Система информационного обеспечения (СИО) организаций промышленности как прообраз современных корпоративных информационных систем (КИС)

Системы ЦАГИ

А. Д. Смирнов, В. С. Криворученко, И. В. Криворученко

Прежде всего, следует рассмотреть ряд новых задач, решение которых оказалось возможным только в рамках отрасли в целом. К ним относится, во-первых, задача эффективной информационной связи систем автоматизации аэродинамического эксперимента в ЦАГИ и систем автоматизации проектирования летательных аппаратов ОКБ промышленности. Дело в том, что мощные измерительно-вычислительные комплексы экспериментальных установок стали выдавать значительно большее количество данных при прежней форме их представления и ориентированы они были на получение, переработку и выдачу заключения человеком. Однако увеличение объема данных потребовало применения средств ВТ и на этом этапе. Проблема ввода данных в систему автоматизации проектирования оказалась значительно сложнее, чем это представлялось на первый взгляд. Первоначальная постановка задачи согласования файлов, или создания универсального файла с данными эксперимента существенно трансформировалась. Практически еще в начале 80-х мы оказались перед проблемой создания (как бы ее сейчас назвали) корпоративной информационной системы.

Потребовалось дать теоретические обоснования для концепции информационного обеспечения автоматизации экспеpимента. На основе системного подхода и декомпозиции проблемной области на системы данных А. Д. Смирновым и В. С. Криворученко была предложена уровневая модель данных. Кроме того, потребовалось создание большого объема не только программных средств, но и различного рода сопровождающих и регламентирующих материалов, без которых этот процесс был бы невозможен.

Последовательное применение системного подхода позволило: классифицировать данные на пять подсистем (уровней).

Для летательного аппарата существует определенный набор физических (размерных) величин, определяющих его режимы полета и картину обтекания. Этот набор составляет уровень А, или (AIRCRAFT). Получение данных уровня А непосредственно в эксперименте или расчете по известным причинам затруднительно. Широко используются различные методы моделирования, основанные на теории подобия.

Согласно этой теории существует набор данных, адекватный уровню A, состоящий из безразмерных величин. Набор таких безразмерных данных, достаточный для определения требуемых аэродинамических характеристик летательного аппарата, назовем уровнем G (GENERAL). Данные уровня G, находят как расчетным, так и экспериментальным путем в результате исследования характеристик различных моделей в аэродинамических трубах.

Набор безразмерных данных, получаемых в ходе экспериментальных исследований, назовем уровнем M (MODEL). При проведении экспериментальных исследований данные уровня M определяются по некоторым физическим параметрам, описывающим обтекание модели в трубе, с помощью специальных методик, учитывающих разнообразные поправки. Связано это с невозможностью реализации в аэродинамической трубе всех требований теории подобия (равномерность и неограниченность потока, температура и т. п.).

Набор размерных данных, определенных в эксперименте, назовем уровнем W (WINDTUNNEL). Данные уровня W вычисляются по первичным цифровым сигналам, полученным от сигналов датчиков.

Совокупность зарегистрированных в процессе испытаний первичных цифровых сигналов назовем уровнем C (CONTROL).

Элемент декомпозиции системы данных представляет собой: 1) собственно выделенную структуру данных, характерную для подсистемы; 2) входные процессы, создающие выделенные структуры данных; 3)выходные процессы, их принимающие; 4) управляющие процессы; 5) механизм поддержки данных или средство реализации подсистемы данных.

На каждом уровне были выделены пять формализованных документов:

1. определения, обозначения, идентификаторы;
2. типы данных, размерности, системы координат;
3. геометрия взаимного расположения датчиков АДТ и исследуемой модели;
4. задание области определения;
5. задание области изменения.

Для передачи результатов эксперимента в виде электронных унифицированных документов на машинных носителях между ЭВМ и ОС разных типов были выбраны магнитные ленты как наиболее распространенный носитель. Впоследствии по той же причине к ним добавились и гибкие диски. Был разработан независимый от ОС формат представления данных и ПО, объединенные общей концепцией под названием «теговый метод» доступа, или «тегмед».

Он обеспечивает набор операций для переноса массивов данных из пользовательских программ на языке Фортран в блоки на магнитном носителе и обратно. Каждый массив снабжается тегом (этикеткой, признаком), который описывает тип массива, тип данных и длину массива. Информация на МЛ помещается в кодах EC. Tем самым вводится универсальный формат записи, который можно использовать для обмена информацией между любыми двумя ЭВМ. Метод доступа состоит из набора подпрограмм (п/п), написанных на языке Фортран-4, драйверов ввода/вывода для магнитного носителя и программ перекодировок. При переносе на другой класс машин изменяются только драйверы и программы перекодировок. Метод доступа адаптирован на ЭВМ типа ЕС, БЭСМ-6, PDP-11, VAX, IBM PC.

В середине 80-х в ЦАГИ был разработан и внедрен с 1.07.87 отраслевой стандарт ОСТ 102636-87, в котором были закреплены термины, определения, идентификаторы и коды, применяемые для описания результатов аэродинамического эксперимента на машинных носителях, способы их представления и набор стандартных программных средств для поддержки ОСТ. Была разработана программная поддержка стандарта для основных типов ЭВМ (ЕС, БЭСМ-6, PDP-11, VAX-780, IBM PC) и ОС, применяемых в отрасли. Программные комплексы поддержки стандарта были сданы в ОФАП (Отраслевой фонд алгоритмов и программ) и распространялись на предприятиях отрасли. Их применение позволило резко сократить (более чем на порядок) время получения экспериментальной аэродинамической информации на ЭВМ САПР предприятий отрасли по сравнению с ручным вводом с бумажных носителей. В результате проведенных работ были заложены основы перспективной безбумажной технологии поддержки информационных потоков в виде электронных документов для нужд отрасли (В.С.Криворученко, А.П.Никитин, В.Н.Змеев, Л.М.Михайлова, И.Б.Сушкевич).

Опыт практической работы по приему экспериментальных данных из объектовых систем автоматизации, их хранения, унификации и передачи на машинных носителях в САПР показал ряд принципиальных новых возможностей, связанных с переходом на безбумажную технологию. Прежде всего, это развитие отдельных систем односторонней передачи документов в отраслевую систему двунаправленного информационного обеспечения. Однако главное в обеспечении информационных потоков на машинных носителях было в том, что уже в 1985 г. произошел переход от от концепции «файла определенного формата с данными эксперимента», требовавшей параллельного использования бумажной документации, к концепции «набора формализованных электронных документов», основанной на уровневой модели данных . В число этих документов входили: «Задание на проведение эксперимента», «Задание на обработку и представление», «Результаты обработки», «Определения, обозначения и идентификаторы» и др.

Кроме того, системы передачи данных логично трансформировались в системы распределенной комплексной обработки и анализа, опирающиеся на мощную базу данных унифицированных электронных документов. Это и обусловило необходимость создания Централизованного банка данных аэродинамического эксперимента (ЦБЭАД).

Продолжая развитие средств коммуникации, к концу 80-х в ЦАГИ были разработаны и широко внедрялись интерфейсные программируемые контроллеры связные (ПКС) на базе микро-ЭВМ «Электроника-60». Они подсоединялись непосредственно к мультиплексному каналу ЕС ЭВМ и за счет программной логики достаточно легко эмулировали различные стандартные и нестандартные интерфейсные функции и протоколы взаимодействия в системах связи.

С помощью ПКС и эмуляционных программ на ЦБ ЦВС-2 еще в конце 80-х было реализовано подключение к ЕС ЭВМ: импортных графопостроителей, удаленных терминалов типа VT-100 и персональных ЭВМ в режиме дисплея ЕС-7927, рабочих станций на базе ЭВМ VAX-780, интерактивных графических терминалов для ЕС ЭВМ на базе ПЭВМ. Через модемы, телефонные сети общего пользования и ПКС было осуществлено дистанционное подключение ПЭВМ к ЕС ЭВМ ЦБ ЦВС-2, а также включение ЕС ЭВМ в общероссийские сети коммутации пакетов.

В конце 80-х годов после прекращения деятельности программы АЛМОЭКС роль идеологического и аналитического центра перешла к Координационному совету авиационных предприятий (КСАП) под руководством проф. В. Г. Микеладзе. Представителями практически всех авиационных НИИ и ОКБ были одобрены описанные выше теоретические и практические наработки, принципы построения. Началось построение отраслевой Системы информационного обеспечения (СИО).

СИО была необходима для соблюдения в рамках авиационной отрасли стандартов, централизованного контроля и управления потоками данных, без которых невозможно создание комплексных систем автоматизации проектирования. Основным компонентом СИО являлся ЦБЭАД, к которому через программный и аппаратный интерфейс соответствующей мощности обращались корпоративные пользователи, взаимодействующие в рамках проблемно-ориентированных автоматизированных систем. Их составными подсистемами в разных комбинациях являлись трубные АСНИ, системы обработки и анализа ЦБ ЦВС-2, проблемно-ориентированные и прикладные САПР в ЦАГИ и организаций отрасли.