CC BY
0
УДК 004.052
ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТРУКТУРНОГО ПОДХОДА ПРИ РАЗРАБОТКЕ НАДЕЖНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Д. В. Рогова*, А.Г. Суворов Научный руководитель - Е.В. Су гак
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: dasha_28_05@mail.ru
В статье рассматриваются проблемы архитектуры программного обеспечения автоматизированных систем управления. Проведен анализ структурного подхода с использование математического аппарата, основной задачей которого является сокращение ошибок в программах путем их локализации и повышение надежности разрабатываемой системы в целом.
Ключевые слова: надежность, отказ, показатель надежности, наработка на отказ, структурный подход
FEATURES OF USING A STRUCTURAL APPROACH IN DEVELOPING RELIABLE
SOFTWARE
D. V. Rogova, A. G. Suvorov Scientific supervisor - E.V. Sugak
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: dasha_28_05@mail.ru
The article discusses with the problems of software architecture for automated control systems. The analysis of the structural approach is carried out using a mathematical apparatus, the main task of which is to reduce errors in programs by their localization and to increase the reliability of the system being developed as a whole.
Keywords: reliability, renouncement reliability, indicator, mean time between failures, structural approach
В настоящее время современная тенденция к расширению сферы работ по автоматизации технологических процессов (ТП) относится как к отраслям промышленности с дискретным характером производства, так и, в огромной мере, к аэрокосмической отрасли и ракетостроении. Успехи разработок и промышленного выпуска средств микропроцессорной вычислительной техники создают прочную основу для проектирования и внедрения автоматизированных систем управления (АСУ) ТП с высокими показателями эргономичности и надежности. Вычислительные комплексы завоевали прочные позиции в системах автоматизации производств и технологических процессов, их интенсивное развитие диктуется постоянно растущими потребностями общества в решении все более сложных задач. Прогресс в развитии науки и технике повышает актуальность развития технологий разработки программных средств [1].
Целью работы является исследование структурного подхода с применением математического аппарата для повешения отказоустойчивости архитектуры программного обеспечения АСУ ТП.
Секция «Информационно-управляющие системы»
Для формирования гарантоспособной программной архитектуры АСУ ТП большое значение имеют также время отклика (время реакции программ на внешние события), время рестарта (продолжительность повторного запуска программ), затраты времени на защиту данных.
В связи с изложенным появилась настоятельная потребность в разработке эффективной системы формирования гарантоспособных программных архитектур АСУ ТП, позволяющей с учетом надежностных характеристик осуществлять синтез, анализ, коррекцию программных архитектур, учитывать эти факторы в составе интерактивных средств экспресс-анализа, ориентированных на специалистов предметной области.
Расширение фронта работ в этой области привело к разработке ряда методов проектирования и к появлению множества средств для автоматизации отдельных технологических операций создания архитектуры программного обеспечения (ПО). Причем, средствами автоматизации необходимо обеспечить весь жизненный цикл программного средства, начиная с формирования исходных требований и кончая завершением промышленного производства и эксплуатацией.
В результате внедрения прогрессивных современных технологий возможно повышение производительности труда и заметное сокращение сроков создания сложных комплексов программ АСУ ТП. Важное значение имеют надежность и обеспечение высокого качества программ. Рост возможностей программ приводит к быстрому увеличению объемов разработок, широте их применения, а также к возрастанию важности выполняемых ими функций в системе [2].
Использование вычислительных систем приобретает особое значение, при длительной эксплуатации в условиях экстремальных нагрузок, а также в областях, где ошибки могут привести к таким последствиям, как опасность для жизни человека или большие материальные потери. Характеристики программ влияют на экономические показатели предприятий и отраслей, так как все больше изменяют технологический и технический уровни производства средств автоматизации. Одной из основных сложностей при производстве ПО является проблема создания надежного и высокоэффективного ПО. Одним из перспективных путей их решения является реализация детально регламентированного технологического процесса. При этом необходимый уровень регламентации может быть достигнут в результате структурного подхода к обеспечению заданных характеристик надежности создаваемых программ на различных стадиях жизненного цикла ПО.
Среди основных направлений повышения надёжности архитектуры ПО наиболее перспективным является разработка методов предотвращения как самих ошибок, так и условий для их возникновения, в процессе проектирования ПО одним из таких решений является структурный подход [3].
Структурный подход - это методология анализа и уточнения знаний применительно к объекту путём последовательной, иерархической детализации его составляющих. Он опирается на декомпозицию объектов по тем или иным признакам, на упорядочение входящих компонентов, организацию рациональных связей, применение модульно-иерархической структуры объекта. Конкретная реализация и содержание структурного подхода определяются принадлежностью проектируемого объекта к той или иной области и спецификации этой области.
Суть структурного подхода - это сокращение ошибок в программах путем их локализации, уменьшение трудоемкости их выявления и исправления за счёт четких и упорядоченных структур и связей комплекса программ, структурная организация процессов проектирования и разработки всех компонентов комплекса.
Так, при создании радиоэлектронной аппаратуры структурный подход опирается на широко развитые автоматизированные методы конструирования различных компонентов, организацию четких и определенный связей между частями аппаратуры, обеспечение
автономности и максимальной зависимости каждого компонента [4, 5]. Процесс создания программных средств, в отличие от аппаратуры, методически развит в целом значительно слабее, а применительно к методологии создания АСУ ТП появляются дополнительные проблемы, связанные с тем, что подобные системы имеют большое число связанных между собой компонентов, а также зависимости компонентов друг от друга делают возможным распространение сбоя от компонента, в котором произошёл, к другим компонентам.
В данной работе рассмотрен подход позволяющий сократить ошибки в программном обеспечении. На основе рассмотренного подхода возможно формирование высоконадежной, отказоустойчивой архитектуры ПО АСУ ТП с применением комплекса математических модулей, учитывающих сложные взаимосвязи компонентов многоуровневой архитектуры и отражающий надежностный фактор ПО при однофункциональном и многофункциональном исполнения системы управления.
Библиографические ссылки
1. Мартишин С.А., Симонов В.Л., Храпченко М.В. Основы теории надежности информационных систем. М.: ИД «ФОРУМ», 2019. 256 с.
2. Гусеница Я. Н. Обобщенная модель потока разнотипных программных ошибок для оценивания надежности программного обеспечения //Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли, 2015. Т. 7. №. 5. С. 18-23.
3. Сугак Е.В., Кучин А.Г., Бельская Е.Н. Надежность технических систем и техногенный риск. Красноярск: Сиб. гос. аэрокосмичес. ун-т., 2013. 436 с.
4. Федоров Ю.Н. Справочник инженера по АСУТП: Проектирование и разработка: учеб.-практич. пособие. М.: Инфра-Инженерия, 2008. 928 с.
5. Окладникова Е.Н., Сугак Е.В. Управление техническим состоянием потенциально опасных объектов //Системы управления и информационные технологии, 2009, Т. 35. № 1-1. С. 192-196.
© Рогова Д. В., Суворов А.Г., 2021
