CC BY
10УДК 658.012.4:622.323(571.122)Сургутнефтегаз: 004
Затик О.С., КатричекИ.Г., Сидорова Т.Ю.
Zatik O.S., Katrichek I. G., Sidorova T. Yu.
Общая архитектура системы управления основными данными о технологическом комплексе в единой информационной системе ОАО «Сургутнефтегаз» с использованием факт-ориентированных шаблонов Gellish и решений SAP
The overall system architecture of the main data management on Technological complex in the United information system of "Surgutneftegas" by using the fact-oriented Gellish templates and SAP solutions
Целью работы является формирование в единой информационной системе предприятия целостного и достоверного представления о технологическом комплексе на всех фазах его жизненного цикла. Основные компоненты архитектуры реализованы на базе ИС «Gellish» и решений SAP, таких как SAP MDM, SAP CE, SAP PI, SAP HANA. Для создания информационной модели, независимой от модели хранения данных, адаптирована методика семантического моделирования Gellish.
The aim of this paper is formation of holistic and reliable representation of technological complex in all phases of its life cycle in the Integrated Information System of the company. The main components of architecture are implemented by using IS "Gellish" and SAP products, such as SAP MDM, SAP CE, SAP PI, SAP HANA. The semantic modeling technique Gellish was adapted for creation of the Information model, which is independent of the data storage model.
Ключевые слова: архитектура, инженерная онтология, шаблоны, интеграция данных, системоне-зависимая модель, Gellish, управление данными, решения SAP.
Key words: architecture, engineering ontology, templates, data integration, system independent model, Gellish, data management, SAP products.
Введение
В ОАО «Сургутнефтегаз» активно занимаются вопросом обеспечения качества данных о технологическом комплексе (ТК) в единой информационной системе (ЕИС). Существует проблема интеграции данных, которая заключается в несовместимости нормативно-справочной информации различных информационных систем (ИС) в части структуры производственных объектов, перечней и наименований параметров оборудования, значений основных данных по объектам ТК. Типовой ТК включает в себя стандартный или устоявшийся набор средств для выполнения заданного технологического процесса. Типовые ТК условно разделяется на иерархические уровни, различаются по классам. При большом разнообразии типов и классов объектов ТК возникает проблема семантической (смысловой) интеграции данных между ИС. Цель проекта -формирование в ЕИС целостного и достоверного представления о технологическом комплексе на всех фазах его жизненного цикла.
Актуальной задачей является разработка общей архитектуры системы управления основными данными о технологическом комплексе
(ОДоТК) в ЕИС с использованием факт-ориентированных шаблонов, ее реализация.
1. Описание предметной области.
Применение шаблонов Gellish
Проблема семантической (смысловой) интеграции данных между ИС проявляется в том, что при построении ИТ-решений отсутствует достоверная информация, описывающая структуру ТК, существуют различные толкования для схожих ТК. Это влияет на проектирование модели данных, отражение всех необходимых аспектов, взаимосвязей с другими информационными объектами при обработке данных о ТК. Коренной причиной проблемы семантической интеграции данных является несовпадение интерпретации одних и тех же производственных и технологических данных в ИС, решающих задачи разного уровня, таких как системы диспетчерского управления и сбора данных, распределенные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП), системы управления производственными процессами (АСУ 1111) и системы планирования ресурсов предприятия (АСУ РП) (рис. 1).
Вестник СурГУ. 2014. Вып. 2 (4)
ИС Общества, содержащие данные о технологическом комплексе Рис. 1. ИС Общества, содержащие данные о технологическом комплексе
Обозначенная проблема проявляется в несовпадении иерархий оборудования, различной детализации ТК в ИС (например, дерево объектов ОКО в АСУ ТП, схема базы данных в НПК Альфа, иерархия технических мест и единиц оборудования в SAP R/3), что затрудняет решение технической задачи интеграции данных. Предлагается выделение типовых технологических структур производственных объектов и создание информационной модели, независимой от модели хранения данных, применяемой в ИС. Выбран факт-ориентированный метод создания такой сис-темонезависимой модели, называемой шаблоном типового ТК. Для решения этой задачи адаптирована методика семантического моделирования Gellish уровня «Knowledge model with product structure» [1; 2] и разработана ИС «Gellish».
Шаблоны типовых ТК по технологии Gellish позволяют организовать централизованное ведение информации о ТК в единой модели данных. Применение шаблонов позволяет описывать ТК в ЕИС ОАО «Сургутнефтегаз» в соответствии с корпоративной нормативно-справочной информацией. Шаблон технологического объекта описывает:
- типовой состав ТК и размещение оборудования и сооружений, а также их место в производственном процессе;
- типовое функциональное разбиение ТК на технологические подсистемы (блоки, узлы, линии);
- типовой состав взаимосвязей используемого оборудования и сооружений, отражающих как их конструктивное соединение, так и передачу среды и энергии в соответствии с нормальным технологическим процессом;
- вариации типовой конфигурации по видам, количеству и взаимосвязям используемого оборудования;
- типовой набор количественных и качественных характеристик оборудования и сооружений, как эксплуатационных, так и паспортных, плановых и учетных, также типовые единицы измерения количественных характеристик.
Шаблоны являются иерархической структурой, вкладываемой одна в другую. Один и тот же шаблон как набор знаний о части ТК может быть неограниченно использован в качестве подшаб-лона других шаблонов.
Представление данной информации в факт-ориентированном виде позволяет в дальнейшем обрабатывать ее как человеком, так и переводить в представление, доступное для обработки в различных ИС.
2. Базовые положения архитектурного решения
В рамках управления основными данными о ТК в ЕИС используются следующие основные ИТ-решения:
- ведение справочника «Направления деятельности»;
- проектирование шаблонов типовых ТК;
- ведение основной записи объекта.
Краткое описание перечисленных ИТ-решений:
- описание шаблонов и основных записей объектов (ОЗО) осуществляется на основе факт-ориентированного подхода с применением справочников. Осуществляется централизованное хранение описания шаблонов типовых ТК и ОЗО.
Внесение изменений в описание выполняется на основе заявок, которые проходят соответствующий процесс согласования. Доставка шаблонов типовых ТК в ИС выполняется при необходимости и возможности ИС работать с факт-ориентированным описанием;
- способ ведения ОЗО - централизованный. Создание ОЗО возможно только на основе согласованного шаблона. Первичное создание объекта ТК осуществляется в хранилище ОЗО;
- на основе шаблона ТК в ИС описывается конкретный экземпляр объекта с учетом его структуры (наличие определенных узлов);
- при ведении основных данных в ИС параметры ОЗО наполняются ими без необходимости повторного ввода. Для каждого параметра, ведущегося в ИС, указывается система-первоисточник. Внесение изменений в ОЗО осуществляется только при получении данных от системы-первоисточника. Обработка ОЗО в принимающих ИС выполняется на основе модели данных, определенной для хранения ОЗО, и типовых метаданных, специфичных для ИС;
- обмен основными данными о ТК между ИС выполняется только через хранилище ОЗО. Типовые метаданные используются при обработке ОЗО (при их наличии);
- взаимодействие с хранилищем осуществляется посредством интеграционной шины предприятия (SAP PI).
Данным архитектурным решением закрепляется минимально необходимая функциональность по взаимодействию ИС в рамках управления основными данными о ТК в ЕИС в части ведения и обмена основными данными о ТК. Дополнительная функциональность по взаимодействию между перечисленными выше ИТ-решениями и другими ИТ-решениями определяется в проектной документации.
3. Архитектурное решение на базе ИС «Gellish» и решений SAP
Архитектура системы управления основными данными о ТК представлена на рис. 2. Основные ее компоненты реализованы на базе продуктов SAP.
В рамках ИТ-решения управления основными данными о ТК в ЕИС используются следующие компоненты:
- проектирование шаблонов типовых ТК и инженерной онтологии;
- управление справочными данными (справочники);
- хранение ОЗО и шаблонов типовых ТК, с типовыми метаданными;
- распространение шаблонов типовых ТК и ОЗО;
- обработка шаблонов типовых ТК и ОЗО в ИС.
Данное решение представляет собой объедение ряда компонентов, которые реализуются в рамках нескольких ИС, их взаимодействие обеспечивают соответствующие интеграционные сценарии.
Описание компонентов:
1. Компонент «Проектирование шаблонов типовых ТК и инженерной онтологии» - базовый компонент, отвечающий за формирование шаблонов типовых ТК в факт-ориентированном виде. Реализуется на основе разработанной ИС «Gellish». При отсутствии справочных данных формируются заявки на их добавление.
2. Для описания шаблонов и ОЗО используются справочные данные, которые ведутся в рамках компонента «Управление справочными данными» - важного компонента системы управления, обеспечивающего легитимизацию шаблонов ТК в масштабе всего предприятия. Он предназначен для согласования заявок на изменение шаблонов и их элементов. В данном решении задействованы следующие корпоративные справочники, ведение которых организовано централизованным способом посредством системы управления справочными данными: «Инженерные термины», «Инженерная онтология», «Отношения между инженерными терминами, элементами шаблонов типовых ТК», «Направления деятельности», «Шаблоны типовых ТК». Все перечисленные справочники, за исключением последнего, ведутся в корпоративной системе управления нормативно-справочной информацией на базе SAP MDM. Интерфейс реализован с использованием SAP CE. Для каждого типа ТК ведутся справочники, содержащие копии ОЗО верхнего уровня с идентификационными данными, полученные из системы управления ОД.
3. Компонент «Хранение ОЗО и шаблонов типовых ТК, с типовыми метаданными» - центральный компонент системы управления, обеспечивающий корректное ведение ОЗО на основе легитимных шаблонов типовых ТК. Ведение ОЗО включает в себя создание объекта, ввод его идентификационных данных и наполнение основными данными на основе информации, полученной от ИС, являющихся первоисточником этих данных. В рамках данного компонента также ведутся и хранятся системозависимые коды для сопоставления созданных экземпляров объектов в хранилище ОЗО с ОЗО ИС с целью последующего корректного внесения изменений как в основные данные, так и в описание конкретного экземпляра ТК. Инициатором оповещений всех ИС (работающих с описанием ТК) об изменении
Рис. 2. Схема общей архитектуры системы управления основными данными о ТК в ЕИС
ОЗО или данных ОЗО является хранилище ОЗО. Для функционирования данного компонента необходима реализация новой ИС «Система управления основными данными о ТК». В качестве базы данных для хранения данных могут быть использованы продукты SAP HANA или Oracle Database.
4. Компонент «Распространение шаблонов типовых ТК и ОЗО» - компонент, гарантирующий доставку шаблона типового ТК и ОЗО в различные ИС и наполнение ОЗО основными данными, ведущимися в ИС-первоисточниках. Компонент реализуется интеграционными сценариями на базе корпоративной интеграционной шины предприятия SAP PI и в системе управления основными данными о ТК (компонент 3).
5. В каждой ИС, обрабатывающей данные о ТК, реализуется компонент «Обработка шаблонов типовых ТК (при необходимости) и ОЗО в ИС». При сохранении ОЗО и данных ОЗО ИС
возвращает системозависимыи код экземпляра в хранилище ОЗО. При изменении данных ОЗО (в части идентификационных данных) в ИС последняя выполняет передачу этих значении в хранилище ОЗО.
4. Основные результаты. Перспективы
В 2012 году проработан факт-ориентированный подход Gellish (разработан прототип ИС Gellish, выполнено проектирование шаблонов типовых ТК, разработан механизм и выполнена конвертация шаблонов из формата Gellish в формат информационной системы «ОКО»), разработаны первые редакции шаблонов по энергетике и бурению (рис. 3).
В первом квартале 2013 года выработана терминология проекта, сформирован проект общей архитектуры, принято решение о реализации прототипа (рис. 4).
Рис. 3. Результаты 2012 года
Рис. 4. Результаты 2013 года 88
Вестник СурГУ. 2014. Вып. 2 (4)
Во втором квартале 2013 года зафиксирована общая архитектура системы управления основными данными о ТК (см. выше рис. 2 - схема общей архитектуры), получено заключение о реализации хранилища ОЗО на базе SAP MDM (возможно при ограничениях: нет поддержки факт-ориентированной структуры данных, нет возможности хранения истории заявок, слишком большой объем данных и др.). Разработаны и утверждены схемы бизнес-процессов проектирования шаблонов, согласования справочных данных и ведения основных данных. Разработаны положения и проектные решения. Реализован прототип по скважине и принято решение о продолжении работ в пилотной зоне «Энергетика и бурение».
В начале 2014 года принято решение о реализации хранилища ОЗО на платформе SAP HANA (SAP HANA и Oracle эквивалентны по основным физическим и функциональным характеристикам, а в части готовности инфраструктуры предприятия SAP HANA имеет более надежную инфраструктуру с готовым 3-системным, резервированным ландшафтом и отсутствием ограничений по лицензиям), запланированы работы по реализации.
В 2015 году в рамках пилотной системы управления планируется согласовать основные данные по энергообъектам и буровым установкам в ЕИС предприятия, реализовать механизм интеграции ИС через хранилище ОЗО.
Заключение
Предлагаемое архитектурное решение представляет собой архитектуру системы управления основными данными о ТК ОАО «Сургутнефтегаз», которая развивается на основе разработанных и утвержденных взаимосвязанных политик (концепций, положений, регламентов), процессов (схем бизнес-процессов) и функций (проект-
ных решений), гарантирующих достижение поставленных целей.
В качестве основного способа решения проблемы семантической интеграции данных в ЕИС предлагается выделение типовых технологических структур производственных объектов и создание информационной модели, независимой от модели хранения данных, применяемой в ИС. Выбран инновационный факт-ориентированный метод создания такой системонезависимой модели, называемой шаблоном типового ТК. Для решения этой задачи адаптирована методика семантического моделирования Gellish и разработана система проектирования шаблонов ИС «Gellish».
Основные компоненты архитектуры реализованы на базе решений SAP. Корпоративная система управления справочными данными реализована в SAP MDM, интерфейсы для согласования заявок на создание шаблонов и их элементов выполнены с помощью SAP CE, интеграционные сценарии построены на базе корпоративной интеграционной шины предприятия SAP PI, запланирована реализация системы управления основными данными о ТК (хранилище ОЗО) на платформе SAP HANA.
Базовые положения, сформулированные в рамках архитектурного решения системы управления основными данными о ТК: ведение основных данных о ТК осуществляется через хранилище ОЗО с использованием факт-ориентированных шаблонов типовых ТК, легитимных в масштабе всего предприятия; наполнение ОЗО выполняется на основе значений от ИС первоисточников; ИС, содержащим данные об оборудовании ТК, следует использовать основные данные из хранилища ОЗО.
Реализация принятого архитектурного решения позволит решить проблему семантической, смысловой интеграции данных о ТК между различными ИС ОАО «Сургутнефтегаз» и обеспечит качество данных о ТК в ЕИС предприятия.
Литература
1. Gellish. URL: http://gellish.net/index.php/semantic-modeling.html (дата обращения: 1.10.2014).
2. van Renssen A. Gellish Formal English. Definition and Application of a Universal Information Modeling Language. 2013. 243 p.
