CC BY
229
УДК 004.48 Боровский Андрей Викторович,
д. ф.-м. н., профессор кафедры информатики и кибернетики, Байкальский государственный университет экономики и права, г. Иркутск, тел. 8(9501)358-050, e-mail: andrei-borovskii@mail.ru Сачков Дмитрий Иванович, к. э. н., доцент кафедры информатики и кибернетики, Байкальский государственный университет экономики и права, г. Иркутск,
тел. 8(3952)912-800, e-mail: leninb@yandex.ru
МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ РАЗРАБОТКИ САПР ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ
A. V. Borovsky, D. I. Sachkov
METHODS AND ALGORITHMS OF DEVELOPMENT OF SAPR FOR DESIGN OF AUTOMATED PROCESS CONTROL SYSTEMS
Аннотация. В статье рассматриваются вопросы создания интеллектуальной САПР (система автоматизированного проектирования) для проектирования АСУ ТП (автоматизированная система управления технологическим процессом). САПР должна представлять собой графическое 2D-ядро, адаптированное для решения задач проектирования АСУ ТП, окруженное облаком информационного обеспечения в виде набора реляционных баз данных инженерной информации, необходимой для эффективной и безошибочной работы проектировщиков АСУ ТП. Существенной частью информационного обеспечения должны стать программы обработки информации, появляющейся на чертежах, схемах и в таблицах проектов АСУ ТП, на основе алгоритмов, принятых в данной предметной области. Система автоматизированного проектирования должна быть оснащена программами искусственного интеллекта для обработки и сортировки внешней информации и поиска ошибок в проекте.
Ключевые слова: автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП), системы автоматизированного проектирования для АСУ ТП, искусственный интеллект, реляционные базы данных, система автоматизированного проектирования (САПР), информационная поддержка САПР.
Abstract. In the article issues of creation of intellectual SAPR (System of the Automated Design) for design of industrial control system (Automated System of Management of Technological Process) are considered. SAPR has to represent graphic 2D the kernel adapted for the solution ofproblems of design of industrial control system, surrounded with an information support cloud in the form of a set of relational databases of the engineering information necessary for effective and faultless work of designers of industrial control system. Programs of the information processing appearing on drawings, schemes and tables of projects of industrial control system on the basis of the algorithms approved in this subject domain have to become essential part of information support. SAPR has to be equipped with programs of artificial intelligence for processing and sorting of external information and search of mistakes in the project.
Keywords: automated control system for technological process (ACSTP), systems of the automated design for the ACSTP, artificial intelligence, relational databases, system of the automated design (SAPR), information support of SAPR.
Введение
Магистральным направлением инновационного развития российской промышленности является повсеместная разработка и внедрение компьютерных АСУ ТП (автоматизированная система управления технологическим процессом), а также замена старых аналоговых СКУ на цифровые АСУ ТП. При этом минимизируется участие человека в технологических процессах (устраняется пресловутый «человеческий фактор»), расширяется объем и повышается качество автоматического регулирования технологического процесса, обеспечивается надежная защита оборудования от всякого рода случайностей, упрощается разбор аварийных ситуаций, повышается качество труда персонала и т. п. АСУ ТП требуется предварительно проектировать.
В данной статье рассматривается интеллектуальная САПР (система автоматизированного проектирования) для проектирования АСУ ТП. Основой такой САПР является облако информа-
ционного обеспечения в виде набора реляционных баз данных инженерной информации, необходимой для эффективной и в безошибочной работы проектировщиков АСУ ТП. Существенной частью информационного обеспечения должны стать программы обработки информации, появляющейся на чертежах, схемах и таблицах проектов АСУ ТП. Они содержат общую часть, применяемую к чертежам всех типов, и индивидуальную составляющую, применимую только для чертежей, схем и таблиц конкретного типа.
Как показала обширная практика авторского коллектива, связанная с работой в проектных и внедренческих организациях (участие в разработках и внедрениях около сотни компьютерных промышленных систем класса АСУ ТП и различных информационных систем в различных отраслях промышленности Сибирского региона), потребность в разработке информационного обеспечения для поддержки САПР исключительно высока.
ИРКУТСКИМ государственный университет путей сообщения
Имеющиеся графические программы AutoCAD, AutoCAD-electrical, «Компас», «САПР-Альфа», E-plan и др. не полностью удовлетворяют проектировщиков, так как решают только часть задач проектирования АСУ ТП и, как следствие, оставляют слишком много ручной работы. Отличительные особенности проектирования АСУ ТП Проектирование АСУ ТП обладает отличиями от проектирования машин и механизмов, зданий и сооружений.
1. Графическая часть проекта АСУ ТП состоит в основном из набора плоских (2D) чертежей и схем со своим специфическим набором графических элементов, соединенных линиями и стрелками различных типов.
2. На чертежи наносится очень большое количество буквенно-цифровых обозначений, на порядки большее, чем на схемах машин и механизмов, зданий и сооружений.
3. Проект АСУ ТП обладает табличной частью, по объему превышающей 50 % от полного количества томов проекта. Информация, содержащаяся в табличной части, сложным образом связана с той, которая наносится на чертежи.
В данной статье рассматривается разработка «интеллектуальная САПР для АСУ ТП (английская транскрипция APCS_CAD.) Такая САПР должна содержать программу управления проектами, 2D чертежную программу, реляционную базу данных, генератор выходных форм и значительный объем программ управления и обработки информации.
Методологические аспекты разработки базы данных для поддержки САПР для АСУ ТП, как и конкретное наполнение информационного обеспечения САПР раскрыты в наших работах [1-4]. Показано, что концептуально работы в сфере баз данных для САПР имеют выход на проблему искусственного интеллекта и не были реализованы ранее [5, 6].
Подход, основанный на использовании баз данных инженерной информации Результатом выполнения работы является САПР нового типа для проектирования АСУ ТП. Графическое ядро такой САПР погружено в облако баз данных инженерной информации, возникающей в конкретном проекте АСУ ТП и накапливаемой из различных проектов. Работа с САПР осуществляется из Программы общего назначения посредством специального интерфейса. Обработка инженерной информации в такой САПР осуществляется с применением технологий «искусственного интеллекта», т. е. специальных проду-
манных алгоритмов проектирования, реализующих модульный или объектно-ориентированный подход к формированию структуры АСУ ТП.
Интеллектуальная САПР для проектирования АСУ ТП позволит:
1. Сократить в три-четыре раза время на проектирование систем класса АСУ ТП.
2. Сократить количество инженерно-технического персонала, занимающегося в проектных организациях проектированием АСУ ТП.
3. Сократить до 10 раз время, уходящее на корректировки проекта АСУ ТП, проверку проекта, поиск ошибок.
4. Минимизировать количество ошибок в проекте АСУ ТП, возникающих из-за «человеческого фактора».
5. Полуавтоматически сортировать и размещать в БД внешнюю инженерную и экономическую информацию с минимальным привлечением мозговых затрат проектировщика.
6. Автоматически находить и исправлять ошибки в многочисленных кодировках и маркировках сигналов, оборудования, жил кабеля, клеммных устройств и т. п.
7. Делать подсказки проектировщику при наборе первичной информации и блокировать возможные ошибки.
8. Автоматически формировать выходные проектные формы, причем такие сложные и громоздкие, как кабельные таблицы, кабельные журналы, таблицы присоединений жил кабеля к клем-мным устройствам и т. п.
9. Автоматически формировать базу данных полевой информации для трансляции в SCADA-систему.
Разрабатываемая САПР содержит несколько программных модулей: модуль «Автокад», модуль программы общего назначения на С++, модуль базы данных Access, модуль Word, модуль взаимодействия с Автокад (макросы на VBA, VB.NET). Нами специально был выбран для осуществления работ модуль «Автокад-14», поскольку он обладает мощной и хорошо разработанной графической системой. Весь графический сервис «Автокад-14» естественно, будет доступен для пользователя.
САПР для АСУ ТП должна обладать интеллектом. САПР для АСУ ТП относится к разряду «интеллектуального обеспечения» компьютерных систем. Его разработка содержит: общесистемные решения, информационное обеспечение, математическое обеспечение, программное обеспечение, организационное обеспечение.
Информатика, вычислительная техника и управление
В разделе «Общесистемные решения» разрабатываются общая архитектура
программного обеспечения САПР, архитектура программы общего назначения, архитектура надстройки над AutoCAD.
Информационное обеспечение САПР включает разработку: общих интерфейсов, специализированных интерфейсов, информационной структуры базы данных, структуры справочной информации.
Математическое обеспечение может содержать (а) описание формул математических и логических, используемых программой, (б) алгоритмическую часть, описывающую логику работы различных модулей программного обеспечения. В случае САПР алгоритмическая часть весьма обширна. Без разработки алгоритмического обеспечения программное обеспечение САПР не может быть написано. В разделе «Алгоритмическое обеспечение» разрабатывается набор алгоритмов, на основе которых работает САПР. В их число входят следующие алгоритмы:
1. построения идентификаторов документов проекта, трактов технологической установки, полевых устройств АСУ ТП, электрических сигналов полевых устройств, других элементов АСУ ТП;
2. работы окон, встроенных в AutoCAD, и предназначенных для конструирования трактов, нанесения полевых устройств на схемы, построения электрических схем;
3. автоматического формирования рамок и штампов для документов; алгоритмы формирования специальных таблиц для схем принципиальных электрических и обработки этих таблиц;
4. обработки принципиальных электрических схем, необходимые для перехода к схемам подключения внешних проводок; алгоритмы распределения полевых устройств по шкафам управления, промежуточных клемм и контроллеров (шкафы автоматики);
5. автоматической генерации проектных документов второй группы (перечень полевых устройств, перечень сигналов ПТК, кабельные таблицы);
6. формирования справочных каталогов;
7. другие алгоритмы.
Нашим коллективом разработаны базы данных графических элементов и база данных общего назначения. Мы добавляем к обширному графическому сервису «Автокад-14» базу данных графических элементов (БДГЭ) собственной разработки, программу, управляющую этой базой.
База данных общего назначения создана в системе Access. Разработана реляционная струк-
тура таблиц и переменных этой БД. Общее число таблиц составляет 44, количество переменных достигает 280.
Следует отметить, что полных аналогов нашей разработки на рынке ПО не существует. К числу частичных аналогов можно отнести электрические САПР: AutoCAD-electrical, E-plan, «Компас», «САПР-Альфа». Возможность создания проектов автоматизации имеется в обычном AutoCAD-14 и его более ранних версиях.
Следует отметить, что все указанные САПР не раскрывают внутренних алгоритмов обработки информации, которые являются Ноу-Хау разработчиков. В этом смысле все САПРы представляются для нас не более чем «черными ящиками» с определенным спектром возможностей.
САПР - «Компас» и «САПР-Альфа» разработаны российскими программистами. Присутствуют на рынке не менее 10 лет. Все программное обеспечение, включая графическую платформу, собственной разработки. Графическая часть этих САПР беднее возможностей обычного AutoCAD-14. Возможности взаимодействия с базами данных для решения задач проектирования АСУ ТП отсутствуют.
САПР E-plan немецкой разработки. На российском рынке присутствует лет 5-6. Предна-значна для проектирования электротехнических устройств. Отличается небывалой сложностью и громоздкостью. Чрезвычайно неудобна в использовании, так как не учитывает российских приемов и методов проектирования, использующих модульный или объектно-ориентированный подход, позволяющий существенно сократить объемы и сроки проектирования. Годится только для проектировщиков с немецким менталитетом. Пакет чрезвычайно дорогой.
Системы АСУ ТП можно проектировать при помощи обычного AutoCAD-14 (или более ранних версий) американской разработки. Однако эти версии не обеспечивают модульного или объектно-ориентированного подхода при проектировании, а также выполнения принципа «однократный ввод - многократное использование введенной информации», отсутствует возможность автоматической генерации отчетов, таблиц и выходных форм. Отсутствуют справочники.
САПР AutoCAD-electrical появилась на рынке год назад. Предназначена для проектирования электротехнических устройств. Во многом копирует E-plan. Не использует большинства возможностей модульного и объектно-ориентированного проектирования АСУ ТП т. е. не специализируется в этой области.
ИРКУТСКИМ государственный университет путей сообщения
Ниже представлена табл. 1 сравнения характеристик предлагаемой разработки с аналогами (вернее, с частичными аналогами).
В качестве графического ядра САПР целесообразно выбрать систему проектирования AutoCAD. Данная система обладает мощным 2D графическим редактором с продвинутым сервисом. С другой стороны, AutoCAD является, по существу, продвинутой средой разработки, что облегчает написание собственных сервисов и подключение к стандартному полю. Наконец системой AutoCAD обладают практически все проектные институты и промышленные предприятия,
ведущие инновационную деятельность.
База данных САПР в стандартной поставке содержит параметры графических элементов, пояснения к ним, текстовые данные для штампов (не всегда). Дополнительные продукты (см., например, AutoCAD-electrical) отражают отечественные обозначения, терминологию и стандарты. В то же время на рынке практически отсутствуют продукты, реализующие распределение устройств и схем по некоторым агрегатам, шкафам, боксам и другим аналогичным устройствам. Все это приводит к отсутствию эффективных средств автоматического контроля и учета структур вложения и связи
Т а б л и ц а 1
Сравнение APCS CAD с аналогичными продуктами_
APCS AutoCAD E-plan «Ком- САПР «Альфа»
CAD пас»
Невысокая стоимость + - - - -
Защита данных + - - - -
Удобство использования + + - - -
Объем графических возможностей + + - - -
Невысокие требования к ресурсам компьютера + + - - -
Возможность вводить данные один раз + - + - -
Модульный, объектно-
ориентированный подход +
к проектированию АСУ ТП
Алгоритмы генерации +
проектных структур
Автоматическая генера-
ция выходных докумен-
тов (ведомости, перечни + - + - -
сигналов, спецификации,
кабельные таблицы и т.д.)
Справочники + - - - -
Генерация рамок и штам-
пов с автоматическим за- + - - - -
полнением штампов
Масштабируемая база
данных графических эле- + - + - -
ментов
Распределение полевых
устройств по подсисте- + - - - -
мам
Распределение полевых +
устройств по шкафам
Автоматическая генера-
ция «подвальной табли- +
цы» на схемах автомати-
зации
Информатика, вычислительная техника и управление
агрегатов. Таким образом, задача дополнения стандартных параметров элементов AutoCAD описанием их расположения и коммутации с инфраструктурой конструкции является актуальной.
Описание дополнительных параметров может быть выполнено однотипным образом и эффективно реализовано в реляционных базах данных. При этом для решения различных задач формирования таблиц может быть использован стандартный язык запросов SQL. AutoCAD предоставляет широкие возможности по доступу к табличным данным [7, 8], в том числе размещенным в базах данных [9].
Использование SQL позволяет реализовать различные запросы к данным проектирования в системе управления базами данных (СУБД). Для выбора СУБД можно использовать самые разные форматы данных. Для реализации данного проекта выбрана СУБД MS Access. Она обеспечивает обработку необходимых объемов данных для большого проекта АСУ ТП (в пределах 1000 полевых устройств). Данная СУБД широко распространена, входит в состав стандартного офисного программного обеспечения. Лежащая в ее основе технология «файл-сервер» обеспечивает хранение табличных данных и выполнение запросов к ним, а также позволяет включить базу данных в проект в виде дополнительного, бесплатного файла и избежать необходимости администрирования и сопровождения SQL-сервера.
В итоге в работе на основе технологии дополнительных баз данных могут быть реализованы трудоемкие нестандартные задачи автоматического электротехнического проектирования в рамках модульного (объектного) подхода, такие как: Построение таблиц распределения полевых устройств по шкафам АСУ ТП; Построение таблиц распределения полевых устройств по подсистемам АСУ ТП; Построение таблиц присоединения кабеля к шкафам; Построение кабельных таблиц проекта для монтажа системы; Построение кабельного журнала; Построение спецификаций проекта; Построение ведомости проекта; Построение перечней полевых устройств проекта и их сигналов; Генерация инженерных таблиц на чертежах; Предоставление справочных таблиц.
Структура реляционных баз данных, их наполнение и конкретная реализация для описываемой задачи были разработаны А.В. Боровским и В.В. Братищенко.
Для удобства использования системы автоматизированного проектирования APCS CAD В.Д. Буровым разработано программное обеспечение - фронтенд «Программа общего назначения», написанная на языке C++ с использованием библиотеки Qt [9, 10].
Преимущества выбранной технологии заключаются в следующем:
1. Технология базируется на свободном (бесплатном) ПО.
2. Язык C++ с использованием компилятора MinGW предоставляют высокую скорость работы приложения.
3. Использование библиотеки Qt предоставляет широкие возможности для проектирования и программирования современного эргономичного пользовательского интерфейса. Данная библиотека имеет все необходимые виджеты.
4. Библиотека Qt позволяет с наименьшими временными затратами разрабатывать приложения любой сложности благодаря большому набору готовых классов предоставляющих возможность работы с файловой системой, реестром, базами данных, и другими ресурсами.
5. Библиотека активно развивается, добавляются новые возможности и алгоритмы.
6. Сообщество разработчиков Qt предоставляет самую полную документацию на модули и техническую поддержку.
7. Технология не требует установленных на компьютере различных платформ, например JAVA.
8. Быстрый и удобный редактор Qt
Creator.
9. Возможность изменять системные
классы.
10. Библиотека Qt является кросс платформенной.
11. Обзор существующих сред разработки Desktop приложений.
Программа общего назначения позволяет комплексно защищать данные проекта, управлять допусками к файлам путем разграничения доступа для групп пользователей. Система позволяет создавать и редактировать в базе данных записи о проектах, документах, учетные записи пользователей, а также сотрудников, подписывающих проект, и сохранять необходимую информацию в системных каталогах. Для связи с внешними программами, входящими в состав пакета APCS CAD, создается файл для интеграции.
Для удобства администрирования учетных записей имеется таблица для прямого редактирования учетных записей, доступная только администратору системы.
Имеется встроенный модуль управления доступом к файлам. Для решения задач распределения полевых устройств по подсистемам и шкафам предусмотрены соответствующие модули, имеющие гибкий и интуитивно понятный интерфейс.
Программа общего назначения позволяет создавать шаблонные документы AutoCAD, зада-
ИРКУТСКИМ государственный университет путей сообщения
вая формат документа, а также открывать выбранные проектные файлы в среде AutoCAD.
Через программу общего назначения осуществляется доступ к базе данных, а также к программам, работающим только с базой данных.
Через программу общего назначения осуществляется доступ к модулю формирования выходной документации, отчетов САПР.
Программа отображает корпоративную графическую заставку, несущую смысл основных понятий автоматизированных систем управления технологическими процессами.
Разработка дополнений для программы AutoCAD версии 2014 возможна с использованием одной из следующих программных технологий [11-13]: Object-ARX, язык С++; Auto-LISP, язык LISP; Visual Basic for Applications (VBA); NETAPI, языки C#, VB.NET и пр.
Каждая из этих технологий имеет свои преимущества и недостатки. Использование Object-ARX позволяет писать наиболее эффективный и нетребовательный к ресурсам код. Однако, в программах на языке С++ приходится делать вручную многое, что автоматизировано в языках более высокого уровня. В результате скорость разработки и особенно отладки может неоправданно упасть. Имеет смысл использовать эту технологию в случае, когда ожидаются ресурсоемкие вычисления, например, 3D-моделирование и нестандартный анализ и обработка данных. В нашем случае такая потребность возникает при написании программы общего назначения. В то же время при взаимодействии с AutoCAD можно использовать более простые подходы.
Auto-LISP - наиболее старый механизм расширения возможностей AutoCAD [14], однако эта технология не слишком активно развивается в последнее время. В частности, с ее использованием не очень удобно разрабатывать формы и прочие механизмы пользовательского интерфейса. Также сейчас достаточно тяжело найти квалифицированных разработчиков со знанием языка LISP, что может увеличить затраты на разработку и поддержку.
Технология Visual Basic for Applications (VBA) получила широкое распространение для автоматизации AutoCAD после того, как эту же среду стала использовать компания Microsoft в своем пакете Microsoft Office. Она выгодно отличается от Object-ARX автоматическим управлением памятью, удобством создания пользовательского интерфейса и доступа к базам данных. Минусы этой технологии - наиболее низкая эффективность программного кода, а также замедлившаяся в последнее время тенденция развития этой среды как со стороны Autodesk, так и со стороны Microsoft [16].
Технология .NET, напротив, активно развивается - практически с каждой версией Windows выходят новые версии среды NETFramework, при этом сохраняется совместимость с предыдущими версиями. Удобство создания пользовательского интерфейса и доступа к базам данных только возросли по сравнению с VBA. Уникальным преимуществом этой среды является то, что одна и та же программа (именно скомпилированный код, а не исходники) может выполняться и на 32-разрядных, и на 64-разрядных версиях AutoCAD [16]. По скорости работы программы на .NET занимают промежуточное положение между VBA и С++. Учитывая, что именно пользовательский интерфейс и работа с БД критичны в нашей задаче, выбор .NET представляется наиболее разумным. Эта технология, в отличие от прочих описанных, позволяет разработчику выбирать среди нескольких языков программирования. Наиболее распространенными являются VB.NET и C#, есть менее распространенные варианты: F#, IronPython, IronRuby и прочие, но их выбор имеет смысл в довольно специфических случаях. VB.NET и C# являются практически равноценными по всем характеристикам, выбор между ними можно оставить на усмотрение разработчиков.
Одним из важных технических вопросов, которые требовалось решить для выполнения поставленной задачи, является способ постоянного хранения информации.
Основной объём информации о трактах, устройствах и т. д. целесообразно хранить в БД с точки зрения удобства доступа. Однако требуется связать эту информацию с элементами чертежа. Возможны два варианта:
1. В БД хранятся ссылки на объекты чертежа.
2. В документе AutoCAD хранится информация, позволяющая связать объекты чертежа и записи в БД.
Объекты чертежа можно однозначно определить по идентификатору - 64-разрядному целому числу. Для реализации первого варианта было бы достаточно хранить в БД идентификаторы связанных объектов. Однако, существует возможность того, что пользователь будет редактировать чертеж, не загрузив наши расширения. При этом он может, в том числе непреднамеренно, выполнить действия, меняющие идентификаторы объектов - например, вырезать фрагмент чертежа и вставить его на другую страницу.
В связи с этим более надежным представляется второй вариант: в чертеже хранится информация о том, какому элементу чертежа соответствует какая запись в БД. AutoCAD представляет два механизма хранения такой информации:
Информатика, вычислительная техника и управление
XCODE и XRECORD XCODE является более старым механизмом, не рекомендуемым для использования в новых проектах из-за ограничения на объём хранимых данных [17]. Работа с записями XRECORD несколько сложнее, чем с XDATA, но безопаснее за счет отсутствия вышеупомянутых ограничений. Дополнительно в записи XRECORD можно продублировать основную часть информации, хранящейся в БД. Это позволит избежать лишних обращений к БД во время работы с чертежом.
Генерация отчетов является важной задачей для разработчиков программного обеспечения. Существует как специализированное ПО для выполнения задач конструирования и генерации отчетов, так и утилиты и библиотеки, входящие в состав других программных средств и систем (например, в состав СУБД). Примерами таких генераторов являются: Crystal Reports; Fast Report; Gen Rep; List and Labels; Active Reports; Stimul soft Reports.
Представленные генераторы обладают широкими возможностями, в частности: большое количество различных драйверов данных; доступ к источникам разнородных данных; поддержка xml; визуальный проектировщик отчетов; эксперты и мастера; составление диаграмм и схем; настраиваемые шаблоны; мощный язык формул; экспорт в различные форматы; настраиваемые программы просмотра отчетов и многое другое.
Однако нельзя не отметить и присущие таким генераторам недостатки, в числе которых особо выделим следующие:
1. Платность. Почти все генераторы отчета являются платными программными продуктами, и их использование удорожает как разработку информационной системы, так и ее последующее использование для конечного пользователя. Бесплатные версии, как правило, обладают крайне скудным функционалом.
2. Сложность. Необходимость внедрять дополнительные библиотеки в информационную систему и/или устанавливать специализированное ПО на компьютер конечного пользователя.
3. Слабая реализация работы с «техническими» данными. Чаще всего ошибки наблюдаются при экспорте в Microsoft Word 2013, например, изменяются размеры и формат такой важной части отчета, как штампы, и т. п.
Одной из главных задач информационных систем является оперативное представление информации, необходимой для принятия решений. Вместе с тем, структура современных систем управления базами данных, на которых основаны информационные системы, ориентирована в первую очередь на компактное, защищённое и непротиворечивое хранение информации, а не на
оптимизацию произвольной выборки и представление данных. Главной проблемой становится не хранение информации, а предоставление её конечному пользователю в виде отчёта в нужном контексте.
За предоставление пользователю удобочитаемой информации в информационных системах отвечает специальный модуль - генератор отчетов. Генератор отчётов - модуль (или отдельная программа), позволяющий представить информацию в удобочитаемом структурированном виде, другими словами, сделать из данных информацию (документ, отчёт, таблицу), которую можно распечатать или сохранить в различных электронных форматах.
В совокупности все вышеперечисленные недостатки привели к решению о разработке собственного генератора, предназначенного для создания отчетов информационной системы АСУ ТП. Отчёты создаются в виде документов MS Word в соответствии с поставленными техническими заданиями: задание на формирование титульного листа проекта; задание на формирование ведомости проекта; задание на формирование перечня трактов; задание на формирование перечня оборудования; задание на формирование перечней сигналов. Другие отчеты будут разработаны в дальнейшем.
Генератор создан на основе Microsoft Visual Studio, язык Visual Basic .NET. Для подключения к данным используется технология ADO Net. Возможно подключение к различным базам данных. В связи с тем, что в АСУ ТП используется база данных Microsoft Access, все запросы создаются статично «внутри» генератора. Предусматривается создание двух версий: в качестве встраиваемой библиотеки и в виде отдельного программного продукта.
Заключение
В данной работе рассмотрены некоторые вопросы разработки интеллектуальной САПР для проектирования АСУ ТП в промышленности. На настоящий момент такой САПР, которая удовлетворяет проектировщиков во всех отношениях, не существует. Основной проблемой является отсутствие продвинутого интеллектуального обеспечения для формирования проекта АСУ ТП. Выше вскрыты основные проблемы, возникающие при создании такой САПР. К их числу относятся: разработка реляционных баз данных проектной информации, разработка математических алгоритмов проектирования АСУ ТП, дополнительный предметный сервис к графическому ядру САПР, ИТ-технологии генерации отчетных форм с использованием баз данных, разработка управляющей про-
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
граммы общего назначения. Эти вопросы освещаются в статье.
К числу дальнейших перспективных научных разработок следует отнести:
1) исследование различных вариантов технических структур АСУ ТП и их формализацию, необходимую для наилучшего применения ИТ-технологий, например, реляционных баз данных, модульного или объектно-ориентированного подхода при проектировании АСУ ТП;
2) анализ и дальнейшую разработку оптимальных алгоритмов генерации проектных структур АСУ ТП;
3) разработку задач искусственного интеллекта для поиска и препятствования ошибкам проектировщиков.
Авторы благодарят В.В. Братищенко,
A.В. Родионова, В.В. Ступина, И.Н. Милякова,
B.Д. Бурова, принимавших участие в отдельных вопросах данного исследования.
Издается при финансовой поддержке проекта «Повышение эффективности уголовного судопроизводства по делам о киберпреступлениях для обеспечения национальной безопасности», выполняемого в рамках гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых -докторов наук на 2014-2015 годы (договор № 14.Z56.14.2691 -МД).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Боровский А.В. Контроль и автоматическое управление стохастической энергоустановкой на основе нейросетевых принципов // Изв. Иркут. гос. эконом. акад. 2012. № 2. URL: http://eizvestia.isea.ru/ reader/ article.aspx?id = 12279 (дата обращения 22.04.2015).
2. Боровский А.В., Куклина А.Г. Принципы построения интеллектуальной САПР для АСУ ТП // Применение математических методов и информационных технологий в экономике : сб. ст. Вып.10. Иркутск : Изд-во БГУЭП, 2011. С.76-82.
3. Сачков Д.И., Братищенко В.В., Архипова З.В. Оценка эффективности информационно -телекоммуникационных систем на основе свободного программного обеспечения Иркутск : Изд-во БГУЭП, 2013. 150 с.
4. Сачков Д.И., Братищенко В.В., Архипова З.В. Современные информационно-телекоммуникационные технологии в управлении социально-экономическими системами. Иркутск : Изд-во БГУЭП, 2013. 196 с.
5. Чупров С.В. Информация, помехи и устойчивость финансово-экономической деятельности предприятия // Изв. Иркут. гос. эконом. акад. 2012.№ 1 (81). С. 10-14.
6. Чупров С.В. Финансовый хаос, самоорганизация и режимы с обострением производственной системы // Изв. Иркут. гос. эконом. акад. 2014. № 6 (98). С. 72-78.
7. База данных электротехнических обозначений для AutoCAD-Electrical // ИЕСофт :сайт. URL: http://www.iesoft.ru/cad-po-napravleniyam/ elektrotehnika/baza-dannyh-elektrotehnicheskih-oboznachenii-dlya-autocad-electrical (дата обращения 17.04.2016).
8. AutoCAD 2012. 6. Таблицы // Autodesk : сайт. URL: http://www.autodesk.ru/adsk/servlet/item? siteID=871736&id=18221914#link7 (дата обращения 17.04.2016).
9. Язык C++, преимущества и сравнения, краткое описание // Сplusplus : сайт. URL: http://www.cplusplus.com/info/description/. (дата обращения 17.04.2016).
10. Библиотека Qt, разделы описания URL: https://qt-project.org/doc/qt-5/overviews-main.html (дата обращения 17.04.2016).
11. Обзор Delphi URL: https://www.embarcadero.com /ru/ products/delphi (дата обращения 17.04.2016).
12.Описание среды URL: [Visual Studio http://msdn.microsoft.com/ru-ru/library/vstudio/ bb514232%28v=vs.100%29.aspx] (дата обращения 17.04.2016).
13. Список технологий для расширения возможностей AutoCAD // Autodesk : сайт. URL: http://www.autodesk.ru /adsk/ servlet/ index? id=22740301&siteID=871736 (дата обращения 17.04.2016).
14.AutoLISP // Википедия : сайт. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/AutoLISP #AutoLISP (дата обращения 17.04.2016).
15. Ограниченная поддержка VBA в новых версиях AutoCAD // Autodesk : сайт. URL: http ://knowledge.autodesk.com/ support/ autocad/troubleshooting/caas/sfdcarticles/ sfdcarticles/VBA-support-in-AutoCAD .html (дата обращения 17.04.2016).
16.Перевод программ на 64-разрядную версию AutoCAD // Autodesk : сайт. URL: http://through-the-interface.typepad. com/through_the_interface/2007/02/autocad_2008 _64.html (дата обращения 17.04.2016).
17. Сравнение механизмов хранения данных. URL: http://through-the-interface.typepad.com/ through_ the_interface/2007/04/adding_xdata_to.html. (дата обращения 17.04.2016).
