Создание единого информационного кросс-платформенного пространства промышленного предприятия

УДК 621.9

СОЗДАНИЕ ЕДИНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО КРОСС-ПЛАТФОРМЕННОГО ПРОСТРАНСТВА ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

И.В. Гусев, С. А. Манцеров, А.Ю. Панов

Данная статья является следствием работ по развитию единого информационного пространства промышленного предприятия [1-4]. В статье рассматривается задача интеграции средств управления этапами жизненного цикла технических изделий и обеспечения доступа с разнородных устройств. Предложены пути решения проблемы интеграции разноплатформенных автоматизированных средств управления с помощью технологий «облачных вычислений»

Ключевые слова: средства управления, жизненный цикл, облачные вычисления, информационные системы

К настоящему времени уже большинство промышленных предприятий осознали, что только интегрируя свои автоматизированные системы управления в единое информационное пространство (ЕИП) можно получить наибольший эффект от их использования . Однако, большое разнообразие разнородных информационных систем на рынке, постоянное их обновление, высокая стоимость ставит перед предприятиями трудно преодолимую задачу интеграции данных систем и развития базы используемого аппаратного и программного обеспечения. Кроме того, возникают проблемы по созданию единого информационного пространства (ЕИП), не зависящего от политики производителей, поставщиков и компаний-интеграторов средств управления этапами жизненного цикла изделий (СУЭ ЖЦИ). Поэтому предлагается создать единое информационное кросс-платфоменное пространство (ЕИКП), интегрирующее информационное обеспечение СУЭ ЖЦИ и обеспечивающее доступ участников с любых разнородных систем и устройств.

Концепция интеграции информационных ресурсов предприятия давно известна и успешно применяется на практике. В частности САЬ8-технологии предполагают создание определенной интегрированной информационной среды для бизнес-процессов, в которой они реализуются наиболее эффективно, особенно для сложных и наукоемких изделий с длинным жизненным циклом.

Главная идея давно известной концепции САЬ8 заключается в обеспечение постоянной информационной поддержки изделия на протяжении всего жизненного цикла, путем использо-

Гусев Игорь Владимирович - ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова», начальник НИС, тел. 8 (831) 436-80-85 Манцеров Сергей Александрович - НГТУ, канд. техн. наук, тел. 8 (831) 436-80-85, e-mail: mca 9@nntu.nnov.ru Панов Алексей Юрьевич - НГТУ, д-р техн. наук, профессор, тел. 8 (831) 436-80-85

вания современных информационных систем, что в итоге дает начало новым технологиям. Например, использование современных систем телекоммуникаций в рамках CALS-технологий, положило начало новой концепции построения современного распределенного предприятия, так называемого “виртуального предприятия”. Интеграция распределённых автоматизированных систем для проектирования и управления в промышленности составляет основу современных CALS-технологий. [1]

Постоянный рост стоимости ресурсов и, как следствие, попыток снижения издержек производства, стал причиной географической распределенности некогда единых промышленных предприятий. В связи с этим резко возросли требования к телекоммуникационным систем, средствам обмена информацией и распределенным системам вычислений. Технология «облачных вычислений» (пер. с англ. doud computing), представляет собой развитие идеи о том, что мобильная команда справится с какой-либо задачей быстрее, чем несколько одиночек-специалистов. «Предками облаков» можно считать кластерные вычисления и grid-вычисления. Все эти технологии позволяют распределить обработку данных между несколькими машинами для того, чтобы ускорить ее выполнение и увеличить эффективность использования оборудо-вания.[3]

В связи с этим, решение задачи интеграции различных средств управления этапами жизненного цикла изделий (СУЭ ЖЦИ) посредством облачных технологий, представляется актуальной. Во время реализации данной системы анализ, расчеты и выбор способов реализации проводился исходя из дальнейшей возможности использования данной системы в образовательных целях. Но стоит отметить, что эта система вполне может быть организована и на машиностроительных предприятиях для решения реальных бизнес-задач. Основная цель создания данной системы - повышение эффективности

управления ЖЦИ и обеспечение удаленного многопользовательского защищенного доступа к ней из любой точки планеты с помощью открытых каналов передачи данных (глобальной сети Интернет).

Сама идея объединения средств управления отдельными этапами ЖЦИ не является новой (принципы организации единого информационного пространства), но в данной статье рассматривается иной подход, со своими преимуществами и недостатками. Как уже писалось ранее, главная идея заключается в применении облачных технологий, а именно в предоставлении удаленных виртуальных рабочих столов (виртуальных десктопов) с интегрированным комплексом средств управления ЖЦИ. При этом централизованное администрирование сразу всех виртуальных десктопов, которое обеспечивают технологии облачных вычислений, позволяет четко ориентировать назначение рабочих столов на управление ЖЦИ, а также быстро изменять и добавлять любые необходимые (зачастую рассчитанные на новейшие платформы) автоматизированные информационные системы.

Современные промышленные предприятия широко используют информационные технологии в своей работе, но, как правило, вычислительные ресурсы имеющегося оборудования используются не полностью, программные средства на рабочих станциях дублируются, существуют трудности в управлении, а также тратится большое количество временных, материальных и трудовых ресурсов на поддержание работы всей ИТ-ифраструктуры и её обновление. Облачные вычисления имеют потенциал, обеспечивающий возможность устранения вышеуказанных недостатков.

Еще одним немаловажным преимуществом использования данной системы интегрированных СУЭ ЖЦИ является возможность одновременной работы автоматизированных систем, разработанных для использования как под определенными аппаратными платформами, так и под различными программными средами. (например в среде операционной системы (ОС) Linux, так и в среде ОС Windows компании Microsoft). Данное преимущество является очень важным уже сейчас и будет еще более значимым в будущем, т.к. наблюдается тенденция появления уникальных Linux-приложений, а также бесплатных аналогов востребованных Windows-приложений, созданных для запуска в среде операционных систем Linux. Свободное программное обеспечение (СПО), к которому относится и ОС Linux, позволяет решить вопросы безопасного и эффективного использования

информационно-коммуникационных технологий, поэтому его поддержка выходит на первое место в приоритетах промышленных предприятий РФ. С другой стороны, существует огромное количество современных информационных систем работающих исключительно в среде Windows. По этой причине сочетание ПО для Windows и Linux является целесообразным и актуальным.

Возможность использования информационных систем работающих на других платформах (как программных, так и аппаратных), также может быть обеспечена. Особенно это актуально для стремительно развивающегося, в настоящее время, рынка мобильных устройств. Особенности работы «виртуальных предприятий» предполагают высокую степень мобильности сотрудников, т.е. частые географические перемещения. Поэтому весьма востребован «мобильный» режим работы, когда пользователь может работать с привычным виртуальным рабочим столом, находясь далеко от местонахождения ИТ-инфраструктуры предприятия. С другой стороны, производительность современных устройств неудовлетворяет системным требованиям производителей автоматизированных систем, таких как CAD/CAM/CAE-системы. Используя облачные технологии можно обеспечить доступ с мобильных устройств, работающих на любой современной платформе(iOS компании Apple, Android компании Google, Windows mobile корпорации Microsoft и множество др.), к СУЭ ЖЦИ используя открытые беспроводные каналы передачи данных, к примеру Интернет. Концепция BYOD-устройств («принеси свое устройство») позволяет существенно снизить затраты компаний на ИТ-инфраструктуру.

Однако, переход на модель «мобильного» режима работы требует формирования и четкого соблюдения строгой политики информационной безопасности для того, чтобы удаленный доступ сотрудников к корпоративной информационной среде не превратился в неконтролируемый доступ извне.

Данная задача была реализована на базе высокопроизводительного сервера с характеристиками, необходимыми и достаточными для одновременной работы определенного количества удаленных пользователей.

В основе предоставления данного сервиса лежит СПО решение от компании Ulteo «Open Virtual Desktop» (Ulteo OVD). Ulteo OVD представляет собой бесплатное средство предоставления приложений и виртуальных рабочих столов. Данная система позволяет пользователям

при помощи интернета, из обычного веббраузера, запускать приложения, размещенные на Linux и Windows серверах. Ulteo OVD не является полностью самостоятельным решением, оно интегрируется в операционную систему Linux, а также использует для своей работы другие программные средства и операционные системы. По этой причине для обеспечения работы Ulteo OVD было проделано множество предварительных действий. Рассмотрим последовательно основные этапы.

Поскольку для предоставления Windows и Linux приложений требовалось наличие как минимум двух серверов (на базе ОС Windows и Linux), изначально необходимо было определиться, каким образом разделить вычислительные ресурсы одного физического сервера на, как минимум, две части. Для этого была использована технология виртуализации. Данная технология позволила искусственно разделить ресурсы реальной физической машины на некоторые программные абстракции, виртуальные вычислительные машины. Для организации виртуальных машин (ВМ) необходимо использовать так называемый гипервизор. Гипервизор предоставляет собой программное средство, организующее виртуальную аппаратную инфраструктуру и обеспечивающее связь между ним и аппаратным обеспечением реальной физической машины. Операционная система, на базе которой работает гипервизор, является ведущей, а ОС виртуальных машин - гостевой. Каждая гостевая ОС использует ВМ вместо реального оборудования. В качестве ведущей ОС была выбрана операционная система Microsoft Windows Server. В состав данной операционной системы входит гипервизор Microsoft Hyper-V , который и был использован для создания ВМ.

Как уже было сказано ранее, система предоставления виртуальных рабочих столов и приложений Ulteo OVD работает на основе ОС Linux. По этой причине была создана ВМ с операционной системой Ubuntu Server . Данная ОС является серверной, а также входит в список гостевых ОС, которые могут быть установлены на ВМ Hyper-V.

На следующем этапе реализации были установлены все необходимые для работы Ulteo OVD системы и средства (среда разработки php, СУБД MySQL, веб-сервер Apache и другие).

После успешной установки Ulteo OVD, виртуальная машина, на основе которой и работает данная система, автоматически была зарегистрирована в качестве сервера приложений Linux. Для возможности использования приложений Windows на Windows Server было уста-

новлено специальное программное обеспечение компании Ulteo, которое позволило организовать взаимодействие Ulteo OVD и Windows Server. Кроме того, на Windows Server были активированы и настроены все необходимые службы, позволяющие пользователям одновременно и удаленно пользоваться приложениями.

В результате всех вышеуказанных действий система Ulteo OVD получила доступ к серверу приложений Linux и серверу приложений Windows.

Управление системой Ulteo OVD является достаточно простым. Для предоставления всех необходимых приложений конечным пользователям достаточно создать этих пользователей, а также предоставить им доступ к определенным приложениям ОС Linux и Windows. Все действия по настройке и предоставления доступа в Ulteo OVD производятся в административной среде, которая открывается через веб-браузер.

В качестве средств управления этапами ЖЦИ на сервер приложений Windows были установлены следующие программные продукты:

- T-FLEX CAD компании «Топ Системы» (представляет собой систему конструкторского проектирования CAD, а также систему расчетов и инженерного анализа CAE);

- FreeMill корпорации «MecSoft» (система подготовки технологического процесса производства CAM);

- ТехноПро корпорации "Вектор-Альянс" (средство проектирования технологических процессов CAPP);

- T-FLEX DOCs компании «Топ Системы» (система управления данными об изделиях PDM).

Для установки вышеуказанных программ были также предварительно установлены и настроены все необходимые для их работы программные средства (.NET Framework 4, СУБД Microsoft SQL Server и другие).

На сервере приложений ОС Linux был установлен комплект офисных приложений OpenOffice, а также иные вспомогательные средства работы (графический редактор GIMP, файловый менеджер, архиватор, антивирус и другие).

Кроме вышеуказанных систем были также установлены средство совместной работы eGroupWare и система управления ресурсами предприятия (ERP) OpenERP, которые относятся к категории СПО. Данные системы были инсталлированы на отдельный сервер, представляющий собой ВМ с гостевой операционной системой Ubuntu Server. Стоит также отметить, что средство eGroupWare и система OpenERP

выполнены в виде веб-порталов. Изолированность этих систем, а также возможность доступа к ним через веб-браузер позволяет использовать данные программные продукты независимо от созданных виртуальных рабочих столов. Был разработан корпоративный веб-портал, с обязательной аутентификацией пользователей и контролем прав доступа к ресурсам. Такая организация обусловлена задачей эффективного использования ресурсов физического сервера, поскольку предполагается, что не все пользователи будут пользоваться остальными вышеперечисленными средствами управления этапами ЖЦИ.

Рис. 1. Схема функционирования ведущей операционной системы

На рис. 1 представлена схема, на которой видно какие программные системы и средства функционируют на базе ведущей ОС.

Рис. 2. Схема функционирования гостевой операционной системы

На рис. 2 и рис. 3 изображены системы и средства, работающие на базе гостевых операционных систем, которые в свою очередь инсталлированы на ВМ.

Рис. 3. Схема интеграции СУЭ ЖЦИ посредством облачных технологий

Подводя итог, следует отметить, что спроектированная система СУЭ ЖЦИ, несомненно, способна повысить эффективность управления этапами ЖЦИ, сократить издержки, а также предоставить ряд уникальных возможностей, таких как мобильность, независимость от типа пользовательского устройства, возможность одновременной работы в приложениях рассчитанных . Одной из самых важных отличительных особенностей является гибкость системы (вследствие модульной структуры). По мере совершенствования технологий и появления новых программных продуктов данная система СУЭ ЖЦИ может быть легко модифицирована, дополнена какими-либо компонентами. Это позволит не только более быстро и качественно управлять этапами ЖЦИ, но и применять самые последние достижения науки и техники как для управления ЖЦИ, так и для решения других задач. Стоит предположить, что развитие каналов передачи данных, а также программных средств, необходимых для организации данной системы СУЭ ЖЦИ, в ближайшем будущем может послужить причиной повсеместного использования аналогичной системы на различных предприятиях, включая предприятия машиностроительного профиля.

1. Создание единого информационного пространства машиностроительного предприятия на основе облачных технологий [Текст] / А. В. Волгин, И. В. Гусев, С. В. Куликов С. А. Манцеров, А. Ю. Панов // Вестник Воронежского государственного технического университета. -2012. - Т. 8. - № 6. - С. 44-47

2. Манцеров, С.А. Создание баз данных объектов машиностроения на основе формул функциональной систематики [Текст] / С. А. Манцеров // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2007. - Т. 3. - № 11. - С. 171-176.

3. Кузнецов С.В., Манцеров С.А., Панов А.Ю., Смирнов Д.А. Создание единого информационного пространства жизненного цикла продукции машиностроительного кластера на основе принципов СЛЬ8- технологий // Управление жизненным циклом сложных инженерных объектов на стадии эксплуатации / ОАО НИАЭП, Н.Новгород, №4, 2011. С. 88-95

4. Манцеров, С. А. Структурная систематика единого информационного пространства машиностроительного кластера [Текст] / С. А. Манцеров, А. Ю. Панов // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2008. - Т. 4. - № 1. - С. 37-42.

Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

CREATING A SINGLE CROSS-PLATFORM INFORMATION SPACE INDUSTRIAL

ENTERPRISES

I.V. Gusev, S.A. Mantse^v, A.U. Panov

This article is the development of work on the development of a common information space of the industrial enterprise [1-4] In this paper we consider the integration of the stages of the life cycle management of technical products and providing access to heterogeneous devices. The ways of solving the problems of integration raznoplatformennyh automated management tools through technology "cloud computing"

Key words: management, life cycle, cloud computing, information systems