ДЕЛЬТА-СИ

                АРБИТР

                АРБИТР-субсидирование

                                       

Компоненты информационной модели витрины данных мониторинга непрерывного производства.

Ю.М. Шерстюк, А.А. Мусаев

    Осуществление автоматизированного хранения и использования производственного опыта как совокупности ретроспективных значений параметров, характеризующих функционирование производственной системы предприятия на определенном временном отрезке, может осуществляться на основе использования тематических витрин данных. Основным содержанием витрины технологических данных является информационная модель производственной системы предприятия, позволяющая интегрировать сведения, получаемые от множества разнородных источников данных мониторинга.
   Главной причиной, обуславливающей целесообразность создания тематической витрины данных (ТВД) мониторинга производственной системы крупного промышленного предприятия, является неспособность множества существующих разрозненных реляционных баз данных, содержащих разнородные технологические сведения, обеспечить оперативный комплексный анализ этих данных (в том числе с применением их многомерного представления). Под технологическими сведениями в данном случае понимаются данные мониторинга производственной системы предприятия (ПСП) – результаты лабораторных анализов, данные мониторинга технологических установок со стороны АСУ ТП (DCS и SCADA) и т.д.
   Средства витрины данных ориентированы на выполнение следующих основных процессов манипулирования данными:
   Сбор данных – формирование и выполнение первичных запросов к источникам технологических сведений и занесение выборок данных, получаемых в результате выполнения первичных запросов, в событийную часть витрины (данные, хранимые в событийной части витрины, рассматриваются как вторичные данные).
   Хранение данных – размещение данных в событийной части витрины и многомерных кубах, учет наличия вторичных данных по составу и условиям, по которым они были получены от источников первичных данных.
   Преобразование данных – построение многомерного куба по вторичным данным, причем преобразование затрагивает форму представления данных и частично – формирование новых значений (вычисление агрегированных показателей, помещаемых в ячейки куба).
   Визуализация – просмотр пользователем вторичных данных или многомерного куба в удобной, наглядной форме – в том числе с возможностью селекции данных по признакам, задаваемым пользователем.
   Экспорт данных – перенос результатов выполнения первичных и вторичных запросов в различные приложения (например, в MS Excel).
   Документирование – формирование отчетных документов (совокупности сведений, структурированных в соответствии с некоторой формой документа и подлежащих дальнейшему выводу на бумажный носитель или экспорту в систему документооборота), содержащих вторичные и (или) многомерные данные.
   Тем самым в составе информационной базы ТВД можно выделить событийную часть, содержащую вторичные данные, и многомерную часть, содержащую кубы многомерных данных, причем построение и заполнение кубов осуществляется по вторичным данным, являющимся предметным наполнением информационной модели ПСП.
   Исходя из назначения ТВД, главным (целевым) содержанием ее информационной базы является информационная модель – совокупность данных, характеризующих структуру, свойства и поведение (функционирование) производственной системы. В свою очередь, информационная модель состоит из понятийной модели, модели данных и собственно предметных данных.
   Понятийная модель фиксирует структуру понятий, используемых при информационном моделировании ПСП. Построение понятийной модели базируется на применении одного и нескольких математических формализмов представления знаний для создания схемы формализации объекта моделирования (схемы, определяющей семантику гомоморфного отображения объекта моделирования в его информационную модель).
   Использование схемы формализации, заключающееся в ее сопоставлении с данными, характеризующими объект моделирования, позволяет получить абстрактную формальную модель объекта моделирования. Представление формальной модели ПСП с использованием технологий баз данных требует наличия модели данных, определяющая правила структуризации и хранения данных об объекте моделирования.
   Метаданные характеризуют информационное наполнение базы данных и играют роль справочника, содержащего сведения об источниках первичных данных, алгоритмах обработки, которым исходные данные были подвергнуты, структуре хранимых данных и т. д. Предметные данные представляют собой значения статических и динамических показателей, характеризующих свойства различных объектов (процессов, явлений) в ПСП и объединяемые в домены (например, домены "Технологическое оборудование", "Лабораторные анализы" и др.).
   Статические показатели характеризуют свойства, либо неизменные на всем протяжении периода эксплуатации элемента ПСП, либо изменяющиеся крайне редко (например, марка и мощность электродвигателя, объем резервуара, диаметр трубопровода и т. д.). К статическим показателям, в частности, относятся показатели, характеризующие структуру ПСП. Статические показатели подразделяются на идентифицирующие и характеризующие. Кортеж значений идентифицирующих показателей однозначно определяет экземпляр информационной сущности в домене (например, лабораторный анализ может быть идентифицирован точкой отбора пробы, наименованием анализируемого продукта и проводимым видом измерения). Значения идентифицирующих параметров хранятся в информационной базе ТВД в таблицах связи с доменами. Правила идентификации экземпляров сущностей, принятые для первичных источников данных, могут отличаться от правил идентификации в ТВД – в этом случае одна часть столбцов таблицы связи с доменом должна содержать значения идентифицирующих показателей для первичных источников, а другая – для таблиц ТВД, и процесс переноса данных из первичных источников в витрину сопровождается преобразованием первичных (внешних) идентификаторов во вторичные (внутренние). Значения характеризующих показателей (единицы измерения, тип оборудования и т. д.) хранятся в ТВД в консольных таблицах (таблицах измерений). Значения всех статических показателей заносятся в ТВД при ее вводе в эксплуатацию и далее корректируются крайне редко.
   Динамические показатели – это показатели, характеризующие события, происходящие во время функционирования объекта моделирования. Как правило, хранение значений динамических показатели сопровождается хранением и меток времени наступления событий, характеризуемых этими показателями (например, поступление оборудования на склад представляет собой событие, характеризуемое (как минимум) данными, содержащимися в накладной). История изменения значений показателей представляет собой ряды наблюдений, образуемые последовательностями пар (время, значение), заносимые в ТВД в таблицы событий.
   При использовании подхода, описанного выше, предметные данные в информационной базе ТВД составляют содержание таблиц связи, а также событийных и консольных таблиц, по которым осуществляется построение и заполнение многомерных кубов.
   Следует отметить, что в силу ряда причин конструкция ТВД должна содержать развитый механизм адаптации к изменениям потенциальных возможностей по сбору, хранению и отображению данных. Этот механизм должен позволять вносить изменения в любой компонент информационной модели во время эксплуатации ТВД, благодаря чему состав доменов, сущностей, параметров и соответствующих таблиц со временем может существенно отличаться от выбранного при проектировании витрины.
   Таким образом, главенствующую роль в проектировании ТВД играет разработка информационной модели ПСП, на которую важнейшее влияние оказывают как потенциальные возможности первичных источников по предоставлению технологических сведений, так и круг задач, при решении которых предполагается использовать ТВД.

© СПИК СЗМА 1998-2017. Все права защищены.