Интернет-технологии в управлении распределенными системами и на железнодорожном транспорте

Введение

Реализация проекта создания современной инфраструктуры железнодорожной отрасли является одним из приоритетных направлений развития в области информационных технологий. С появлением нового поколения компьютерных сетей, использующих технологию Интернет, информационная инфраструктура приобретает ряд принципиально новых функциональных компонентов. Это, прежде всего, ориентированные на обслуживание широкого класса пользователей системы электронной почты, средства удаленного доступа к вычислительным ресурсам, гипертекстовым базам данных и интерактивным информационным серверам. На основе этой инфраструктуры возможна реализация концепции электронной системы документооборота и проведения защищенных коммерческих транзакций, создание глобальной информационно-управляющей системы для различных отраслей промышленности, в частности, для железнодорожного транспорта страны.

Постановка задачи

С 2002 г. в МПС России, а теперь в ОАО «РЖД» идет разработка многоуровневой системы управления и обеспечения безопасности движения поездов (МС), которая должна комплексно объединить уже имеющиеся разработки и дополнить их новыми. В рамках МС создается ее информационная подсистема (АСУ МС).

Главное назначение АСУ МС - автоматизированное обеспечение соблюдения технологии работы железнодорожного транспорта (как отдельных хозяйств, так и системы управления перевозками в целом) путем сбора, обработки и анализа соответствующей информации АСУЖТ с последующим воздействием на ЖАТ и ТПС через единую комплексную систему управления локомотивом - ЕКС, объединяющую приборы УСАВП, САУТ-ЦМ, КЛУБ-У и ТСКБМ.

Содержательная часть

АСУ МС обеспечивает взаимодействие с информационными, информационно-управляющими и автоматизированными системами управления в хозяйствах: локомотивном, вагонном, путевом, электроснабжения и др.

Сбор и обработка информации происходит на вычислительных центрах регионов (дорог), отделений дорог, ИВЦ дорог и Главном вычислительном центре, где располагаются серверы баз данных, коммутационное

оборудование и другое необходимое оборудование. Управление информационными и связевыми системами осуществляет хозяйство НИС.

На ИВЦ дорог и на ГВЦ эксплуатируется большое число программных комплексов, автоматизирующих сбор информации по отдельным направлениям работы железных дорог. Взаимодействие этих систем с АСУ МС определяется необходимостью дополнения имеющейся оперативной информации справочными данными, классификаторами, НСИ и информацией, формирующейся в качестве отчетов и баз данных. К таким системам, прежде всего, относятся «Учет движения поездов» (АСОУП), «Учет вагонов» (ДИСПАРК), «Учет локомотивов» (ДИСТПС), «Интегрированная обработка маршрута машиниста» (ИОММ), «Интегрированная обработка дорожной ведомости» (ИОДВ), «Обработка замечаний машинистов» (АСУ ЗМ), мониторинг состояния здоровья машинистов и др.

Современные компьютерные технологии в настоящее время чаще всего ассоциируются с Интернет или корпоративными Интранет - сетями, такими, как железнодорожная сеть передачи данных (СПД). Наряду с аппаратными компонентами, программные приложения и протоколы межсетевого взаимодействия составляют основу сложных информационных систем. Технология их создания основывается как на базе новых аппаратных решений, так и новой концепции управления и взаимодействия между программными компонентами. Каждый такой программный компонент или модуль обеспечивает управление доступными для него информационными ресурсами, используя для этого набор собственных целевых условий и внешних задающих воздействий. Сами программные компоненты передают данные и исполняемый код алгоритмов управления по СПД с помощью стандартных средств межсетевого взаимодействия. Таким образом, в механизм управления добавляется новая возможность воздействия на состояние объекта путем передачи не самого регулирующего сигнала, а программного компонента, реализующего алгоритм управления. В результате этот компонент получает оперативные данные о состоянии объекта уже непосредственно в точке, где необходимо реализовать требуемое воздействие. При этом в алгоритме могут учитываться координирующие воздействия от других компонентов.

Управление на базе такой технологии носит ярко выраженный иерархический характер, при котором на нижнем уровне реализуется механизм управления с обратной связью и малыми задержками, а на верхнем - параметрическая оптимизация и программная координация управляющих воздействий.

С появлением СПД функции оперативного анализа данных, адаптации к изменяющимся условиям и активному обмену информацией с другими программными компонентами становятся объективно необходимыми. Статическая структура распределения информации между ограниченным набором функциональных элементов сети постоянно нарушается по мере развития сети. В условиях отсутствия жесткой структуры размещения данных и их динамического обновления пользователи сети уже не могут полностью контролировать состояние ее информационных ресурсов.

Поэтому переход от прямого манипулирования функциями программного обеспечения, когда человек инициирует все процедуры взаимодействия, к непрямому управлению в форме задания целей управления и передачи фазы их достижения интеллектуальным агентам представляется весьма привлекательным с практической точки зрения.

Одна из технических проблем на пути реализации такого подхода состоит в синтезе адекватной формы описания целей и параметров управления.

Технология программирования на базе компонентного подхода является эффективным решением для построения распределенных информационных систем. Локализация алгоритмов в точках, где обеспечивается эффективный доступ к оперативным данным, позволяет уменьшить задержки при передаче данных через сеть, а также расширить возможности по защите данных от несанкционированного использования. Информационная безопасность является критическим фактором в любых системах, основанных на передаче по сети исполняемых кодов. С этой целью: да.

• сообщения, пересылаемые между модулями кодируются;

• контролируется доступ к ресурсам.

Интернет-технология имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами удаленного вызова процедур и др. С помощью перемещения управляющей программы в точку, где локализованы необходимые ресурсы, программный модуль может взаимодействовать с ними без передачи промежуточных данных через сеть, тем самым существенно снижая требования к пропускной способности сети.

Надо отметить, что как сами компьютеры, так и компьютерные сети, интегрированные с информационными системами, это лишь средства для решения поставленных задач.

Применительно к созданию многоуровневой системы управления и обеспечения безопасности движения поездов эти задачи делятся на две группы:

• создание глобальной универсальной инфраструктуры доступа к информации, которую можно хранить и обрабатывать с помощью компьютеров;

• построение систем доступа к различным информационным ресурсам по индивидуально сформированным запросам пользователей.

Для решения первой задачи создан сайт МС. Разработка сайта МС идет в рамках проекта АСУ МС с использованием принятой в нем вертикали управления проектом. На данном этапе Интернет - технологии немыслимы без понятия web - сайт, а на сегодня более актуального - портал. Фактически, Web-сайт - это локализованное присутствие информации в глобальной сети, что подразумевает как хранение данных, так и их отображение пользователю по его запросу.

Есть три сущности работы с информацией, а именно, хранение данных (хранилище данных), их обработка (бизнес - логика) и отображение (представление, интерфейс). Любая программа обладает подобным функциональными свойствами, однако, в случае с СПД эти три сущности информационной составляющей могут быть территориально разнесены. Например, данные и логика их обработки находятся и хранятся на сервере ГВЦ в Москве, а пользовательское представление по запросу пользователя сайта МС формируется в Свердловске или любой другой точке доступа к СПД. В этом случае полностью реализована технология распределенных вычислений. Источников данных гораздо больше одного, и вычислительные центры логики находятся в разных частях страны (ИВЦ, ДЦУП), важно, что представление для конечного пользователя формируется в одной программе - на сайте МС (рис.1).

Рис. 1. Распределенная структура АСУ МС на Свердловской ж.д.

Научно-техническое направление, в рамках которого разрабатываются методы создания глобальной универсальной инфраструктуры доступа к информации по индивидуально сформированным запросам пользователей, получило название ТЕЛЕНЕТИКА (TELEcommunication NETwork and Intelligent Computer Systems - TELENETICS).

Примером задач второй группы, в которых используется расширенная трактовка понятия «информационные ресурсы», являются задачи управления динамическими объектами. В таких задачах применяются алгоритмы, ориентированные на возможность использования в цепи обратной связи информации о состоянии объекта, полученной с помощью компьютерной сети.

Идея использования компьютерной сети для доступа к данным, поступающим в процессе функционирования объекта, представляется весьма привлекательной для создания систем управления в реальном времени сложными удаленными динамическими объектами. Такие системы известны давно, но применение в качестве среды передачи данных универсальной инфраструктуры, например, сети Интранет, позволяет говорить о появлении нового класса таких систем.

Конечными целями создания сайта МС является:

• интеграция представления информации;

• синхронное обновление информации на сайте и в программных модулях (АРМ ОСА);

• создание системы интерактивного формирования отчетов;

• объединение коллектива разработчиков в единую информационную среду и др.

Решив данную задачу, головной разработчик получает оперативный контроль над всей деятельностью соисполнителей, а также имеет возможность через единый информационный источник информировать пользователей о процессах, которые происходят во всей структуре системы независимо от территориального положения ее составляющих. Это уже портал.

В дальнейшем объединение информационных ресурсов больших и маленьких компаний в рамках государства позволит точно планировать многие процессы развития страны, ее потребностей. Базисом в этом случае должны выступать отраслевые системы. Очевидные преимущества использования Интернет-технологий для оптимизации внутрикорпоративного управления рано или поздно приведут к их внедрению на предприятиях всех уровней.

Основным преимуществом использования Интранет внутри предприятия является возможность существенного снижения затрат за счет виртуализации бизнеса:

• мобильный доступ к информационным ресурсам из любой точки для пользователей и технических специалистов. Снижаются затраты на оплату стационарных рабочих мест для выездных специалистов и расходы на распространение информации среди них;

• разделение организации на несколько отделов, когда головной, выполняющий представительские функции, расположен в центральном районе, а основная работа выполняется в удаленном районе;

• управление, работа с информацией, внешние связи, поддержка компьютерной техники и т.д. третьим сторонам за счет концентрации узкоспециализированных функций в рамках одной структуры, издержки на выполнение этих функций значительно сокращаются.

Если первые два пункта в первую очередь относятся к ОАО «РЖД» в целом как крупной корпорации, то последний актуален для уровня линейных предприятий (линейного региона управления). При использовании традиционных средств информационного обмена намного труднее добиться такой же эффективности управления информацией, как при использовании технологии Интернет.

После отработки технологии начинается ее тиражирование, и последняя степень развития - это стандартизация технологического процесса и удешевление ее реализации. Это касается не только Интернет-технологий. Есть развитие технологий по вертикали управления, а есть горизонтальное развитие на каждом функциональном уровне. Но чем выше управляющий уровень, тем консервативнее становятся системы, поскольку повышается степень ответственности за результаты деятельности.

Горизонтальное технологическое развитие и, как результат, стандартизация решений приводят к упрощению и удешевлению использования тех или иных решений. Хорошим примером может служить использование интернетовских платежных систем или то, что для размещения на сайте информации о прогнозе погоды необязательно содержать собственный Гидрометцентр. Достаточно воспользоваться готовыми метеорологическими web-сервисами и только поместить соответствующий код на своем сайте. В итоге, развитие любой технологии подчиняется общим законам накопления знания, и можно ожидать, что экспансия технологий Интернет - дело времени.

Заключение

Таким образом, Интернет-технологии должны играть важную роль в информационном развитии железнодорожной отрасли.

....................................................................................................