СТРУКТУРНОЕ ОПИСАНИЕ ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫМ ДОКУМЕНТООБОРОТОМ ПРОЕКТНО-ИЗЫСКАТЕЛЬСКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ

Кузенков В.З.

Генеральный директор ОАО «ТомскНИПИнефть», аспирант, Национальный исследовательский томский политехнический университет

СТРУКТУРНОЕ ОПИСАНИЕ ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫМ ДОКУМЕНТООБОРОТОМ ПРОЕКТНО-ИЗЫСКАТЕЛЬСКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ

Аннотация

В работе ставится и решается задача исследования возможности формального решения задачи синтеза супервизора управления проектной деятельностью в проектно-изыскательской организации на основе системы инженерного документооборота в рамках дискретной событийности проектных работ.

Ключевые слова: система инженерного документооборота, проектно-изыскательская организация, дискретно-событийная система.

Kuzenkov V.Z.

General Director OAO “TomskHIPIneft”, Postgraduate student National Research Tomsk Polytechnic University

STRUCTURAL DESCRIPTION SUPERVISORY CONTROL ENGINEERING DOCUMENT PROJECT COMPANIES

Abstract

The paper consideres the problem of investigating the possibility of a formal solution of the problem of synthesis Supervisor Project Management in the design and survey organization based on engineering document management system within discrete eventness design work.

Keywords: engineering document, design and survey organizations, discrete-event system.

Управление инженерной документацией в проектно-изыскательской организации (ПИО) сводится к чтению и редактированию документа, как на стадии его создания, так и в процессе жизненного цикла, к контролю атрибутов, характеризующих состояние проекта и принятию управленческих решений, контролю документооборота в соответствии с установленной политикой документооборота в ПИО, к поддержанию системы шаблонов документов, к поиску документа  и управлению записями в СМК, к обеспечению целостности, конфиденциальности хранения и доступности документов.

При автоматизированном управлении проектной деятельностью в ПИО используют такое понятие как диспетчерскую службу, которая может рассматриваться как супервизор, центр принятия решений и управления на основе фактов изменения состояния проекта (проектных событий). В системном описании такого управления выделяется замкнутый автоматизированный контур системы инженерного документооборота (СИД). Эта система управления может быть отнесена к дискретно событийной (ДСС) [1, 2]. Основные идеи исследований ДСС были изложены в работах У. Уонхэма и Дж. Рамаджа [3]. Обзор состояния и систематическое изложение принципов управления ДСС приведено в монографии [4].

Целью данной работы является исследование возможности формального решения задачи синтеза супервизора управления проектной деятельностью на основе инженерного документооборота в рамках дискретной событийности проектных работ.

Согласно методологии предложенной в [1] ДСС может быть описана как  (G, K, S) , где в приложении этой методологии к проектной деятельности ПИО, G – это множество инженерных документов, сопровождающих выполнение проектов, S – это супервизор, диспетчерская служба СИД, а К – спецификация диспетчерской службы, устанавливающая требования к выполнению проектных работ. Супервизор S должен в процессе управления обладать свойством активности (быть неблокирующим), т.е. не содержать тупиков и блокировок.

Событие e ∈ E – это абстракция для множества фактов наблюдения «жизни» инженерных документов. События мгновенны, их появление спонтанно и происходят они в непредсказуемые моменты времени, поэтому все, что можно наблюдать во временной шкале – это их последовательности.

Примерами  возможных событий Е в ДСС проектной деятельности являются:

документированные факты изменения состояния проекта (проект подготовленный, проект запущенный, проект приостановленный и др.) –  Euc;

документированные команды/распоряжения (подготовить экспертизу, согласовать ТЗ и др.) – Ес, на которые реагирует проектная деятельность исполнителя изменением состояния документа (принят, согласован, отклонен и др.) – Ew.

В классическом понимании логическое по своей сути супервизорное управление инженерным документооборотом заключается в обеспечении такого взаимодействия с выполняемым по своим внутренним правилам и в своем масштабе времени потоком проектных работ, при котором реализуется устанавливаемая диспетчерской службой последовательность операций. Супервизорное управление проектной деятельностью дискретно и асинхронно по своей природе и самым общим его проявлением является поток управляющих событий.  При этом формируются  два аспекта событийности: во-первых, все в ДСС происходит по причине наступления определенных событий; во-вторых, механизм смены состояний документов (регламент)  также основан на событиях.

Решение задачи о существовании и возможности синтеза такого супервизора дает аналитический ответ на основной вопрос логического управления системы инженерного документооборота (СИД): разрешима ли задача устойчивого (активного) управления  объектом управления автоматного типа (процессом выполнения проекта).

Как показывает практика выполнения проектных работ в ОАО «ТомскНИПИнефть» такая неустойчивость работы разработанной СИД собственными силами в ПИО может наблюдаться в процессе ее последующей эксплуатации.

В общем случае поведение СИД является результатом неформальных умозрительных взаимодействий диспетчерской службы с исходными данными и ограничениями, которое «черпаются» из особенностей проектной деятельности и выполняемого проекта.

ДСС в таком описании представляется автоматом взаимодействующих автоматов супервизора и объекта управления. Конечный автомат супервизора в программном коде может быть представлен в виде простейшей языковой структуры, состоящей из одного или нескольких операторов.

Известны фундаментальные результаты ДСС [1],   которые могут быть соотнесены со спецификой проектной деятельности, управляемым  инженерным документооборотом:

• с анализом поведения G, ничем не ограниченного генератора языка L(G) инженерного документа;
• со специфицированием ограничений на требуемое поведение в форме языка спецификаций проектных работ К;
• с исследованием управляемости СИД и разработкой методов синтеза активного супервизора S, обеспечивающего управления проектными работами при любых событиях и их сочетаниях.

При решении задач анализа и синтеза ДСС  в большинстве случаев появляются две основные трудности, которые можно ожидать и при  разработке СИД для ПИО.

Первая заключается в быстром росте размерности модели объекта управления (G), что наблюдается, например, при разработке еЕРС-описания проектной деятельности в рамках повсеместно внедряемых систем менеджмента качества в ПИО.

Вторая трудность – это возможное структурное несоответствие синтезированного супервизора и исходных описаний объекта управления. Это обычно вызвано тем, что основные результаты и методы теории ДСС сформулированы в понятийном базисе языков над множеством событий, в то время как программная система управления проектами  использует в явном виде понятия состояния, условия, переходы, структура и т.п.

Некоторые пути решения задач большой размерности приведены в [5], что позволяет использовать математический аппарат автоматных моделей для проектирования супервизора.

Решение задачи структурного соответствия проектируемого супервизора исходным задачам системы управления инженерным документооборотом лежит в правильности выбора модели, описывающей  его взаимодействие  с проектной деятельностью ПИО.

Основными составляющими  управленческих компонентов проектной деятельности являются состояния потока проектных работ, события Euc, возникающие в результате изменения состояний проектов в процессе их жизненных циклов. Поток работ характеризуется функциями или операциями. В функциональной формализации описание потока работ  проектной деятельности ПИО характеризуются:

• in_S - входными параметрами проекта, такими, что TypeOf(p)∈T, ∀p ∈ in_S;
• out_S - выходными параметрами, такими, что только при одном выходным управлением cc∈out_S TypeOf(cc)=CCT, а для других выходных параметров TypeOf(q)∈T, q∈out_S , q≠cc;
• списком типов sip_S=(p₁,p₂,…p_ns) старт-входных параметров проекта, которые разделяются на управляющие входные параметры p, так, что TypeOf(p)=CCT и выходные параметры q так, что TypeOf(q)∈T.

Старт-условием потока работ при выполнении проекта является домен данных

sc_S: dom(t₁)× dom(t₂)×… × dom(t_ns) →(true, false).

Здесь домен данных Dom (t), типа t∈T, где множество T содержит стандартные типы данных (например, integer, float, string), которые соответствуют таким физическим сущностям проектных работ как исполнитель проекта, распоряжение/приказ, а домен данных управления соответствует событиям:

Dom(CCT) := (True event, False event, ⊥), где CCT∈T, а ⊥∈Dom(t) , ∀t ∈T, TypeOf(p) ∈Tᴗ(CCT)  означает отсутствие события.

С использованием автоматного FSM-описания документооборота, могут быть определены состояния проекта, условия перехода его из одного состояния в другое, команды и запросы.

Пару (А,С) структуры ДСС, состоящую из объекта автоматизации А и  управляющего автомата С, называют автоматизацией объекта управления (рис.1).

Рис. 1

Традиционно внутреннюю управляющую часть (супервизор) в ДСС не декомпозируют на характерные для классических систем автоматизации управляющую и исполнительные части [4], что и может привести к серьезному структурному несоответствию проектируемого супервизора СИД исходным задачам системы управления инженерным документооборотом.

В данной работе объектом автоматизации является проектная деятельность ПИО, характеризуемая множеством инженерных документов, а ее управляющей частью – система инженерного документооборота (рис.2).  Управляющая часть  СИД состоит из диспетчерского центра принятия решений, управления проектами и используемых в ПИО комплекса регламентов исполнения управленческих решений по проектной деятельности (исполнительной части СИД).

Также как и в [2] в такой автоматизации, будем использовать разделение множества событий Е проектной деятельностью на  Ес множества управлений супервизора, вызванных проектными  событиями  Еис,  и Ew - множество исполнительных событий, подтверждающих регламентом исполнение управлений.

Будем считать, что в отличие от управляемых событий из Ес события Еис нельзя блокировать супервизором СИД, но  в соответствии с проектной деятельностью нежелательные события проектной деятельности могут блокироваться  исполнительной частью СИД установленных в ПИО регламентов.

Таким образом, структурное описание СИД в виде ДСС с выделенной исполнительной частью будет в большей мере соответствовать решаемым задачам диспетчерской службы управления инженерным документооборотом.

Устанавливаемый супервизором в соответствии с инженерным документооборотом   автоматный язык L(С/А), состоящий из событий Е, управляет  проектной деятельностью, так что реализуется предписанное диспетчерским управлением ее  выполнение.

Рис. 2 – Супервизорное управление проектными работами в ПИО

Автоматное выполнение операций СИД сопровождает поток проектных работ, управляет им и информационно его определяет (характеризует).

Инженерные документы реализуют установленную в ПИО  супервизорную логику управления  проектами.

Выводы

В результате разработки ДСС-модели реализуется   правильное концептуальное отражение внутренней структуры проектной области, благодаря чему разработчики СИД получают хорошо верифицируемый инструмент разработки программного кода.  Преимуществом такого подхода является то, что небольшой объем математических моделей  в виде автоматных нотаций (например, на основе CASE-инстументаория), описывающих управление проектной деятельностью, может быть собран в одной модели СИД, обработан, структурирован и проанализирован строгими математическими методами, которые эффективны для анализа документооборота в ПИО. Важным следствием автоматного подхода является его применимость для процедурной и объектно-ориентированной методологий разработки программного обеспечения

Литература

1. Амбарцумян, А.А. Супервизорное управление структурированными динамическими дискретно-событийными системами / А.А. Амбарцумян // М. Автоматика и телемеханика. –2009.– №8.– С. 156-176.
2. Амбарцумян, А.А. Метод прямого синтеза супервизора для структурированных дискретно событийных систем / А.А. Амбарцумян //Автоматика и Телемеханика. – 2010.–  №8.– С.168-188.
3. Ramadge, J. G. Supervisory control of a class of discrete event processes./ J. G. Ramadge, W. M. Wonham // SIAM Journal of Control and Optimization, – 1987.– № 25.– Р.206-230.
4. Cassandras, Introduction to  Discrete Event Systems/ Christos G. Cassandras, Stéphane Lafortune. – Springer Science+Business Media, LLC 2008.–  769 p
5. Marchand, H. Supervisory Control Problems of Hierarchical Finite State Machines/ H. Marchand, B. Gaudin //– Proceedings of the 41st IEEE Conference on Decision and Control, Las Vegas, Nevada USA, December 2002.–  Р. 1199-1204.

References

1. Ambarcumjan, A.A. Supervizornoe upravlenie strukturirovannymi dinamicheskimi diskretno-sobytijnymi sistemami / A.A. Ambarcumjan // M. Avtomatika i telemehanika. –2009.– №8.– S. 156-176.
2. Ambarcumjan, A.A. Metod prjamogo sinteza supervizora dlja strukturirovannyh diskretno sobytijnyh sistem / A.A. Ambarcumjan //Avtomatika i Telemehanika. – 2010.–  №8.– S.168-188.
3. Ramadge, J. G. Supervisory control of a class of discrete event processes./ J. G. Ramadge, W. M. Wonham // SIAM Journal of Control and Optimization, – 1987.– № 25.– R.206-230.
4. Cassandras, Christos. Introduction to Discrete Event Systems/ Christos G. Cassandras, Stéphane Lafortune. – Springer Science+Business Media, LLC 2008.–  769 p
5. Marchand, H. Supervisory Control Problems of Hierarchical Finite State Machines/ H. Marchand, B. Gaudin //– Proceedings of the 41st IEEE Conference on Decision and Control, Las Vegas, Nevada USA, December 2002.– R. 1199-1204.