Введение к работе
Актуальность темы диссертационной работы определяется следующими факторами. Программное обеспечение исследований и поддержки принятия решений в энергетике, созданное в нашей стране в период бурного роста отрасли энергетики и появления первых массовых и промышленных компьютеров на рубеже 1980-1990 годов XX века не может эффективно использоваться на современных компьютерах и в современных операционных средах, хотя представляет большую интеллектуальную ценность. Поддержка принятия решений в энергетике требует особого подхода к программному обеспечению, что обусловлено территориальной распределенностью объекта исследования, повышенными требованиями к надежности и отказоустойчивости самого программного обеспечения. Нередки случаи, когда полная замена программных комплексов поддержки принятия решений в энергетике сопряжена с серьезными затратами, а иногда и практически неосуществима вследствие глубокой интеграции с объектами энергетики и невозможности остановки процесса их функционирования.
Программное обеспечение для поддержки принятия решений и исследований в энергетике развивалось в нашей стране параллельно с развитием отрасли. Крупные научно-исследовательские центры, посвященные проблемам энергетики, несмотря на территориальную распределенность, находились в тесном взаимодействии, многие программные разработки были результатом их совместной работы. С распадом Советского Союза такие коллективы распались, возникла проблема поддержки и развития больших программных комплексов.
Проблемами анализа и разработки программного обеспечения в свое время занимались: Д. Кнут, Э. Дейкстра, Г. Майерс и др. В нашей стране большой вклад в развитие этого направления внесли Е.А. Жоголев, Ф.Я. Дзержинский, А.И. Тер-Сааков, М.М. Горбунов-Посадов. В Институте систем энергетики им. Л.А. Мелентьева (ИСЭМ) СО РАН — Л.В. Массель, Е.А. Болдырев, А.В. Черноусов и др.
Работы перечисленных выше авторов являются основой для проведения интеграции ПО и основой для создания интеграционных сред. Одной из таких сред является разработанная в ИСЭМ СО РАН под руко-
водством Л.В. Массель ИТ-инфраструктура научных исследований. Под ИТ-инфраструктурой понимается совокупность: технических и программных средств, телекоммуникаций и информационной базы научных исследований; технологий их разработки и использования; стандартов, как внутренних, так и внешних, для разработки информационных и программных продуктов в области исследований в энергетике, обмена ими и их представления на информационный рынок.
Учитывая изменившиеся условия и требования новых информационных технологий, становится особенно острой проблема реинжиниринга унаследованного программного обеспечения, интегрируемого в рамках разработанной ИТ-инфраструктуры и используемого в исследованиях и принятии решений в энергетике, что подтверждает актуальность предлагаемой работы.
Цель работы: разработка и применение методического подхода и инструментария анализа и реинжиниринга унаследованного программного обеспечения для исследований и поддержки принятия решений в энергетике.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Выполнить анализ проблемы унаследованного программного обеспечения, выделить особенности, характерные как для научных исследований в целом, так и для исследований в энергетике.
Разработать способ анализа унаследованного программного обеспечения.
Разработать формализованную модель унаследованного программного обеспечения.
Разработать методику анализа и реинжиниринга унаследованного программного обеспечения.
Разработать специализированную экспертную систему для поддержки процесса реинжиниринга, на основе обобщенного опыта успешных применений, предложенных способа анализа и методики реинжиниринга.
6. Применить предложенный подход и инструментальные средства для реинжиниринга унаследованного ПО для исследований и поддержки принятия решений в энергетике.
Методами и средствами исследования являются: методы системного анализа, методы системного и прикладного программирования, методы объектного проектирования и программирования, методы проектирования баз данных и информационных систем, методы проектирования и реализации баз знаний, экспертных систем и систем поддержки принятия решений.
Новизну составляют и на защиту выносятся следующие положения.
Впервые для адаптации унаследованного программного обеспечения для исследований и поддержки принятия решений в энергетике разработан методический подход, включающий авторский способ анализа программных комплексов, основанный на развитии идей анализа программных систем по Майерсу и методологии функционального моделирования SADT. Методический подход к адаптации базируется на методах реинижиринга, переработанных для программных систем, с учетом всех этапов процесса.
Предложена формализованная модель описания программных комплексов и CASE-нотация структурного моделирования программных комплексов. Модель основана на анализе модулей системы с учетом набора количественных и качественных характеристик исходного кода, а также характера связей между ними, что позволяет наглядно оценить трудоемкость реинжиниринга.
Разработана специализированная экспертная система для анализа программных систем и поддержки реинжиниринга. База знаний экспертной системы содержит уникальный опыт, полученный при адаптации унаследованных систем, что позволяет использовать её для реинжиниринга других систем.
Практическая значимость. С использованием предложенной методики и разработанных инструментальных средств поддержки методи-
ки реинжиниринга выполнена программная реализация вычислительного сервера OPTCON на основе унаследованного программного обеспечения. Проведен анализ специализированных программных комплексов (DAKAR, АНАРЭС, ЯНТАРЬ, ГАРМОНИКИ, ИНТЭК) для исследований и поддержки принятия решений в энергетике. Предложенные методики и инструментальные средства поддержки методики реинжиниринга в настоящее время применяются в ИСЭМ СО РАН для анализа и реинжиниринга ряда программных комплексов.
Реализация вычислительного сервера OPTCON выполнялась при поддержке гранта РФФИ №02-07-90343 «Разработка Internet-технологии поддержки удаленного пользователя пакета прикладных программ «OPTCON» при решении сложных задач оптимального управления» (2002-2003 гг.), гранта РФФИ №04-07-90401 «Инструментальные средства экспертной поддержки математического моделирования, доступные пользователям с применением Internet-технологии» (2004-2006 гг.) и гранта интеграционной программы СО РАН №2003-3 «Методы, технология и инструментальные средства создания вычислительной инфраструктуры в Internet» (2003-2005 гг.).
Кроме того, результаты диссертационной работы применены в ИСЭМ СО РАН при выполнении научного проекта СО РАН «Создание телекоммуникационной распределенной вычислительной инфраструктуры научных исследований: разработка методических основ и их применение для исследований в энергетике», в рамках НИР «Интегрированные вычислительные среды, сети и информационные технологии для обеспечения научных исследований в области энергетики», гос. per. № 01.200.116491 (2004-2006 гг.), и при выполнении научного проекта СО РАН «Разработка методических основ и интеллектуальных компонентов ИТ-инфраструктуры системных исследований в энергетике» в рамках приоритетной программы исследований СО РАН № 3.1. «Информационные и вычислительные технологии поддержки принятия решений» (2007-2009 гг.)
Также результаты диссертационной работы применены при реинжиниринге ПК ИНТЭК в проектах при поддержке грантов РФФИ №07-07-00265 (2007-2009 гг.), №08-07-00172 (2008-2010 гг.) и №10-07-00264 (2010-
2011 гг.).
Апробация работы. Результаты работы обсуждались на Международных конференциях «Вычислительные технологии и математическое моделирование», Казахстан, г. Алматы, 2002 г.; «Вычислительные и информационные технологии в науке, технике и образовании», Казахстан, г. Усть-Каменогорск, 2003 г.; XXX Международной конференции «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе», Украина, г. Ялта-Гурзуф, 2003 г.; II межрегиональной школе-семинаре «Распределенные и кластерные вычисления», г. Красноярск, 2002 г.; на региональном форуме «Сибирская индустрия информационных систем», г. Новосибирск, 2002 г.; на VII Байкальской Всероссийской конференции «Информационные технологии в энергетике, экономике, экологии», г. Иркутск, 2002 г.; на XXX, XXXI и XXXII конференциях молодых ученых ИСЭМ СО РАН, г. Иркутск, 2000-2002 гг.; XIII, XIV и XV Байкальских Всероссийских конференциях «Информационные и математические технологии в науке и управлении», г. Иркутск, 2008-2010 гг.; III и IV Всероссийской конференции «Винеровские чтения», г. Иркутск, 2009, 2011 гг.; на заседаниях школы-семинара молодых ученых «Математическое моделирование и информационные технологии: состояние и перспективы», Иркутск, 2001-2002 гг., а также докладывались и обсуждались на заседаниях секций Ученого Совета ИСЭМ СО РАН.
Личный вклад. Результаты, составляющие новизну и выносимые на защиту, получены лично автором.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 10 работ, три из них [1-3] — в реферируемых журналах, рекомендованных ВАК.
Объем и структура работ. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 140 наименований и двух приложений, общий объем основного текста 125 страниц.
