енергопостачальних організацій
Асп. Калінкін А.Ю., проф. Арунянц Г.Г.
Кафедра інформаційних систем в економіці.
Північно-Кавказький державний технологічний університет
На основі аналізу тенденцій та особливостей розвитку системи державного регулювання енергетики, основних концепцій побудови, особливостей функціонування багаторівневих АСУ були сформульовані основні принципи, покладені в основу при розробці АСУ діяльності природних монополій (ENERGY-SR), здійснюваної в РЕК РСО-Аланія *:
Відносна незалежність підсистем;
Еволюційність підсистем і системи в цілому;
Оперативність взаємодії «система - користувач»;
Універсальність системи для груп, споріднених за характером роботи об'єктів.
Все це дозволило зробити висновок, що основний напрям розвитку багаторівневої АСУ ENERGY-SR повинно полягати в підвищенні її надійності і універсальності при вирішенні задач певного класу:
створення та об'єднання ресурсів управління;
розробка розвиненою і легкомодіфіціруемой інформаційної бази системи;
розробка зручних для використання коштів взаємообміну користувача з системою.
Під ресурсами управління тут розуміються всілякі модулі й підсистеми комплексу, об'єднання яких направлено на освіту множин, в межах яких ресурси логічно пов'язані релевантними відносинами між модулями і підсистемами, а також між системою і користувачем.
Серед компонентів середнього рівня АСУ ENERGY-SR особливе місце займає програмний комплекс Q-1.KA (розрахунку тарифу на теплову енергію для енергопостачальних організацій регіону).
Основними функціями (завданнями) програмного комплексу Q-1.KA є:
1. Автоматизація проведення розрахунків теплових навантажень, теплових втрат, витрат всіх видів сировинних складових для виробництва тепла, розрахунок всіх необхідних економічних показників діяльності енергопостачальних організацій та представлення отриманих результатів у вигляді сукупності вихідних форм.
2. Ведення складноструктурованих багатокомпонентної інформаційної бази, яка передбачає можливі структурні зміни безпосередньо в процесі роботи комплексу в залежності від розв'язуваних завдань.
3. Багаторівневий контроль за вмістом інформаційної бази у зв'язку з необхідністю підтвердження допустимості проведення розрахунку над певною областю інформаційної бази.
Структурно програмний комплекс Q-1.KA складається з наступних підсистем:
забезпечення роботи з БД;
інтерфейсу користувача;
діагностики БД;
проведення розрахунків;
роботи зі звітами (вихідними формами).
Підсистема забезпечення роботи з БД являє собою сукупність реалізованих внутрішньосистемних інтерфейсів у вигляді окремих програмних процедур, які виробляють певні операції з наборами даних незалежно від їх кількості, структури та змісту.
Підсистема інтерфейсу користувача являє собою сукупність користувальницьких інтерфейсів як сукупність класів (об'єктів), що реалізують представлення інформаційної бази в певному вигляді. Підсистема призначеного для користувача інтерфейсу відповідає за обробку дій користувача з системою і адекватну реакцію системи на ці дії.
Підсистема діагностики, також реалізована у вигляді сукупності інтерфейсів, відповідає за проведення діагностики інформаційної бази безпосередньо перед проведенням інформаційних процедур (розрахунків) для попередження користувача про ступінь достовірності їх результатів у рамках заданих обмежень.
Підсистема проведення розрахунків забезпечує програмну реалізацію розрахункових процедур відповідно до алгоритмів, основу яких складають затверджені ФЕК РФ «Методичні вказівки з розрахунку тарифів на теплову енергію для енергопостачальних організацій».
Підсистема роботи зі звітами (вихідними формами) виконує функції відображення результатів виконання інформаційних процедур у відповідних формах звітності (вихідних формах) і являє собою сукупність засобів для реалізації цих функцій.
Система передбачає роботу користувача в декількох користувальницьких режимах: роботи з інформаційною базою; проведення розрахунків; роботи зі звітами; діагностики інформаційної бази на відповідність певним критеріям; налаштування системи; допомоги.
Режим роботи з інформаційною базою включає в себе всі операції, які користувач може проводити з базою даних: введення, коригування та видалення інформації, її пошук. У даному режимі користувач може здійснювати процедури перегляду та редагування.
У режимі перегляду користувач може здійснювати перегляд інформаційної бази, проводити пошук інформації, а також виведення інформації на друк або експорт її у файл. Введення, редагування та видалення інформації, а також операції, пов'язані зі зміною структури бази даних, заборонені.
Наявність режиму перегляду дозволяє звести до мінімуму випадкове ушкодження інформації в результаті необережних дій користувача.
Режим редагування надає користувачеві всі можливості по зміні вмісту інформаційної бази. Тут користувач може вводити нову інформацію, змінювати або видаляти існуючу.
Режим проведення розрахунків передбачає виконання інформаційних процедур, пов'язаних з проведенням розрахунків і перетворенням інформації в необхідну форму через динамічне підключення програмних модулів, що використовують загальносистемні інтерфейси для роботи із загальною інформаційною базою.
Режим передбачає вибір користувачем виду розрахунку з наданого системою списку, реалізовані як окремі підсистеми (програмні модулі): теплових навантажень; теплових втрат; витрати палива, електроенергії, води і солі (4 види розрахунків); чисельності персоналу; цехових і загальногосподарських витрат (2 види розрахунку); обов'язкових відрахувань платежів і податків, витрат по амортизації, витрат на утримання, експлуатацію та ремонт; необхідного прибутку.
Після проведення будь-якого розрахунку система виводить на екран результат в заданій вихідній формі, яка може виводитися на друк, а також зберігає результати на диску у вигляді окремих файлів з реєстрацією їх в інформаційній базі.
Режим роботи зі звітами надає користувачеві можливість роботи з результатами раніше проведених розрахунків: виробляти їх пошук, перегляд, друк і видалення.
Режим діагностики передбачає можливість тестування інформаційної бази на достатність інформації для проведення певного розрахунку і на відповідність певним критеріям. Результати тестування оформлюються системою у вигляді протоколу знайдених невідповідностей (помилок) із зазначенням їх локалізації та рекомендацій щодо їх усунення, що виводиться на екран і доступного для збереження та друку.
Доступ до інформаційної бази системи реалізований на основі технології ADO. Як формат інформаційної бази був вибраний формат файлів Microsoft Access 2000. Даний вибір зумовлений низкою причин, основними з яких були:
1. Необхідність наявності зручного інструменту проектування каркаса інформаційної бази і наявність необхідних для цього коштів у MS Access 2000.
2. Відкритість формату інформаційної бази і можливість легкої модифікації.
3. Наявність засоби перетворення інформаційної бази у формат SQL Server, що надає можливість легкого переходу на технологію клієнт-сервер з виділеним SQL-сервером або перехід на MySQL (інтернет-технології) при необхідності, яка може виникнути при збільшенні обсягів даних і кількості користувачів системи, а також при появі вимоги віддаленого доступу до системи.
4. Інтеграція наборів даних і загальних інформаційних процедур в рамках одного файлу надає широкі можливості реалізації різних режимів, що розширює можливості розробника.
Реалізація підсистеми роботи з інформаційною базою передбачає як забезпечення доступу до даних, так і створення відповідних користувальницьких інтерфейсів.
Організація доступу до даних здійснюється через спеціальні компоненти доступу до даних, об'єднані в рамках одного модуля даних. Інформаційні процедури також звертаються до даних, але формою звернення є виклик відповідних SQL-запитів. Для організації доступу до інформаційної бази був реалізований єдиний універсальний призначений для користувача інтерфейс, що дозволяє користувачеві працювати з даними незалежно від їх структури і складу.
Аналіз структури набору даних. Користувач при роботі з інформаційною базою вибирає її певний сегмент - групу елементів, з якою він має намір працювати. Це проводиться шляхом вибору елемента зі списку реєстраційної таблиці даних елементів. Наприклад, для довідників існує окрема таблиця, яка реєструє набори даних і містить їх певні властивості. Після вибору певного сегмента (конкретного довідника або оперативного масиву) аналізується структура його елемента і виробляється послідовний виклик і вибір елементів довідників, що відповідають рівням вкладеності елемента до структури інформаційної бази, що фактично є процесом локалізації групи елементів сегмента через завдання відносин приналежності певним рівням інформаційної структури. Таким чином, користувач послідовно визначає ту групу елементів, з якою має намір працювати.
Даний процес реалізований у вигляді механізму послідовної фільтрації і вибору елементів довідників, відповідних рівнях ієрархії елемента інформаційної бази. У результаті виходить сукупність критеріїв відбору, динамічно формується незалежно від ступеня вкладеності. Слід зазначити, що механізм послідовної фільтрації застосовується лише в умовах локальної однокористувальницької системи. При розширенні системи використовується механізм послідовного формування SQL-запитів на вибірку.
Таким чином, основною особливістю розробленого користувальницького інтерфейсу системи є його універсальність, пов'язана з інваріантністю до структури наборів даних (мається на увазі ієрархічна деревоподібна структура даних).
Важливою особливістю користувальницького інтерфейсу є обраний спосіб візуалізації ходу заповнення інформаційних полів елементи: незаповнені та заповнені поля відображаються різними кольорами, що дозволяє користувачеві бачити хід заповнення інформаційного масиву і швидко виявляти його незаповненість безпосередньо в процесі перегляду інформаційної бази.
Для зручності користувача реалізований як режим таблиці, так і режим заданої форми при заповненні і перегляді. В обох випадках користувальницький інтерфейс динамічно формує зовнішнє подання даних в залежності від їх структури.
Реалізований користувальницький інтерфейс включає також універсальні процедури введення - виведення, що дозволяють вивести на друк або зберегти у форматі електронної таблиці (Excel) в стандартизованої формі інформацію про елементи інформаційної бази із зазначенням критеріїв відбору (рівнів ієрархії). Це дозволяє користувачеві в будь-який момент під час перегляду або редагування інформаційної бази імпортувати або експортувати дані, а також вивести інформацію на друк.
При розробці програмного комплексу одним з основних вимог була наявність можливості гнучкої модифікації та розширення функціональності системи. Модифицируемость і розширюваність досягається за рахунок суворої формалізації процесу проектування інформаційної бази і вироблення певної системи правил при зміні структури і реляційних відносин бази даних.
Система передбачає можливість гнучкої інтеграції нових даних і зміна структури існуючих наборів даних, а також зміна складу інформаційних полів. Інтеграція нового набору даних повинна здійснюватися за наступною формалізованою процедурою:
1. Визначення ієрархічних рівнів належності елементів інтегрувальне набору даних до загальносистемних рівнями ієрархії з визначенням відповідних наборів даних, елементи яких представляють собою певний рівень ієрархії інформаційної бази.
2. Виділення та угруповання полів інтегрувальне набору даних за відповідними ознаками приналежності до певних груп:
Адресна частина - як сукупність ключових полів, які відображають місце елемента в інформаційній базі, його адресну приналежність
Унікальний індекс елемента - поле, що містить унікальний ідентифікатор елемента в підсистемі.
Інформаційна частина - сукупність полів, що відображають властивості елемента.
Таким чином, у складі будь-якого набору даних виділяються три відповідні групи полів даних. Процедура розмежування полів набору даних на групи проводиться на етапі створення його структури (при формуванні завдання на програмування) на основі створеної процедури іменування елементів інформаційної бази.
Відповідно до цієї процедури всі набори даних іменуються за наступним шаблоном:
зазначення виду набору <номер набору>
Наприклад, для довідників - з1, з2 тощо; для оперативних масивів - OM1, ОМ2 і т.п.
Для реєстрації наборів даних (довідників, оперативних масивів) створюється набір даних TableList, в якому встановлюється зв'язок ідентифікатора елемента (наприклад, с1) і його повного найменування ("с1 - довідник трансформаторів"), а також усі властивості набору даних.
Список полів, наприклад, оперативного масиву OM1 виглядає наступним чином:
| Найменування поля | Група полів |
ic7 ic8 ic9 ic22 | адресна частина |
| iOM1 | унікальний індекс |
n1 (поле "дата") n2 n3 ... | інформаційна частина |
де ic7-ic22 - найменування полів, значення яких є посилання на певні записи довідників с7-с22 (реляційна модель даних), що дозволяє забезпечити реалізацію ієрархічної структури будь-якої вкладеності (до 256 рівнів);
iОМ1 - найменування поля унікального індексу, тобто поля, значення якого містить унікальне ціле число в рамках набору даних з1;
n1, n2. ... .. - Найменування інформаційних полів даних.
Якщо оперативні масиви відображають стан об'єктів у часі, то першим елементом інформаційної частини є поле типу "дата - час".
Дана процедура іменування елементів інформаційної бази дозволяє в створюваному програмному комплексі аналізувати структури набору даних, його зв'язків і місця елемента в ієрархії. Аналіз структури набору даних виконується програмно на етапі його відкриття, що в подальшому визначає порядок динамічного формування екранної форми і управління процесом заповнення - перегляду даних послідовно за рівнями ієрархії.
Здатність системи до розширення також виражається в наявності можливості гнучкого побудови інформаційних процедур на основі SQL-запитів і можливість додавання нових вихідних форм до них. Чітко відпрацьований механізм взаємодії з вихідними формами і процедура передачі результатів і параметрів. Таким чином, інформаційна процедура, реалізована у вигляді окремого програмного модуля, в якому реалізована процедура обробки даних, може бути легко інтегрована в систему і може бути використана для вирішення різних завдань.
Слід зазначити, що система адаптована для умов додавання практично необмеженого числа наборів даних, що говорить про розширення системи. Особливістю модифікації та розширення, є обов'язкове використання загальних внутрішньосистемних інтерфейсів.
Під час експлуатації програмного комплексу може виникнути ряд ситуацій, пов'язаних, перш за все з розширенням функціональності системи, при яких буде необхідно змінювати структуру конкретних інформаційних масивів. Наприклад, зміни алгоритмів розрахунку і, пов'язана з цим необхідність модифікації структури як конкретного набору даних, так і інформаційної бази в цілому.
Розроблена підсистема діагностики інформаційної бази комплексу Q-1.KA дозволяє встановити ступінь підготовленості даних для проведення інформаційних процедур (розрахунків), а також проінформувати користувача про знайдені помилки. Проведення діагностики інформаційної бази необхідно перед виконанням будь-якої інформаційної процедури.
Діагностика інформаційної бази проводиться за двома напрямками: перевірка повноти заповнення; перевірка відповідності значень реквізитів елементів певних обмежень.
Перевірка повноти заповнення увазі перевірку інформаційної бази на наявність записів у певній адресні області. Перевірка відповідності значень реквізитів елементів певним обмеженням на увазі перевірку інформаційної бази на інформативність і достатність інформації для проведення інформаційної процедури.
Слід зазначити, що підсистема діагностики повинна проводити диференційовану діагностику інформаційної бази тільки в рамках адресної частини виконуваної інформаційної процедури. Така організація підсистеми діагностики дозволяє не тільки знизити час налагодження інформаційних процедур, а й підвищити ефективність використання програмних комплексів за рахунок підвищення достовірності розрахункових даних, підвищення швидкості усунення користувачем помилок в інформаційній базі.
У програмному комплексі Q-1.KA реалізована система контекстної допомоги (довідки) та довідкова інформація по системі зі стандартним механізмом функціонування.
Для роботи комплексу необхідно:
операційна система: не нижче Windows 95;
оперативна пам'ять: не нижче 32Мb (рекомендовано 64Mb);
вільна дискова пам'ять: не нижче 50 Мb;
наявність пристрою для читання компакт-дисків СD-ROM.
Ефективна робота програмного комплексу Q-1.KA в рамках АСУ ENERGY-SR забезпечується за рахунок єдності підходів до побудови інформаційної бази системи, перш за все, завдяки єдиному адресного простору, а також за рахунок реалізованого механізму взаємодії вкладених програмних комплексів через загальносистемні інтерфейси доступу до даних .
Аналіз основних результатів, отриманих при розробці програмного комплексу Q-1.KA, і накопичений досвід проектування інформаційних баз різної структури дозволили зробити ряд наукових висновків про ефективність використання розроблених принципів динамічного формування внутрішньосистемних і користувальницьких інтерфейсів при створенні складних багатокомпонентних програмних систем.