СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ, РЕАЛИЗУЮЩЕЙ ПРИНЦИПЫ ВИРТУАЛИЗАЦИИ РАБОЧИХ МЕСТ И ИЗОМОРФНОГО МАСШТАБИРОВАНИЯ Российский патент 2013 года по МПК G05B13/00 

Изобретение относится к системам автоматизации основанных на использовании вычислительных машин.

Современные возможности меняют наши представления об организации рабочего процесса. Персональный компьютер, ставший за последние десятилетия неотъемлемым атрибутом офиса и средством выполнения большинства офисных задач, перестает успевать за растущими потребностями пользователей. Реальными инструментами пользователя оказывается программное обеспечение, которое лишь привязано к ПК, делая его промежуточным звеном корпоративной информационной системы. В результате, активное развитие получают облачные вычисления (cloud computing), когда пользователи имеют доступ к собственным данным, но не управляют и не задумываются об инфраструктуре, операционной системе и собственно программном обеспечении, с которым они работают.

Вместе с тем, с ростом масштабов организаций, использование в ИТ-инфраструктуре пользовательских ПК вызывает ряд сложностей:

- большие операционные издержки на поддержку компьютерного парка;

- сложность, связанная с управлением настольными ПК;

- обеспечение пользователям безопасного и надежного доступа к ПО и приложениям, необходимым для работы;

- техническое сопровождение пользователей;

- установка и обновление лицензий на ПО и техническое обслуживание;

- резервное копирование и т.д.

Уйти от этих сложностей и сократить издержки, связанные с их решением, возможно благодаря применению технологии виртуализации рабочих мест сотрудников на базе инфраструктуры виртуальных ПК. Такая система позволяет отделить пользовательское ПО от аппаратной части - персонального компьютера и осуществлять доступ к клиентским приложениям через терминальные устройства.

Возрастающие требования вызывают необходимость в организации процессов, которые должны эксплуатироваться с высшей степенью экономичности, надежности и безопасности. Поэтому известно, что уже с момента проектирования необходимо непрерывно всемерно автоматизировать производственные процессы посредством потока информации с использованием вычислительной машины.

Применяемые для этого системы управления уже известны из DE 19508474 A1 или DE 19508476 A1. Системы управления, основанные на вычислительной машине, автоматически распознают состояние протекающего процесса и генерируют отвечающие ситуации указания, которые обеспечивают интеллигентное ведение процесса. Кроме того, имеет место непрерывное оптимизирование процесса за счет того, что лежащую в основе установок заданных значений модель процесса улучшают в автономном или в оперативном режимах.

Но для этого требуются специальные пути передачи, чтобы можно было децентрализованно произвести специфичное для установки оптимизирование из удаленного места.

Технический результат предлагаемого способа заключается в том, чтобы создать автоматизированную систему с территориально независимыми рабочими местами (виртуализация) с возможностями неограниченного расширения через свои повторяющиеся структуры (изоморфность) и способностями к простой интеграции с подобными АС.

Этот технический результат достигается тем, что в способе построения автоматизированной системы (АС) на основе виртуальных рабочих мест, виртуальным рабочим местам придают возможность динамически конфигурироваться на любом числе узлов локальной сети, объединяющей вычислительные машины комплекса технических средств автоматизированной системы, и образуют пространственно независимую информационную решетку, образованную повторяющимися структурами, каждая из которых состоит из программно-независимых модулей - служебных (диспетчеров) и функциональных (процессов), а системе придают возможность расширения за счет подключения к таким же решеткам или объединения с другими АС, используя их аналогичные узлы.

Осуществление изобретения.

Виртуализация рабочих мест.

Рабочее место - это аппаратно-программный комплекс, решающий задачи одного должностного лица АС.

Независимость рабочих мест от их территориального расположения определяется как свободная миграция программного обеспечения внутри комплекса технических средств АС. При этом возможен вариант, когда все рабочие места собраны в пределах одной рабочей станции (минимальный вариант). Идеальный вариант - одна рабочая станция - один АРМ. В случае избытка технических средств рабочие места могут занимать несколько рабочих станций.

В основе технического решения лежит реализация существенной независимости программных модулей (процессов) и открытости их интерфейсов.

Кроме того, взаимодействие этих модулей (процессов) опирается на специальную платформу исполняемых модулей, образующих транспортную систему. Эти модули могут образовывать произвольные конфигурации, размещаясь на произвольных узлах сети передачи данных.

Изоморфное масштабирование.

Суть построенной на данной технологии АС в создании информационной решетки, в узлах которой располагаются элементы транспортной системы. Несколько звеньев этой решетки создают повторяющиеся структуры, которые могут быть размножены неопределенное число раз. Т.е. комплекс АС может расширяться (или уменьшаться) за счет дублированных информационных структур.

Дублирование информационных структур может производить сам комплекс, или в качестве таковых могут быть использованы структуры аналогичных комплексов, вступивших во взаимодействие с данным. Под аналогичным комплексом подразумеваем комплекс, собранный по представленной технологии.

В принципе, расширение рассматриваемой АС возможно не только за счет аналогичных информационных структур, главное, чтобы в качестве строительных элементов архитектуры использовались «строительные материалы» данной технологии.

Отсюда вытекает еще одно свойство: взаимодействие АС за счет слияния архитектур, выполненных на данной технологи.

Одно из применений такого рода АС заключается в следующем. Представим существование некой территориальной ограниченной АС с хорошей производительностью (базовой АС) и нескольких мобильных АС с крайне низкими техническими ресурсами. Если все рассматриваемые АС реализованы с применением данной технологии, то эти мобильные АС время от времени могут вступать во взаимодействие с базовой АС и, при этом, использовать ее потенциал для проведения своих расчетов и корректировки заданий, т.е. на какой-то момент всегда существует расширенная АС (базовая + одна или несколько мобильных), которая является целостной и может решать задачи, доступные для такой архитектуры.

Принципы построения автоматизированной системы на основе независимых программных компонентов, реализованных отдельными исполняемыми модулями-процессами.

Идея такой архитектуры заключается в максимальной независимости процессов, то есть в их способности загружаться и функционировать автономно. В таком случае, любой компьютер сети может стать средой выполнения процесса, а самому процессу становится безразлично место его физической загрузки.

Каждый процесс обрабатывает поступающую к нему информацию и отдает ее другим процессам. Возникает своего рода конвейер, на котором процессы выполняют свои операции, а на выходе мы получаем уже готовый результат.

Принцип независимости (автономности) процессов позволяет решать вопрос группировки динамически, то есть во время функционирования АС, не прерывая ее работы. Более того, этот же принцип позволяет проводить реконфигурацию всей системы также без ее перезагрузки.

Общее пространство процессов разделяется на отдельные зоны. Эти зоны, так же как и процессы, могут физически располагаться в пределах АС в произвольном порядке, но с условием непересечения друг с другом. Все процессы одной зоны замыкаются на специальный процесс-диспетчер, который выполняет только служебные функции, то есть является системным элементом АС. Процессы и диспетчера увязываются в единую структуру, благодаря типовому процессу. Он определяет основу других процессов и диспетчеров системы, то есть другие процессы и диспетчеры являются наследниками класса «типовой процесс». Задача типового процесса заключается, во-первых, в установке связи с диспетчерами и, во-вторых, в приеме и передаче информационных сообщений. Класс наследника использует уже готовые реализации перечисленных выше свойств типового процесса и предоставляет разработчику вызовы функций этих реализации.

Архитектура иерархической системы сетевого взаимодействия программных компонентов системы.

Для обеспечения сетевого взаимодействия в комплексе задействованы специальные процессы-диспетчеры, совокупность которых образует единую среду функционирования комплекса, в которую погружены остальные процессы. Множество процессов, подключенных к одному диспетчеру, образуют АРМ.

По сути, диспетчеры образуют транспортную систему комплекса, которая выполняет две основные задачи:

- обеспечивает сетевое взаимодействие процессов;

- компонует АРМы комплекса.

Транспортная система строится иерархически с единственной вершиной. Каждый процесс (диспетчер) имеет над собой только одного диспетчера, предоставляющего транспортные услуги. Транспортная система в общем случае является многоуровневой, несимметричной, с неограниченным числом уровней и является динамически наращиваемой как вниз от вершины (подобно файловой), так и вверх.

Система адресации сообщений транспортной системы.

Система адресации сообщений обеспечивается интерфейсом транспортного уровня. Он реализуется специализированными процессами-диспетчерами, которые образуют иерархическую структуру передачи информационных сообщений - транспортную систему. Интерфейс обеспечивает «прозрачность» адресации сообщений и осуществляет доставку этих сообщений.

Суть интерфейса транспортного уровня - в обработке представленных специальным образом информационных сообщений (команд) и пересылке их в соответствии с адресом (процессу или другому диспетчеру). При этом корректировка адресной части производится путем включения в обратный адрес имени диспетчера, через который была произведена передача команды. Транспортная система не хранит таблиц маршрутизации, схема маршрута формируется и хранится в команде в течение цикла ее жизни. Таким образом, удается избежать избыточности информации в системе и повысить ее безопасность.

Изобретение относится к способу построения автоматизированной системы на основе виртуальных рабочих мест, способных динамически конфигурироваться на любом числе узлов локальной сети, объединяющей вычислительные машины комплекса технических средств автоматизированной системы. Техническим результатом является создание автоматизированной системы с территориально независимыми рабочими местами с возможностью неограниченного расширения через свои повторяющиеся структуры и способности интеграции с подобными автоматизированными системами. Для обеспечения сетевого взаимодействия программных модулей (процессов) системы имеются исполняемые модули (процессы специального вида - диспетчера), образующие транспортную систему в виде информационной решетки, состоящей из образованных диспетчерами повторяющихся структур. Все процессы автономны и разделены на зоны, в каждой из которых все они замыкаются на процесс-диспетчер, являющийся системным элементом, выполняющим только служебные функции. Транспортная система передачи обрабатываемой процессами информации строится иерархически с единственной вершиной, где каждый процесс-диспетчер связан только с одним вышестоящим диспетчером, предоставляющим транспортные услуги. Построенная на такой архитектуре АС обладает способностями неограниченного расширения за счет включения в себя повторяющихся структур информационной решетки.

Способ построения автоматизированной системы (АС) на основе виртуальных рабочих мест, виртуальным рабочим местам придают возможность динамически конфигурироваться на любом числе узлов локальной сети, объединяющей вычислительные машины комплекса технических средств автоматизированной системы, и образуют пространственно независимую информационную решетку, образованную повторяющимися структурами, каждая из которых состоит из программно-независимых модулей - служебных (диспетчеров) и функциональных (процессов), а системе придают возможность расширения за счет подключения к таким же решеткам или объединения с другими АС, используя их аналогичные узлы.