поддержка проектирования, строительная система

Key words: UML modeling language, BIM-modeling, integrated network database, design-CALS system, construction system

e-mail авторов: it@mgsu.ru Рецензент:. В.О.Чулков доктор технических наук профессор МГАКХиС