CC BY
23
С.С.Сосинская
Роль информационных потоков в управлении университетом и уровни их визуализации
Любая система управления, или бизнес-система, согласно системному подходу, должна состоять из совокупности подсистем, или бизнес - процессов, которые, исходя из принципа целостности системы, должны рассматриваться в неразрывной связи друг с другом. В процессе жизнедеятельности бизнес - системы осуществляется выполнение определенных целей, которые определяются назначением системы управления.
Организационная структура, то есть определенным образом упорядоченная совокупность подсистем, реализующих функции управления и объединенных системой организационных связей, является основополагающим элементом системы управления любым сложным объектом, в том числе и деятельностью университета, Организационная структура управления определяется структурой управляемого объекта. Наличие в структуре университета подсистем, таких как «Обучение», «НИР», «Хозяйственное обслуживание» и ряд других, обуславливает соответствующую организацию структуры управления: она также организуется в единстве управляющих подсистем.
Для реализации функций управления необходима единая информационная система, отражающая все информационные потоки, необходимые для осуществления этих функций. Это положение является, на наш взгляд, основополагающим при разработке и моделировании системы управления.
Ясно, что построение системы управления и информационной системы является многоэтапным, итерационным процессом, но оно должно проводиться в рамках предложенного подхода.
В настоящее время в ИрГТУ решается ряд задач, которые охватывают различные стороны организационной структуры, но большинство из них, к сожалению, рассматривается как отдельные, не связанные задачи. Такой подход не может привести к созданию целостной системы управления. Необходимо сформулировать цели управления и разрабатывать систему, пользуясь различными инструментальными системами (СА$Е-средствами), помогающими общаться заказчикам и разработчикам и в наглядной форме представляющими функционирование системы управления.
Как рекомендует теория и как показывает практика, первым этапом в проектировании системы управления является рассмотрение ее бизнес-процессов и декомпозиция их до разумных пределов. Для этой цели удобно использовать СА5Е-средство BPWIN, Для описа-
ния объектной модели системы управления из множества инструментов, существующих в настоящее время, одним из наиболее продвинутых является Rational Rose.
Процесс моделирования основывается на стандарте UML (Unified Modeling Language - унифицированный язык моделирования), принятом как стандартная нотация визуального моделирования.
При визуальном моделировании на UML используются несколько видов диаграмм, каждая из которых может содержать элементы определенного типа.
Диаграммы сценариев описывают функциональность системы. На этих диаграммах показаны связи пользователей с функциями системы.
В качестве примера на рис, 1, 2 приведены главная диаграмма сценариев управления университетом и диаграмма функций учебного отдела, Рисунки носят демонстрационный характер и не претендуют на полноту.
Диаграммы классов описывают статическую структуру классов. Такими классами могут быть сущности (впоследствии отображаемые в таблицы базы данных) и элементы программ на требуемом уровне детализации (меню, формы, отчеты и, возможно, элементы управления - поля ввода, списки выбора, таблицы и т.д.).
Поведение классов, их реакция на события отображается на лиаграмме состояний.
Декомпозиция функция системы отображается в виде диаграммы последовательностей, в которой классы обмениваются сообщениями, в роли которых выступают вызовы методов.
Для моделирования процесса функционирования системы управления удобным инструментом является математический аппарат сетей Петри, которые предназначены для описания поведения системы с параллельно функционирующими асинхронными компонентами.
Сеть Петри - математическая модель дискретных динамических систем, формально представляющая собой совокупность:
множества элементов сети, называемых позициями или состояниями Р = {pj,p2,pj,...,p„};
множества элементов сети, называемых переходами Т ~ {tMs,:Jm}',
отношение инцидентности F.
Графически позиции сети обозначаются кружками, а переходы - барьерами или дугами. Если х и у -вершины и выполняется отношение xFy, то х и у образуют дугу. Каждая позиция р, Р может содержать
Рис. 1. Главная диаграмма сценариев управления университетом
Рис. 2. Диаграмма функций учебного отлела
некоторый целочисленный ресурс ц(р)>0. Вектор М = {/4, /4,.,., /лп) называют разметкой сети Петри. Отношение инцидентности ? задается в виде двух матриц
М1=||ВД ¡=1.....п |=1.....т; М2=| If2i.il | ¡=1,..,т
]=!,.. „п.
Функционирование сетей Петри состоит в изменении разметок, которое происходит в результате срабатывания переходов, моделирующих события в системе. Можно представить возможные изменения разметок сети в виде графа разметок - ориентированного графа, вершины которого - вектора разметок, а дуги - переходы сети Петри, ведущие от разметки к разметке, Этот граф является в общем случае бесконечным.
В качестве примера сети Петри для описания модели функционирования системы управления университетом рассмотрим следующий фрагмент системы: имеется множество кафедр, факультетов и специальностей факультетов; разрабатываются учебные планы специальностей, на их основе формируются рабочие планы; сохраняются данные о контингенте и графиках учебного процесса специальностей, На основе имеющейся информации происходит расчет нагрузки специальностей, штатов по специальностям и нагрузки кафедр, После расчета нагрузки могут подготавливаться заявки для составления расписания для диспетчерской и выдаваться документы о сводной нагрузке всего университета, После расчета нагрузки по ка-
федрам может составляться штатное расписание и распределяться нагрузка кафедры по преподавателям кафедры. В таблице перечислены позиции и переходы сети.
Позиции Переходы
Р1 - множество кафедр Т1 - закончено формирование факультетов
Р2 - множество факультетов Т2 - закончено формирование специальностей
Р3 - множество специальностей Т3 -закончено формирование сведений о контингенте
Р4 - множество учебных планов Т4 - закончено формирование множества учебных планов
Р5 - множество рабочих планов Т5 - закончено формирование множества графиков учебного процесса
Р6 - множество сведений о контингенте Тб- закончено формирование множества рабочих планов
Р7 - множество графиков учебного процесса Т7 - закончено создание множества сведений о нагрузке специальностей
Р8 - множество сведений о нагрузке специальностей Т8 - закончено создание множества сведений о нагрузке кафедр
Р9 - множество сведений о нагрузке кафедр Т9 - закончено создание множества сведений о штате специальностей
Рю - множество сведений о штате специальностей Тю - закончено создание множества сведений о штате специальностей
Рп - множество сведений для диспетчерской по кафедрам Tu - закончено создание штатного расписания кафедр
Р12 - сведения о нагрузке университета по кафедрам Т12 - закончено формирование множества преподавателей кафедр
Pu - штатное расписание кафедр Tu - закончено создание сведений о нагрузке преподавателей кафедр
Р14 - множество преподавателей кафедр Tu - закончено формирование кафедр
Pis - сведения о нагрузке преподавателей кафедр Т15 - закончена работа учебного отдела
Pió - множество сведений о штате кафедр
Затем следует сформировать матрицы М1 и М2.
Фрагмент сети Петри будет иметь вид, приведенный на рис. 3.
Далее можно строить граф разметок сети Петри. Для программной реализации формирования и пополнения сети Петри и построения графа разметок следует разработать программный комплекс.
Однако для пользователей системы, каковыми являются работники различных служб университета необходимы удобные средства визуализации. Они должны представлять сведения в сети подобно картам различных масштабов. Вначале, на первом уровне нужны вершины самого крупного масштаба, соответствующие отделам университета. Любую из них можно посмотреть в более мелком масштабе, увидев подсеть второго уровня (такие, как факультеты, специальности и т.д.
Ts
Рис. 3. Фрагмент сети Петри для системы управления университетом
с указанием степени их заполненности), затем можно детализировать сведения до еще более мелкого масштаба, вплоть до получения конкретных сведений по каждой самой мелкой вершине,
Следовательно, нужна программная реализация для связи представления сети Петри с запросной системой баз данных для получения указанного визуального представления в нужном масштабе. Такая работа должна вестись хорошо организованным коллективом специалистов разных уровней - пользователей, системных аналитиков, программистов.
В данной работе не поднимается вопрос о программной реализации баз данных - это могут быть распределенные данные на различных серверах с возможностью конвертирования из одного представления в другое. Клиентские приложения могут быть также реализованы с применением различных технологий - и клиент-серверной, и технологии Интернет-приложений.
Главное, чтобы постоянно выполнялась основная идея -единства логической и объектной структуры в рамках всего университета. Именно это позволит в конечном итоге получить эффективную, минимально избыточную систему управления, открытую для пользователей разных уровней в той мере, которая диктуется потребностями защиты и сохранности информации,
Библиографический список
1. Котов В.Е. Сети Петри. - М.: Наука, 1984. - 160 с,
2. Фаулер М„ Скоп К, UML. Основы. - СПб,: «Символ-Плюс», 2002. - 192 с.
3. Кватрани Т. Rational Rose 2000 и UML, Визуальное моделирование. - М,: ДМК Пресс, 2001. - 176 с.
4. Сосинская С.С., Егорова Л.А. Учебные планы как основа информационного обеспечения университета II Системный анализ в проектировании и управлении, Труды 6-й международной научно-практической конференции: Тезисы доклада, - Санкт-Петербург, 2002, - С. 56-57,
В.И.Шаманов, В.П.Суров, Г.А.Дубицкий
Помехоустойчивость каналов телеконтроля при их организации по силовым электрическим сетям
Использование силовых электрических сетей для передачи сигналов телеконтроля исключает необходимость строительства линий связи и обеспечивает большую надежность канала связи вследствие большей механической прочности силовых электросетей и более тщательного контроля их состояния по сравнению с линиями связи. Но при этом возникает проблема электромагнитной совместимости каналов связи с энергосетью.
Рельсовые линии на магистральных железных дорогах используются как для пропуска обратного тягового тока, так и для передачи сигналов телеконтроля, несущих информацию в путевые и локомотивные приемники о наличии препятствий на пути для движения поезда и расстоянии до них, о состоянии рельсовой линии и т.п. Отрезки рельсовой линии, ограниченные изолирующими стыками, вместе с передающей и приемной аппаратурой по концам этого отрезка называются рельсовыми цепями (РЦ) [1],
Рельсовая обратная тяговая сеть имеет большое индуктивное сопротивление, поэтому частоту несущего сигнала в каналах телеконтроля на участках с электрической тягой переменного тока выбирают в диапазоне ниже промышленной частоты 50 Гц. Путевые и локомотивные приемники снабжаются полосовыми фильтрами, настроенными на несущую частоту сигналов телеконтроля. Однако использование современных тиристорных преобразователей для регулирования скорости вращения тяговых электродвигателей вызывает появление в силовых цепях помех в очень широком диапазоне частот, что усложняет работу устройств телеконтроля.
Вторая проблема - взаимное влияние информационных каналов в смежных РЦ. С уменьшением сопротивления изолирующих стыков ниже величины 30 - 50 Ом растет уровень помех на путевом и локомотивном приемниках от сигналов смежной РЦ. При этом уровень мешающего сигнала от смежного информационного канала зависит не только от абсолютных значений сопротивления этих изолирующих стыков, но и от асимметрии этих сопротивлений, Под асимметрией сопротивлений здесь понимается случай, когда величины сопротивлений изолирующих стыков, разделяющих рельсовые нити одной рельсовой линии, не равны друг другу,
Для устройств автоматического контроля и мониторинга необходимо нормировать уровни предотказного состояния и отказа изолирующего стыка [2]. Решить эту задачу можно на базе теории электрических цепей [3].
Цепи обхода изолирующих стыков для тягового тока обеспечиваются дроссель-трансформаторами (ДТ), Схема замещения смежных РЦ с дроссель-трансформаторами, установленными в начале ДТН и конце ДТК рельсовых цепей, когда изолирующие стыки с сопротивлениями RCn и RCt2 разделяют питающий конец влияющей РЦ, пронумерованной цифрой 1, и релейный конец подверженной влиянию РЦ, пронумерованной цифрой 2, показана на рис. 1. Путевые ДТ представлены в виде Т-образной схемы замещения, учитывающей потери в меди и потери в стали ДТ, а также идеального трансформатора. _
