Использование процессорного подхода при формировании критериев оценки свойств автоматизированной системы управления технологическим процессом

УДК 004.032.24

Г.М. Чуркин, Н.О. Пинюгин

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОЦЕССОРНОГО ПОДХОДА ПРИ ФОРМИРОВАНИИ КРИТЕРИЕВ ОЦЕНКИ СВОЙСТВ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ

Предлагается использовать процессорный подход, применяемый для аудита управления ИТ на предприятии, для формирования критериев оценки свойств автоматизированной системы управления технологическим процессом. Определён перечень типовых информационных процессов, формирующих управление и соответствующих функциональным признакам, выделяемых по стандарту ГОСТ 21404-85. Приводится модель системы критериев оценки свойств автоматизированной системы управления технологическим процессом.

Концепция, проектирование, задачи выбора

G.M. Churkin, N.O. Pinyugin

THE PROCESSOR APPROACH FOR ASSESSMENT CRITERIA OF AUTOMATED CONTROL SYSTEMS USED IN MANAGING TECHNOLOGICAL PROCESSES

It is proposed to use the processor to audit IT management of an enterprise, in order to the form the assessment criteria of the properties of the automated control system applied in technological processes. A list of typical information processes used in control systems and relevant to particular functional lines satisfying GOST 21404-85. The paper provides a model of the criteria for evaluating the properties of the automated control system used in technological processes.

Concept, design, choice problem

Введение. При проектировании автоматизированных систем (АС) по стандарту ГОСТ 34.601-90 должны быть проведены разработка вариантов концепции АС и выбор варианта концепции АС [1].

При формализации задачи выбора концепции АС как задачи выбора процесса принятия решения [2, 3] возникает необходимость выбора или формирования системы критериев оценки свойств АС.

Оценки качества АС являются оценками качества свойств АС. Определение свойств и показателей свойств в работах [9-19] базируется на общепринятых стандартах качества [6, 7] и комплексной модели АС, отражающей все элементы ее архитектуры [5].

В периодических материалах при рассмотрении АС как объекта исследования используют понятия: информационная система (ИС), корпоративная ИС (КИС), информационно-вычислительная система (ИВС), автоматизированная система обработки информации и управления (АСОИУ), информационно-управляющая система (ИУС), автоматизированная система управления предприятием (АСУ П), автоматизированная системы управления технологическим процессом (АСУ ТП). Все перечисленные объекты исследований, во-первых, информационные системы, во-вторых, в названии определения АС используется либо характеристика объекта автоматизации, либо характеристики реализуемых функций. Наиболее приемлемый термин для определения АС - это система, интенсивно использующая программное обеспечение (Software Intensive Systems, SIS, [4]).

При оценке качества (свойств) различных видов АС можно выделить следующие подходы:

- как система в целом [5, 8],

- через оценку её отдельных компонент [9-11],

- как оценка качества программного обеспечения [12-15],

- как оценка качества типовых процессов управления предприятия (процессорный подход) [16-19]. Оценка качества АС как системы в целом не позволяет оценить влияние каждого элемента ее

архитектуры на качество системы в целом.

При оценке качества АС через оценку её отдельных компонент либо не рассматриваются этапы жизненного цикла, либо рассматриваются не все стандартизируемые этапы жизненного цикла и компоненты архитектуры АС.

Что касается оценки качества АС как оценки качества программного обеспечения, то оценка проводится по одному компоненту инфраструктуры АС, и это не позволяет получить полную оценку качества.

Процессорный подход используется для аудита управления информационными технологиями (ИТ) на предприятии и базируется в основном на стандартах: библиотека знаний Information Technology Infrastructure Library (ITIL) [18], «Задачи информационных и смежных технологий» («Control Objectives for Information and Related Technology» (CObIT)) [17], инструкции в Microsoft Operations Framework (MOF) [19]. В России системы, реализующие эти ИТ, называют АСУ П.

Так, стандарт CObIT рассматривает типовые процессы цикла PDCA: plan-do-check-act (планируй - делай - проверяй - действуй). На языке теории автоматического управления это процессы реализации принципа формирования управляющего воздействия по отклонению [20]. При этом планирование определяет программное состояние управляемого процесса (объекта), делай - реализация программы, проверяй - контроль реализации программы, действуй - формирование управляющего воздействия для ликвидации отклонений от программы.

Типовые процессы цикла PDCA в количестве 34 шт. сгруппированы в 4 домена (сферы деятельности). Наличие этих процессов позволяет гарантировать владельцу бизнес-процесса, что система управления реализуется ИТ и может быть адекватной задачам бизнеса.

Оценка процессов проводится по девяти атрибутам процесса, определенным в ИСО/МЭК 15504-2 [21]. Шкала оценок рейтинговая.

В стандартах [17-19] уровень ИТ процессов формирования управления АСУ ТП не рассматривается.

В работе приводится перечень типовых информационных процессов, формирующих управление, и предлагается использование процессорного подхода [17] для формирования системы критериев, необходимых для формализованной постановки задачи выбора концепции АСУ ТП.

Используемые в работе термины и определения общетехнических понятий соответствуют ГОСТ 34. 003-90.

Использование процессорного подхода для оценки АСУ ТП

Регламентируемые процессы «DS12 Управление физическим оборудованием» стандарта COblT [17] включают процессы преобразования информации, которые формируют управление. Для использования процессорного подхода для оценки АСУ ТП необходимо выделить эти типовые процессы, т.е. провести декомпозицию процессов DS12 стандарта [17] по назначению информационных технологий для формирования управления. Такими процессами являются:

- получение информации,

- преобразование формы информации,

- передача информации.

- получение новой информации,

- хранение информации,

- преобразование информации в действие.

Эти процессы совпадают с функциональными признаками средств автоматизации, выделяемыми ГОСТ 21404-85 [22]:

• показание (измерение) - получение информации,

• дистанционная передача - передача информации,

• сигнализация, автоматическое регулирование; управление, вычислительные функции - получение новой информации,

• регистрация - хранение информации,

• преобразование - преобразование информации в действие.

Отсюда следует, что функциональные признаки могут быть положены в определение перечня типовых информационных процессов формирования управляющего воздействия. При этом эти процессы могут быть ручными, автоматизированными или автоматическими. Заметим, что в группах типовых процессов может оцениваться каждый процесс.

Реализация технологических процессов требует определённого уровня свойств ресурсов информационных процессов. Виды ресурсов этих процессов совпадают с видами ресурсов ИТ предприятия [17]:

Приложения - прикладные системы и ручные процедуры для обработки информации.

Информация - данные в любой форме, введенные, обработанные и выведенные информационными системами в любой используемой форме.

Инфраструктура - это технология и устройства (например, аппаратное обеспечение, операционные системы, системы управления базами данных, сетевое оборудование, мультимедиа, а также та среда, в которой все это находится и поддерживается), которые обеспечивают работу приложений.

Персонал - люди, необходимые для проведения работ этапов жизненного цикла АСУ ТП.

Оценка свойств этих ресурсов может быть нижним уровнем иерархической структуры системы

критериев.

Если ресурс имеют структурные элементы, то оценка ресурса формируется на оценках свойств этих элементов, система оценок которых также может иметь иерархическую структуру. Например, инфраструктура включает техническое обеспечение, программное обеспечение, базы данных и др., а, например, программное обеспечение включает операционные системы и прикладные программы, и оценка их свойств (оценка качества) по стандарту [14] имеет четырёхуровневую иерархическую структуру оценок (рис. 1).

Критерий оценки ресурса «Персонал» Критерий оценки ресурса «Инфраструктура» Критерий оценки ресурса «Информация» Критерий оценки ресурса «Приложение»

Критерий оценки ресурса «Персонал»

Критерий оценки ресурса «Инфраструктура»

Критерий оценки ресурса «Информация»

Критерий оценки ресурса «Приложение»

тз о о

ф СП

-1 "О о

"О о\

о н "О 0) о ф о н ф "О Е ф I

-П о Хс X

0)

а 2 Хс

О о\

0 о\ Е ф

1 I

сг

Критерий оценки ресурса «Персонал»

Критерий оценки ресурса «Инфраструктура»

Критерий оценки ресурса «Информация»

Критерий оценки ресурса «Приложение»

Критерий оценки ресурса «Персонал»

Критерий оценки ресурса «Инфраструктура»

Критерий оценки ресурса «Информация»

Критерий оценки ресурса «Приложение»

Критерий оценки ресурса «Персонал»

Критерий оценки ресурса «Инфраструктура»

Критерий оценки ресурса «Информация»

Критерий оценки ресурса «Приложение»

го о О г -п * Я1 х .2 "о о 5 СП

1 8 ~<Г Ф £

ф

1п =1 о

»-ё-ё-З 5|§И

ш 2 ^с а

ш -о § О т-, Я) ° я О! ^ О =1 -6 о СП-О ^ СП "С о н £

о

0) Ф

ф

| 8 81 г ~ х 2 ^С

ф "О

0) 0)

ф

I I

о -1 о

-е-

о тз

Е ф

ч ф

X X

о ь о

Рис. 2. Система критериев АС на этапах жизненного цикла

Для каждого элемента ресурсов оценка свойств должна проводиться либо по стандарту, как в случае программных продуктов, либо принятыми на практике метриками и шкалами метрик.

На оценках ресурсов формируется оценка типовых процессов, реализуемых при формировании управляющего воздействия.

Оценки типовых процессов позволяют формировать оценку АСУ ТП в целом.

В итоге получаем систему критериев, имеющую иерархическую структуру (рис. 1).

Определение оценок последующего уровня на оценках предыдущего можно проводить путём различных свёрток или векторной оценкой. Для уменьшения детализации оценок можно процесс оценивания начать с любого уровня критериев, для которых имеются оценки, полученные каким-либо способом.

Полученную модель системы критериев можно использовать на любой из стадий жизненного цикла, определяемых стандартом ГОСТ Р ИСО/МЭК 15288-2005 [23 ]. Из них выберем стадии: разработки, производства, применения, поддержки применения, прекращения применения и списания (рис. 2). При этом заметим, что не все нормированные ресурсы и не все свойства ресурса используются на этапах жизненного цикла. Например, на этапах «Разработка», «Производство», «Прекращения списания» ограничиваются свойствами, характеризующими затраты различного вида на создание или реализацию ресурса [10, 11].

Заключение

1. Предлагается использовать процессорный подход, используемый для аудита управления ИТ на предприятии, для формирования критериев оценки свойств автоматизированной системы управления технологическим процессом.

2. Приводится перечень типовых информационных процессов, формирующих управление и соответствующих функциональным признакам стандарта ГОСТ 21404-85.

3. Использование оценок ресурсов типовых процессов позволяет оценить вклад каждого элемента ее архитектуры на качество системы в целом.

4. Предлагаемый подход позволяет оценить элементы АСУ ТП на этапах жизненного цикла.

ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ 34.601-90. Информационные технологии. Автоматизированные системы. Стадии создания. М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1990. 21 с.

2. Чуркин Г.М. Использование комбинаторно-логических методов структурного синтеза при выборе концепции технического обеспечения автоматизированных систем // Вестник СГТУ. 2014. № 3 (76). С. 97-104.

3. Теория выбора и принятия решений / И.М. Макаров, Т.М. Виноградская, А. А. Рубчинский, В.Б. Соколов. М.: Наука, 1982. 328 с.

4. IEEE. IEEE Recommended Practice for Architectural Description of Software-Intensive Systems. Institute of Electrical and Electronics Engineers. Sept. 2000. IEEE Std 1471-2000.

5. ГОСТ 34.003-90 «Автоматизированные системы. Термины и определения». Режим доступа: http://protect.gost.ru/document.aspx?control=7&id=137473.

6. ГОСТ ИСО 9000-2011. Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь. М.: Стандартинформ, 2012. 28 с.

7. ГОСТ 15467-79. Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2009. 21 с.

8. Нибежев Х.А. Метод проектирования бортовых телекоммуникационных систем: автореф. дис. ... канд. техн. наук. М.: МГИЭиМ, 2009. 34 с.

9. Разумовский Г.В., Романенко С.А., Экало А.В. Оценка качества информационной системы на основе показателей добротности // Программные продукты и системы. 2005. № 2. С. 22-26.

10. Лобанов В.Н., Петровский А.Б. Выбор вычислительного кластера, основанный на агрегировании многих критериев // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ЭВТ. 2013. Вып. 2. С. 39-54.

11. Петровский А.Б., Лобанов В.Н. Многокритериальный выбор в пространстве признаков большой размерности: мультиметодная технология ПАКС-М // И^ус^^енный интеллект и принятие решений. 2014. Вып. 3. С. 92-104.

12. ИСО/МЭК 9126 1-4:2001. Программная инженерия. Качество продукции. Режим доступа: http://protect.gost.ru/document.aspx?control=7&id=135185.

13. Липаев В.В. Выбор и оценивание характеристик качества программных средств. Методы и стандарты. Сер. Информационные технологии. М.: СИНТЕГ, 2001. 228 с.

14. ГОСТ 28195-89. Оценка качества программных средств. Общие положения. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2001. 32 с.

15. ИСО 14598-1-6:1998-2000. Оценивание программного продукта. Ч. 1. Общий обзор. Ч. 2. Планирование и управление. Ч. 3. Процессы для разработчиков. Ч. 4. Процессы для покупателей. Ч. 5. Процессы для оценщиков. Ч. 6. Документирование и оценивание модулей. Режим доступа: http://expert.gost.ru/ID/D0C/90003.pdf.

16. ГОСТ Р ИСО МЭК 15504 Информационные технологии. Оценка процессов. Ч. 1. Концепция и словарь. Режим доступа: http://protect.gost.ru/document.aspx?control=7&id=175314.

17. COBIT: A Business Framework for the Governance and Management of Enterprise IT. Режим доступа: http://www.isaca.org/cobit/pages/default.aspx.

18. Ингланд Роб. Овладевая ITIL; пер. с англ. М.: Лайвбук, 2011. 200 с.

19. Microsoft Operations Framework. Режим доступа: http://technet.microsoft.com/en-us/library/ cc506049.aspx.

20. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления. СПб.: Профессия, 2007. 752 с.

21. ИСО/МЭК 15504-2. Информационная технология. Оценка процесса. Ч. 2. Проведение оценки. Режим доступа: http://www.gosthelp.ru/gost/gost48767.html.

22. ГОСТ 21.404-85. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах. М.: Стандартинформ, 2007. 12 с.

23. ИСО/МЭК 15288:2002. Системная инженерия. Процессы жизненного цикла систем. М.: Стандартинформ, 2006. 53 с.

Чуркин Геннадий Максимович -

доцент кафедры «Радиоэлектроника и телекоммуникации» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.

Пинюгин Никита Олегович -

студент Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.

Gennady M. Churkin -

Associate Professor, Department of Radioelectronics and Telecommunications,

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

Nikita O. Pinyugin -

Undergraduate,

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

Статья поступила в редакцию 15.02.16, принята к опубликованию 15.06.16