Технології проєктування інформаційно-керуючих систем - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)
Реквізити навчальної дисципліни
| Рівень вищої освіти | Другий (магістерський) |
| Галузь знань | 12 Інформаційні технології |
| Спеціальність | 126 Інформаційні системи та технології |
| Освітня програма | Інформаційне забезпечення робототехнічних систем |
| Статус дисципліни | Вибіркова |
| Форма навчання | очна(денна)/заочна/дистанційна |
| Рік підготовки, семестр | 1 курс, весняний семестр |
| Обсяг дисципліни | 4 кредити |
| Семестровий контроль/ контрольні заходи | Залік, Індивідуальне завдання, Модульні контрольні роботи |
| Розклад занять | 3 години на тиждень: лекції – 2год; комп’ютерний практикум – 1год |
| Мова викладання | Українська |
| Інформація про керівника курсу / викладачів | Лектор, Лабораторні: к.т.н., доцент, Тимошин Юрій Афанасійович, моб. +38(096) 387 51 74 |
| Розміщення курсу | Посилання на дистанційний ресурс - http://tc.kpi.ua/content/ RIE; GOOGLE Disc викладача |
Програма навчальної дисципліни
Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання
Дисципліна «Технології проєктування інформаційно—керуючих систем» є дисципліною вибіркової підготовки навчального плану магістрів з спеціальності «Інформаційні системи і технології» і грає важливу роль у підготовці фахівців.
Предмет навчальної дисципліни – методологія і технології та підходи до розробки архітектури інформаційно—керуючих систем і прикладних технологій, аналіз взаємного впливу бізнес-процесів і структури організації, її портфеля замовлень на архітектуру ІТ- процесів та на структуру систем, що визначають процеси обробки і збереження інформації та формування результату для управління рівня корпоративної архітектури та сучасних технологій для «розумних» складних об’єктів типу Індустріального Інтернету Речей (ІІоТ), Інтернету роботизованих речей (IoRT), як складових частин Інтернету Речей (ІоТ) – новому напрямку розбудови інтелектуальних систем керування, які пов’язані з розвитком систем контролю та керування таких об’єктів, як Smart City, Smart Energy, Smart Water, іншими, які характеризуються значною складністю, розподіленістю та мають особливі ознаки та характеристики, наприклад, велику кількість інтелектуальних систем і пристроїв, генерують великі потоки даних, оперують десятками і сотнями тисяч сенсорів, а також інформаційно-управляючих систем типу кібер-фізичних, що мають великий вектор параметрів управління, які треба моніторити та візуалізувати для якісного контролю та керування.
Цей курс базується на таких забезпечуючих дисциплінах: «Комп’ютерні мережі», «Бази даних», «Розподілені системи обробки інформації», «Методологічні основи створення ІС», «Проектування інформаційних систем», «Управління проектами», «Технології Інтернету речей», «Робототехнічні системи та комплекси», «Теорія управління робототехнічними системами», «Інтелектуальні технології в робототехніці», «Безпека інформаційних систем».
Перелік дисциплін, що забезпечуються: «Технології проектування і реалізації інформаційних систем», «Технології створення Інтернету речей», «Теорія управління робототехнічними системами», «Методи та засоби управління інфраструктурою інформаційних технологій», переддипломна практика, дипломне проектування.
Мета вивчення дисципліни – набуття фахових компетентностей, теоретичних знань і практичних навичок з аналізу технологій розбудови архітектури та структури складних інформаційно-управляючих систем для об’єктів корпоративного середовища, включаючи використання архітектурних реалізацій технології клієнт-сервер, технологій сервісно-орієнтованої архітектури, сервісів хмарних технологій, мультиагентних технологій для слабко-зв’язаних програмних компонентів і систем, SCADA- систем та MES – систем керування виробництвом в реальному часі, ERP та MRP, компонентів єдиного інформаційного простору, застосування сучасних технологій Інтернету Речей (ІоТ), Інтернету роботизованих речей (IoRT), Індустріального ІоТ (ІІоТ), основою яких є ІКС та розподілені системи обробки даних, обґрунтованого вибору критеріїв оптимізації та адаптації до середовища їх функціонування, синхронізації з існуючими виробничими системами і об’єктами моніторингу та управління, з метою гармонізації технічних пристроїв з людьми, створення дружньої взаємодії з інтелектуальними роботизованими системами, об’єктами управління Smart City, Smart Energy, інших «розумних» систем, які генерують потоки великих даних, розвитку інфраструктури інформаційно-керуючих систем для покращення умов життя людей та підвищення їх безпеки.
Предметом вивчення дисципліни є закони розвитку ІТ-технологій, методи та засоби аналізу, проектування і розбудови архітектури та інфраструктури інформаційних систем та інформаційно-керуючих систем, рівні їх абстракції та представлення, архітектури ІТ систем, структур даних та додатків, методики розробки ІТ- архітектури підприємства, включаючи інфраструктурний комплексний аналіз, шаблони і методики проектування MSA 2.0, інших технологій проєктування, різновиди архітектури “клієнт-сервер” для створення ІС корпоративного рівня та особливості їх реалізації, достоїнства і недоліки, використання архітектурних шаблонів, особливості використання RPC та REST розподіленим ПЗ, корпоративна сервісна шина ESB та її взаємодія з програмно-технічними засобами на базі повідомлень, стеки протоколів UDDI та SOAP для Web-сервісів, основні сервіси «приватних хмар», їх структура та функціональні можливості, ознайомлення з новітніми інформаційними технологіями такими, як технологія LoRA IBM, протоколів і пристроїв NB-IoT для реалізації технологій М2М та М2М2А, процесами інтелектуалізації моніторингу і управління міськими системами, етапів розробки захищених ІТ- додатків, особливості обробки повідомлень інформаційних систем MQTT-брокерами та їх реалізації та взаємодії з індустріальними протоколами Modbus, стеки протоколів для WEB та ІоТ, реалізація спеціалізованих протоколів OAuth 2.0 та CoAP для міжмашинної взаємодії, особливостей систем промислового управління 4.0 (ІІоТ), інформаційно-управляючі рівні характерні для об’єктів Smart City, характеристики IoRT архітектури, особливості проектування та реалізації розподілених інформаційних складових і компонентів самоорганізованих Бездротових сенсорних мереж (БСМ), інформаційні аспекти Кібер-фізичних систем, Мультиагентні технології моніторингу та управління, аналізу та обробки потоків Великих Даних(ВД), особливими вимогами до використання БД нового покоління для обробки та зберігання Великих даних щодо моніторингу та управління технологічних процесів підприємств і виробництв із зворотнім контуром управління.
Завдання вивчення дисципліни:
– використання сучасних і перспективних технологій проектування, аналіз зв’язків та закономірностей, які виникають в процесі управління людськими, матеріальними, інформаційними та іншими ресурсами на етапах проектування інформаційно-керуючих систем організаційного та технічного призначення;
- оволодіння особливостями проектування та архітектури, що пов’язані з основними компонентами і структурами як традиційних технологій корпоративного рівня, так і нового напрямку розвитку сукупності різноманітних інформаційних систем типу адаптивних сенсорних мереж, так і в межах Розумного міста, Інтернету роботизованих речей (IoRT), Індустріального Інтернету речей (ІІоТ), інших інтелектуалізованих середовищ, прогнозування результатів їх взаємодії, впливу на покращення систем управління роботизованими системами в інтегрованому середовищі, які є складними об’єктами нового типу з сотнями тисяч та мільйонами об’єктів моніторингу та управління;
– ознайомлення з новітніми інформаційними технологіями такими, як інфраструктура підтримки Інтернету речей (IoТ), що має ієрархічну багато вузлову структуру з комбінації спеціалізованих мереж, шлюзів до нових «хмарних» сервісів, аналізу та обробки потоків Big Data, процесами «Великої аналітики» та «Глибокий аналіз», з сенсорами нового покоління нанорозмірів, а також адаптивними бездротовими сенсорними мережами, які мають архітектуру, що постійно змінюється, моделлю Data Hub, яка дозволяє консолідувати дані з різних джерел і використання їх в реальному часі для задач керування, технологіями «розподілених реєстрів» типу «BlockChain», які застосовуються для підвищення безпеки роботи розподілених об’єктів кібер-фізичних систем та можливостей їх систем інтелектуального керування без людини в контурі управління, а також систем керування організаційного чи організаційно-технологічного рівня з людиною в контурі управління;
– набуття практичних навичок використання методів і засобів застосування мультиагентних технологій та систем, їх механізмів поповнення знань і досягання цілі, управління агентом та зміною поведінки агента чи його адаптації до нових умов, використання метазнань для взаємодії з іншими агентами, застосування класифікації агентних програм, що використовують дві основні ознаки - ступінь розвитку внутрішнього уявлення агента про навколишній світ та спосіб прийняття рішення, як для «макроагентів», що працюють у середовищі Smart City, так і для програмних агентів вузлів обробки даних, а також різноманітних їх архітектурних реалізацій – від простих «рефлексійних» агентів до агентів, що навчаються та взаємодіють для виконання складних завдань, які не під силу монолітним системам чи окремому агенту;
Навчальна дисципліна покликана допомогти студенту отримати:
–знання основних понять, методів, засобів, моделей та алгоритмів аналізу, моніторингу та керування новітніми інформаційними технологіями такими, як Індустріальний ІоТ, протоколів і пристроїв NB-IoT для реалізації технологій М2М та М2М2А, протоколами типу MQTT та LoRA IBM для забезпечення взаємодії інформаційних структур підприємств і систем моніторингу та управління Smart City, об’єктами роботизованого середовища IoRT (Internet of Robotics Things) разом з перспективними інтелектуальними технологіями Intelliges (Smart) Informations, сучасних технологій Intelliges Data Mining таких, як Text Mining для обробки повідомлень, RDF(Resource Description Framework) – сховищ для зберігання Big Data, використання метаданих в системах обробки та передачі даних, принципів роботи з Big Data такими, як «Розподіленість», «Горизонтальна масштабованість», «Відмовостійкість», «Локальність первинної обробки даних», «Інтерпретація даних в процесі їх обробки», особливостей технології візуалізації Big Data пов’язані з редукцією та інтелектуальним аналізом даних, використання динамічних мультиекранних інтерфейсів, технології аналізу та обробки неструктурованих даних (НСД), їх властивості (гетерогенність/неоднозначність/контекстна залежність/динаміка значення/ етнокультурна залежність);
–уміння практично застосовувати методи – використовувати розробки та особливості програмних агентів, їх функціональності та технологій взаємодії, обміну повідомленнями, механізмів кооперації, технологію програмних агентів для проектування та реалізації сервісів в інтелектуальних системах, систему агрегації і уніфікації даних, а також технологій проектування слабкозв’язаних систем і компонентів систем моніторингу і управління об’єктами Smart City, використання віддалених процедур на базі Representational State Transfer (REST) та еталонних протоколів для зв’язування різних за протоколами мереж передачі даних, обміну інформацією між різними інформаційними рівнями Smart City та вузлами ІоТ, а також архітектури обробки інформації з сенсорів у ІоТ мережах, особливості БД та сховищ даних для обробки потоків Big Data, розробки захищених IoT додатків, забезпечення стійкості їх роботи.
КОМПЕТЕНТНОСТІ
Інтегральна компетентність
Здатність розв'язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми у галузі інформаційних систем та технологій для комп’ютеризованих систем керування та робототехнічних систем, що характеризується, багатогранністю використання, комплексністю та невизначеністю умов із застосування теорій та методів проектування, слабкозв’язанністю інформаційних складових, реалізації та супроводження багаторівневих інформаційних систем та технологій, появою все зростаючої кількості інтелектуальних пристроїв і систем, які використовують в середовищі людей.
Загальні компетентності
| ЗК 2 | Здатність до дослідницької та інноваційної діяльності у галузі інформаційних систем та технологій |
|---|---|
| ЗК 3 | Здатність впроваджувати принципи сталого розвитку суспільства в організаційній, управлінський, науковій та виробничій діяльності |
| ЗК 4 | Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях |
| ЗК-5 | Здатність вирішувати практичні питання регулювання та організації інноваційної діяльності підприємства та оцінювати її ефективність |
Спеціальні (фахові, предметні) компетентності
| ФК 1 | Здатність до використання, вдосконалення та розвитку методологій та технологій створення інформаційних систем. Здатність виявляти наукову сутність проблем у професійній сфері, знаходити адекватні шляхи щодо їх розв’язання і проводити наукові дослідження на відповідному рівні. |
|---|---|
| ФК 2 | Здатність до проектування інформаційних систем, їх реалізації, впровадження та ефективної експлуатації. Здатність до вдосконалення та розвитку методологій і технологій побудови інформаційних систем. |
| ФК 3 | Здатність до використання сучасних методологій та технологій проектування та реалізації інформаційного забезпечення робототехнічних систем. Здатність впроваджувати принципи сталого розвитку суспільства в організаційній, управлінській, науковій та виробничій діяльності, правильно оцінювати локальні й віддалені наслідки прийнятих рішень. |
| ФК 4 | Здатність застосовувати технології, методи проектування та інструменти для розроблення інформаційного та програмного забезпечення інтелектуальних робототехнічних систем на різних платформах та з використанням різних технологій |
| ФК 7 | Здатність забезпечення управління та оптимізацію функціонування ІТ-інфраструк-тури підприємства для відповідного рівня надання інформаційних сервісів Здатність розвивати, розгортати, експлуатувати наявні інформаційні системи, аналізувати показники їх функціональності та ефективності, визначати стратегію їх розвитку. Здатність розробляти сховища великих даних, розробляти і використовувати інструментальні засоби інтеграції різнотипних даних у наборах великої розмірності, видобувати знання шляхом інтеграції та аналізу великих даних, отриманих з різноманітних та різнорідних джерел інформації, здійснювати їх інтелектуальну обробку і створювати прикладні інформаційні продукти. |
| ФК 8 | Здатність забезпечувати конфіденційність, доступність і цілісність інформації, що використовується в комплексній системі захисту інформації в інтелектуальних робототехнічних системах. Здатність до використання сучасних методологій та технологій проектування та реалізації інформаційно-управляючих систем. |
| ФК 12 | Здатність аналізувати функціонування інформаційних систем з метою підтримки бізнес-стратегії та планувати стратегічний розвиток інформаційних систем із застосуванням інноваційних технологій та засобів. |
| ФК 14 | Здатність аналізувати архітектуру підприємства, досліджувати і розробляти нові моделі та методи задоволення потреб бізнес-спільноти підприємства в інформації. |
| ФК 15 | Здатність визначати архітектуру підприємства використовуючи сучасні методології та мови її визначення. |
Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)
Пререквізити
Студенти повинні мати знання з дисциплін:
«Комп’ютерні мережі», «Бази даних», «Розподілені системи обробки інформації», «Методологічні основи створення ІС», «Проектування інформаційних систем», «Управління проектами», «Технології Інтернету речей», «Робототехнічні системи та комплекси», «Теорія управління робототехнічними системами», «Інтелектуальні технології в робототехніці», «Безпека інформаційних систем».
Постреквізити
Після вивчення дисципліни студенти зможуть використати набуті знання та вміння для освоєння таких курсів:
«Технології проектування і реалізації інформаційних систем», «Технології створення Інтернету речей», «Теорія управління робототехнічними системами», «Методи та засоби управління інфраструктурою інформаційних технологій».
Зміст навчальної дисципліни
Розділ 1. Основні поняття інформаційної архітектури організації
1.1 Введення. Класифікація інформаційних систем і місце інформаційно-керуючих систем в загальній класифікації. Компоненти єдиного інформаційного простору. Класифікація ІКС організаційного рівня: ERP та MRP. Класифікація ІКС технічними об’єктами: вбудовані системи, автономні системи, локальні системи автоматики, АСУ ТП у виробництві, АСУ диспетчеризації, MES та SCADA системи, комп’ютеризовані інтегровані системи АСУП і АСУ ВП.
1.2 Сучасні тенденції створення ІТ – систем. Два класи організації інформаційної архітектури – з “периметром захисту” та з “розподіленими реєстрами“. Поняття архітектури інформаційної системи організації. Зв'язок архітектури і стратегії. Основні характеристики і компоненти ІТ архітектури корпоративного рівня. Залежність функціональності компонентів архітектури від бізнес-стратегії організації. Ієрархічність прикладних мереж.
1.3 Локальні ІКС. Структури локальних ІКС. Типова функціональна схема локальної ІКС. Склад ІКС. Основні технічні засоби реалізації локальних ІКС. Задачі, що вирішуються локальними ІКС. ІКС розподіленими дискретними об’єктами та процесами, роботизованими комплексами та гнучкими автоматизованими виробництвами. Канали «точка-точка» та «з централізованим управлінням», протоколи Індустріальних мереж та бездротових сенсорних мереж, їх особливості та характеристики. Різновиди структур технічних систем управління: централізовані, віддалені, розподілені, ієрархічні. Оперативні, тактичні та стратегічні дані в ІКС.
1.4 Призначення систем управління ресурсами підприємства та їх базові функціональні компоненти (SAP/R3, BAAN). ERP системи, їх функціональний склад. Системи SCM, WMS, HRM та CRP. Системи керування технологічного рівня – система диспетчерського контролю SCADA та виробнича виконавча система MES. Функціональний склад MES систем. Місце CNC систем в архітектурі ІКС. Використання моделі Data Hub для консолідації виробничих даних.
1.5 Бізнес-стратегія та інформаційні технології. Аналіз ключових чинників. Цінність ІТ з погляду бізнесу і практики управління ІТ технологіями. Бізнес-стратегія для корпорації та зміна ІТ технологій. Актуальність проблематики с точки зору зміни ролі ІТ в бізнесі та спільноті. Основні чинники розвитку архітектури організації. Портфель проєктів в організації. Стандарти технологій, управління розробками,оцінка результатів.
1.6 Інформаційні технології і ефективність. Три закони розвитку нових технологій. Оцінювання ефективності з боку бізнесу. Бюджет розвитку. Закони Гілдера, Меткалфа та Мура. Їх вплив на продукти, послуги та процеси. Умови досягнення ефективності ІТ технологій. Моделі Захмана, Gartner, "4+1", SAM. Методики META Group, TOGAF, NASCIO, Microsoft. Коротке порівняння різних методик, рекомендації.
Розділ 2. Архітектура підприємства. Рівні абстракції моделі.
2.1 Корпоративна архітектура підприємства. Еволюція уявлень. Визначення різниці архітектура підприємства та архітектури ІТ. Основні елементи архітектури підприємства. Рівні прийняття архітектурних рішень і опису архітектури. Рамочна модель архітектури. Еволюція організаційних принципів. Єдине інформаційне середовище індустріального підприємства.
2.2 Зв'язок вимог бізнесу і різних областей архітектури ІТ. Вплив ІТ- архітектури на розвиток бізнесу. Архітектура і управління ІТ- портфелем. Бізнес-процеси та забезпечуючи ІТ системи. Вимоги бізнесу до інформації, додатків та ІТ технологій. Створення додаткової вартості за рахунок ІТ. Синхронізація потреб бізнесу з можливостями ІТ. ІТ портфель – активи та проекти, проблеми управління.
2.3 Рівні абстракції в описі архітектури підприємства. Загальні елементи визначень "Архітектури підприємства" і основні помилки їх уявлень. Рівні абстракції. на корпоративному рівні. Інтегрована концепція архітектури підприємства. Елементи визначень та уявлення. Контекст архітектури.
Розділ 3. Елементи архітектури підприємства. Бізнес-архітектура і архітектура інформації
3.1 Елементи архітектури. Принципи і стандарти в рамках архітектури підприємства. Моделі і моделювання. Домени та елементи архітектур. Принципи доменів архітектур. Моделі та критерії класифікації. Рекомендації з використання моделей та моделювання для ІТ- систем.
3.2 Бізнес-архітектура. Основні моделі та інструменти опису бізнес-архітектури. Портфель додатків, моделі та інструменти його управління. Основні елементи бізнес-архітектури. Рекомендації щодо проектування бізнес-архітектури. Основні інструменти декомпозиції, аналізу, моделювання та інтеграції. Моделі портфеля додатків, особливості його управління. Принцип цінності додатку.
3.3 Архітектура інформації. Основні моделі та інструменти опису архітектури інформації. Вплив архітектури додатків на ІТ - інфраструктуру. Сервіс-орієнтована архітектура (SOA) і архітектура, керована моделями (MDA). Призначення та основні елементи архітектури інформації підприємства. Задачі і моделі інформації, процеси її управління. Загальна архітектура. Принципи інтеграції. Архітектура додатків, її елементи. Архітектурні стилі. Стилі бізнес-процесів. Процесно-орієнтована модель. Комплексна модель підприємства. Розподілені сервіси. Забезпечення гнучкості додатків в MDA.
Розділ 4. Розробка архітектури підприємства. Етапи проектування процесу розробки архітектури
4.1. Загальний контекст розробки архітектури – шаблони, політики, сервіси, компоненти архітектури. Моделі та методики для різних рівнів абстракції, їх особливості та призначення в MSA 2.0 . Інфраструктурні сервіси та елементи опису архітектури. Рівні представлення та рекомендації щодо використання.
4.2 Процес розробки архітектури. Цілі і завдання. Загальна схема архітектурного процесу.
Загальна схема розробки архітектури. Задачі проекту. Варіанти процесу розробки. Основні елементи процесу. Основні складові архітектури підприємства.
4.3 Модель процесу розробки і використання архітектури. Сім кроків архітектурного процесу відповідно до методики Співака. ЕАР модель Співака. Методика планування процесу. Схема процесу розробки архітектури і стратегії ІТ. Обґрунтування основних архітектурних рішень щодо переходу від моделі "Якою вона є" до моделі "Якою вона повинна бути". Прогнозування результатів міграції. Межі дії ІТ- архітектури. Вибір методики проектування.
4.4 Технології розробки архітектури - "зверху-вниз" або "знизу-вгору". Их особливості, достоїнства і недоліки. Принципи технологій розробки "зверху-вниз" або "знизу-вгору", їх достоїнства та недоліки. "Каскадна модель" та "Циклічна модель" методики проектування, позитивні та негативні сторони, особливості застосування.
Розділ 5. Різновиди архітектури ІКС
5.1 ІКС різного функціонального призначення. Особливості ІКС складними об’єктами. Типова функціональна схема складних ІКС та її функціональні задачі. Узагальнені характеристики ІКС. Структура ІКС організаційного рівня. ІКС технічного призначення. ІКС небезпечних об'єктів.
Характеристики технологічних об’єктів управління та їх особливості.
5.2 АСУТП як ІКС. Призначення, структура, різновиди АСУТП. Структура багаторівневого керування в АСУ: АСУП та АСУ ТП. ERP- системи. Автоматизовані системи управління виробничим процесом (АСУВП) як ІКС. T-FACTORY. MES – системи керування виробництвом в реальному часі. Інформаційно-керуючі системи управління (ІКСУ)
Розділ 6. Технології створення локальних ІКС
6.1 Використання технології “клієнт – сервер” в локальних ІКС. Архітектура з “тонким клієнтом” для створення розподілених систем обробки даних і повідомлень в ІС технологічного рівня підприємств з «периметром» безпеки. Використання «портальних» технологій для підвищення безпеки інформаційних ресурсів підприємства (Front та Back – портали). Використання архітектури з “надтонким клієнтом” (браузером) для ІКС організаційного рівня. Особливості їх реалізації, достоїнства і недоліки.
6.2 Структурні рівні інформаційної системи. Програмне та інформаційне забезпечення автоматизованих інформаційно-керуючих систем. Склад та структура програмного забезпечення. Загальне програмне забезпечення та прикладне. Операційні системи реального часу. Роль ПЗ проміжного шару (Middleware). Використання технологій слабкозв’язаних компонентів для формування інформаційно-керуючих сервісів. Технологія CORBA для мульті-платформених архітектур ІКС, особливості застосування. Схема технологічної реалізації корпоративної ІС. Базові архітектури ІТ систем корпоративного рівня.
6.3 ІТ- засоби ІКС: засоби отримання інформації, засоби обробки інформаційних потоків, засоби передачі та обміну інформацією, засоби використання інформаційних даних. Промислові мережі і інтерфейси. Промисловий Ethernet, Modbus та Profibus, Zigbee і протокол на базі стандарту IЕЕЕ 802.15.4. Протоколи для ІоТ – СоАР та MQTT. Міжмережеві шлюзи. Структурна схема сумісної реалізації протоколів Modbus та MQTT. Протоколи міжмашинного зв'язку та D2D, М2М та його хмарного клону М2М2А. Неоднорідність каналів ІКС: точка-точка, шина, програмно-конфігуровані.
6.4 Використання інтернет-технологій в автоматизованих системах управління промислових об’єктів. Основні поняття технологій Інтернету. Принципи управління через середовище Інтернет. Мікро веб-сервери (Embedded Web Server). "Вбудований Інтернет" (Embedded Internet). «Повсюдний Інтернет». Позитивні сторони і недоліки управління через Інтернет. Проблеми такого управління та їх вирішення. Використання брокерів для координації роботи вузлів ієрархічної мережі для ІоТ. Індустріальні виробництва та промислові технології як об’єкти моніторингу Smart City.
6.5 Різновиди та особливості програмних засобів ІКСУ. Методи оптимального та інтелектуального управління в автоматизованих інформаційно-керуючих системах. Бази даних. Операційні системи реального часу. ОРС- сервери. Функції SCADA. Різновиди SCADA. Особливості диспетчерського контролю. CoDeSys V3.5 – інтегроване середовище розробки (IDE) програм для програмованих контролерів. Людино-машинний інтерфейс (НМІ) ІКС. Стандарт «ISA101: Human Machine Interfaces for Process Automation Systems».
6.6 Застосування мультиагентних технологій в індустрії. Мультиагентні технології в програмному середовищі. Типи програмних агентів, універсальні агенти та вузько функціональні агенти. Вимоги до програмних агентів. Головні характеристики та особливості агентів. Мультиагентні системи (МАС), особливості архітектури. МАС для підтримки процесів прийняття рішень на підприємстві. Загальна структура системи моніторингу на базі МАС.
Розділ 7. Технології створення розподілених ІКС
7.1 Технології SOA – створення сервісів із слабкозв’язаних програмних компонентів. Використання брокерів для забезпечення взаємодії розробників та клієнтів сервісів. Загальна структура реалізації SOA технологій. Проблеми реалізації. Технологія на базі сервісів обробки повідомлень. Технологія «корпоративна шина підприємства» - Enterprise Service Bus (ESB). Особливості реалізації. Стек протоколів веб-служб. Реєстрація та пошук Web-сервісів на основі UDDI. Інтерфейси взаємодії з реєстром неструктурованих даних. Протокол обміну структурованими повідомленнями - Simple Object Access Protocol (SOAP). Структура інтегрованого середовища інформаційних ресурсів (ІСІР).
7.2 Хмарні технології - новий спосіб надання обчислювальних ресурсів і сервісів, заснований на Інтернет-технологіях. Характеристики хмарних обчислень. Загальна структура Cloud Computing. Структура хмарних сервісів. Базові сервіси Iaas, PaaS, SaaS. Ризики використання хмарних сервісів для задач управління. Структура і особливості застосування “приватної хмари” в середовищі Industrial IoT. Спеціалізовані шлюзи для інтелектуальних роботизованих систем, що переміщуються.
7.3 Використання технологій Big Data, сенсорних та індустріальних мереж, програмно конфігуруємих мереж, інтелектуальних технологій аналізу та обробки в ІКС структурі. Процеси «великої аналітики» та «глибокого аналізу» в задачі створення «цифрових моделей» для індустріальних об’єктів управління. Застосування технології Data Mining при аналізі технологічних даних. Інфраструктура систем збору даних, моніторингу та управління розподілених об’єктів диспетчерського моніторингу. Особливості організації безпеки та стійкої роботи розподілених систем контролю на прикладі індустріальних об’єктів Smart City. Технології Intelligens Data Mining, Intelligens (Smart) Informations, розподілені реєстри типу BlockChain для для підвищення ефективності роботи критичних об’єктів керування в структурі Smart City. Корпоративний блокчейн на базі платформи Hyperledger. Вимоги до БД для технологій Big Data.
7.4 Кібер-фізичні системи – програмні системи нового типу з потужною інтелектуальною компонентою для управління розподіленими технологічними процесами без участі людей. Кібер-фізичні системи (Cyber-Physical System, CPS) – новий рівень індустріальних систем. Особливості кібер-фізичних систем та області застосування. Концептуальна схема CPS. Структура системи управління кібер-фізичної системи. Кібер-фізичні системи реального часу для управління процесами – «Розумна вода», «Розумна енергія». т.п. Безпека кібер-фізичної системи.
Дидактичні матеріали: презентація Power Point, комп’ютер, проектор. В режимі “online” – ZOOM конференції за розкладом.
Навчальні матеріали та ресурси
Базова література
1. Т.В. Гвоздева, Б.А. Баллод. Проектирование информационных систем. Уч.пособие.- М., изд. «Феникс», сер. Высшее образование, 2009г., 512с.
2. В.Н. Грекул, Г.Н. Денищенко, Н.А. Коровкина. Проектирование информационных систем. Курс лекц. - М., изд. «Бином.Лаб. знаний», 2008г.,304с.
3. И.В. Соловьев, А.А. Майоров. Проектирование информационных систем. Уч. пособие.- М., изд. «Академический проект», 2009г., 400с.
4. Мартин Фаулер. Архитектура корпоративных приложений.- М., изд. «Вильямс», 2007г., 541с.
5. Муромцев Д. Ю. , Грибков А.Н., Тюрин И.В., Шамкин В.Н.Проектирование базы знаний интеллектуальной информационно-управляющей системы для многомерных технологических объектов. ж. «Информационно-управляющие системы», № 4 (2018),с. 24-30
DOI: https://doi.org/10.31799/1684-8853-2018-4-24-30
6. Архитектуры, модели и технологии программного обеспечения информационно-управляющих систем: монография / Ткачук Н. В., Шеховцов В. А., Кукленко Д. В., Сокол В. Е. Под ред. М. Д. Годлевского. — Харьков: НТУ «ХПИ», 2005, 274 с.
7. Г.Н. Калянов. «CASE – технологии. Консалтинг в автоматизации бизнес-процессов». – М. «Горячая линия-Телеком», 2000, 317с.
8. Автоматизація виробничих процесів: підручник./І.В.Ельперін, О.М.Пупена, В.М.Сідлецький, С.М.Швед.- К.Видавництво Ліра-К. 2015 – 378 с.
9. Деменков Н.П. SCADA-системы как инструмент проектирования АСУ ТП: Учебное пособие - М. : Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2004.- 328 с.
10. Еталонні архітектури MSA.- К., Майкрософт Україна; К.: Видавнича група BHV, 2005.- 352c.
11. Асадуллаев С. «Архитектуры хранилищ данных – II», 19.10.2009, www.lanit.ru
12. Бондарчук А. П. Основи інфокомунікаційних технологій: навчальний посібник [Електронний ресурс] / А. П. Бондарчук, Г. С. Срочинська, М. Г. Твердохліб // Київ, ДУТ. – 2015. – 76 с. – Режим доступу до ресурсу: http://www.dut.edu.ua/ua/lib/1/category/1090/view/840.
13. Жураковський Б. Ю. Комп’ютерні мережі. Частина 2 Навчальний посібник [Електронний ресурс] / Б. Ю. Жураковский, І. О. Зенів // КПІ ім. Ігоря Сікорського. – 2020. – 372 с. – Режим доступу до ресурсу: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/36641
14. Інтернет речей і сучасні технології А. Й. Наконечний , З. Є. Верес Національний університет “Львівська політехніка” кафедра комп’ютеризованих систем автоматики, 2016, УДК 551.568.85.
15. Технологии и средства консолидации информации: Учебное пособие. Деревянко А.С., Солощук М.Н. - Харьков: НТУ "ХПИ", 2008. - 432c. Глава 4. «Интеграция приложений: сервисно-ориентированная архитектура» (http://khpi-iip.mipk.kharkiv.edu/library/index.html)
16. А.В. Данилин, А.И. Слюсаренко. Архитектура предприятия Лекция 7 «Сервис-ориентированная архитектура (SOA) и архитектура, управляемая моделями (MDA)», INTUIT.ru
17. Зубарева М. Г., Цветков А. А., Хамуш А. Л., Шорох Д. К., Шуклин А. В., Юрсков С.В.
Методологии проектирования мультиагентных систем. // Технические науки в России и за рубежом: материалы VI Междунар. науч. конф. (г. Москва, ноябрь 2016 г.). — М.: Буки-Веди, 2016. — С. 3-8. Електронний ресурс: https://moluch.ru/conf/tech/archive/228/11320/
18. Хмарні обчислення. Електронний ресурс: http://integritysys.com.ua/solutions/pricatecloud-solution/
19. Big Data. Електронний ресурс: https://www.it.ua/ru/knowledge-base/technology-innovation/big-data-bolshie-dannye
20. BIG DATA. ВЕЛИКІ ДАНІ – ВЕЛИКІ МОЖЛИВОСТІ. Електронний ресурс: https://vtgstudy.com/news/ru-big-data-bolshie-dannye-bolshie-vozmozhnosti/
21. Ван Чунжі, Яцишин С. П., Лиса О. В., Мідик А-В. В. КІБЕРФІЗИЧНІ СИСТЕМИ ТА ЇХ ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ - журн. Вимірювальна техніка та метрологія, № 79 (1), 2018 р. с.34-38. Електронний ресурс: http://science.lpnu.ua/sites/default/files/journal-paper/2018/sep/14522/0064.pdf
22. В.Ю. МЕЙТУС та ін. Кіберфізичні системи як основа інтелектуалізації «розумних» підприємств. Системи керування та комп’ютери. 2019, №4, с.14-26.
DOI https://d0 i.0 rg/l 0.15407/и5іт.2019.04.014
23. А. О. Мельник. КІБЕРФІЗИЧНІ СИСТЕМИ: ПРОБЛЕМИ СТВОРЕННЯ ТА НАПРЯМИ РОЗВИТКУ. Репозіторій «Львівська політехніка», 2014, с.154-161. Електронний ресурс:
http://ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/27253/1/24-154-161.pdf
24. The industrial internet of things (IIoT): An analysis framework (англ.) // Computers in Industry. — 2018-10-01. — Vol. 101. — P. 1–12. — ISSN 0166-3615. — doi:10.1016/j.compind.2018.04.015
25. Батура Т.В., Мурзин Ф.А., Семич Д.Ф. Облачные технологии: основные понятия, задачи и тенденции развития // ЭЛЕКТРОННЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ:ПРОГРАММНЫЕ ПРОДУКТЫ, СИСТЕМЫ И АЛГОРИТМЫ – 2014. doi: 10.15827/2311-6749.10.141
26. Д.Васкевич. Стратегии “клиент/сервер”.2-е изд.–К.“Диалектика”,1996г, 396с.
27. Industrial Cloud -новый виток развития производства.«Открытые системы». СУБД, 2020, № 02
28. SMART-ІНФРАСТРУКТУРА У СТАЛОМУ РОЗВИТКУ МІСТ: СВІТОВИЙ ДОСВІД ТА ПЕРСПЕКТИВИ УКРАЇНИ. К. 2021, 400с. Електронний ресурс: https://razumkov.org.ua/uploads/other/2021-SMART-%D0%A1YTI-SITE.pdf
Додаткова література
1. К. Дж. Дейт «Введение в системы баз данных». 6-е изд.,М.-1998г.
2. Жураковський Б.Ю. Системи доступу. Навчальний посібник. [Електронний ресурс] / Б. Ю. Жураковский, Н. В. Коршун // Київ, Державний університет телекомунікацій. – 2015. – 58 с.– Режим доступу до ресурсу: http://ir.nmapo.edu.ua:8080/jspui/bitstream/lib/277/1/l_841_81364872.pdf
3. Федоров Ю.Н. Справочник инженера по АСУ ТП: Проектирование и разработка. Учебно-практическое пособие. – М.: Инфра-Инженерия, 2008. – 928 стр.
4. Леонид Черняк. Интернет вещей: новые вызовы и новые технологии // Открытые системы.
СУБД. — 2013. — № 4. — С. 14–18. URL: http://www.osp.ru/os/2013/04/13035551
5. Интернет вещей – технология будущего, которая меняет реальность сегодня [ Електронний ресурс ]: https://robo- sapiens.ru/stati/ internetveshhey/
6. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. — 4-е изд. — СПб.:Питер, 2010. — С. 438. — 4500 экз. — ISBN 978-5-49807-389-7.
7. Что такое Интернет вещей (IoT)? [ Електронний ресурс ]: https://riot.org/2016/04/04
8. Сергиевский М.В. Беспроводные сенсорные сети. – [Електронний ресурс]. Режим доступу: http://www.compress.ru/Article.aspx?id=17950
9. How Energy Technology Is Evolving [ Електронний ресурс ]: https://www.pewtrusts.org/en/research-and-analysis/issuebriefs/2016/02/the-smart-grid-how-energy-technology-is-evolving.
10. Жураковський Б.Ю. Комп’ютерні мережі. Навчальний посібник для виконання лабораторних робіт [Електронний ресурс] / Б. Ю. Жураковский, І. О. Зенів // КПІ ім. Ігоря Сікорського. – 2020. – 213 с. – Режим доступу до ресурсу: https://classroom.google.com/u/0/c/MTQ1MDk5NzA3OTQ1?hl=ru
11. Еталонні моделі сервіс орієнтованої архітектури за рекомендаціями OASIS (http://soa.skatin.ru/soa-rm-csru.pdf);
12. EDA как очередная инкарнация SOA, Леонид Черняк, Открытые системы
(http://www.osp.ru/os/2006/09/3776459/)
13. Проектування ІоТ [ Електронний ресурс ]: https://www.slideshare.net/ssuserf405bc/iot-79608563
14. Беркман Л.Н. Теорія передачі та обробки даних в інфокомунікаціях: навчальний посібник / Л.Н. Беркман, Б.Ю. Жураковський, А.О. Макаренко//. − К.: ДУТ, 2015. – 160 с. – Режим доступу до ресурсу: http://www.dut.edu.ua/ru/lib/1/category/1090/view/859
15. James Manyika, Michael Chui, Peter Bisson, Jonathan Woetzel, Richard Dobbs, Jacques Bughin, Dan Aharon. Unlocking the potential of the Internet of Things (Report McKinsey Global Institute June 2015). URL: http://www.mckinsey.com/business-functions/business-technology/our-insights/the-internet-of-things-the-value-of-digitizing-the-physical-world/
16. The Next Industrial Revolution: A Manufacturing Leadership White Paper Sponsored by Microsoft How the Internet of Things and Embedded, Connected, Intelligent Devices will Transform Manufacturing — A Manufacturing Leadership White Paper, Frost&Sullivan. — 2016. — P. 1–12.
17. Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. М.:Горячая линия – Телеком, 2009. – 608 с.
18. Електронний ресурс: http://www.aiportal.ru/articles/multiagent-systems/agent-classification.html
19. Основина О. Н. Мультиагентная система оценки и прогнозирования надежности АСУ // Труды II школы семинара молодых ученых «Управление большими системами». Воронеж, 2007. – С. 168-176.
20. Мультиагентные системы. Електронний ресурс: https://intellect.ml/11-multiagentnye-sistemy-5354
21. С.Е. Ландсберг, А.А. Хованских. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МУЛЬТИАГЕНТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. Електронний ресурс: file:///D:/Мои%20документы/Многоагентная%20система/Информационные%20системы%20и%20многоагентные%20технологии.pdf
22. Что такое корпоративная сервисная шина? Електронний ресурс:
https://www.netinbag.com/ru/internet/what-is-an-enterprise-service-bus.html
23. ЩО ТАКЕ ХМАРНІ СЕРВІСИ ТА ЯК ВОНИ ДОПОМАГАЮТЬ БІЗНЕСУ? Електронний ресурс:
https://gigacloud.ua/blog/navchannja/scho-take-hmarni-servisi-ta-jak-voni-dopomagajut-biznesu
24. Л. Б. Самойленко. МОЖЛИВОСТІ ТА ПРОБЛЕМИ ЗАСТОСУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЙ BIG DATA ВІТЧИЗНЯНИМИ КОМПАНІЯМИ. Електронний ресурс:
http://www.economy.nayka.com.ua/pdf/1\_2018/59.pdf
25. Мобільні КФС (кібер-фізичні системи). Електронний ресурс: https://vseosvita.ua/library/mobilni-kfs-kiber-fizicni-sistemi-328656.html
26. Індустрія 4.0. Цена вопроса для Украины. Електронний ресурс: https://inventure.com.ua/news/ukraine/industriya-4.0-cena-voprosa-dlya-ukrainy
27. Яремко І.М. Імовірнісні характеристики центрів обробки даних і резервування / І.М. Яремко, В.В. Турупалов, І.О. Молоковский // Наукові праці інституту проблем модулювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова «Моделювання та інформаційні технології».– Київ,2011р. – Випуск 60.– C.141-146.
28. Курочкіна М. Г. Блокчейн – новітня технологія криптографії в цифровому світі. Світ телекомунікації та інформатизації: матеріали Міжнародної науково-технічної конференції студентства Державного університету телекомунікацій. Київ: ДУТ, 2017. C. 209–212. Режим доступу: http://www.dut.edu.ua/uploads/n\_5218\_58757739.pdf
Інформаційні ресурси
http://tc.kpi.ua/content/ RIE; GOOGLE Disc викладача
Навчальний контент
Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)
№ лекції |
Назва теми лекції та перелік основних питань (перелік дидактичних засобів, посилання на літературу та завдання на СРС) |
Розділ 1 Основні поняття інформаційної архітектури організації Тема 1.1 Введення. Класифікація інформаційних систем і місце інформаційно-керуючих систем в загальній класифікації. Компоненти єдиного інформаційного простору. Класифікація ІКС організаційного рівня: ERP та MRP. Класифікація ІКС технічними об’єктами: вбудовані системи, автономні системи, локальні системи автоматики, АСУ ТП у виробництві, АСУ диспетчеризації, MES та SCADA системи, комп’ютеризовані інтегровані системи АСУП і АСУ ВП.
|
|
Тема 1.2. Сучасні тенденції створення ІТ – систем. Два класи організації інформаційної архітектури – з “периметром захисту” та з “розподіленими реєстрами“. Поняття архітектури інформаційної системи організації. Зв'язок архітектури і стратегії. Основні характеристики і компоненти ІТ архітектури корпоративного рівня. Залежність функціональності компонентів архітектури від бізнес-стратегії організації. Ієрархічність прикладних мереж.
Література: [БЛ: 1-4/ ДЛ: 4.6,9] |
|
Тема 1.3. Локальні ІКС. Структури локальних ІКС. Типова функціональна схема локальної ІКС. Склад ІКС. Основні технічні засоби реалізації локальних ІКС. Задачі, що вирішуються локальними ІКС. ІКС розподіленими дискретними об’єктами та процесами, роботизованими комплексами та гнучкими автоматизованими виробництвами. Канали «точка-точка» та «з централізованим управлінням», протоколи Індустріальних мереж та бездротових сенсорних мереж, їх особливості та характеристики. Різновиди структур технічних систем управління: централізовані, віддалені, розподілені, ієрархічні. Оперативні, тактичні та стратегічні дані в ІКС. Тема 1.4 Призначення систем управління ресурсами підприємства та їх базові функціональні компоненти (SAP/R3, BAAN). ERP системи, їх функціональний склад. Системи SCM, WMS, HRM та CRP. Системи керування технологічного рівня – система диспетчерського контролю SCADA та виробнича виконавча система MES. Функціональний склад MES систем. Місце CNC систем в архітектурі ІКС. Використання моделі Data Hub для консолідації виробничих даних.
Література: [БЛ: 2-4, 7-10/ ДЛ: 3,4,10,14,17] |
|
Тема 1.5. Бізнес-стратегія та інформаційні технології. Аналіз ключових чинників. Цінність ІТ з погляду бізнесу і практики управління ІТ технологіями. Бізнес-стратегія для корпорації та зміна ІТ технологій. Актуальність проблематики с точки зору зміни ролі ІТ в бізнесі та спільноті. Основні чинники розвитку архітектури організації. Портфель проєктів в організації. Стандарти технологій, управління розробками,оцінка результатів. Тема 1.6. Інформаційні технології і ефективність. Три закони розвитку нових технологій. Оцінювання ефективності з боку бізнесу. Бюджет розвитку. Закони Гілдера, Меткалфа та Мура. Їх вплив на продукти, послуги та процеси. Умови досягнення ефективності ІТ технологій. Моделі Захмана, Gartner, "4+1", SAM. Методики META Group, TOGAF, NASCIO, Microsoft. Коротке порівняння різних методик, рекомендації.
Література: [БЛ: 1- 4, 7-10/ ДЛ: 4,16] |
|
Розділ 2 Архітектура підприємства. Рівні абстракції моделі. Тема 2.1. Корпоративна архітектура підприємства. Еволюція уявлень. Визначення різниці архітектури підприємства та архітектури ІТ. Основні елементи архітектури підприємства. Рівні прийняття архітектурних рішень і опису архітектури. Рамочна модель архітектури. Еволюція організаційних принципів. Єдине інформаційне середовище індустріального підприємства.
|
|
Тема 2.2. Зв'язок вимог бізнесу і різних областей архітектури ІТ. Вплив ІТ- архітектури на розвиток бізнесу. Архітектура і управління ІТ- портфелем. Бізнес-процеси та забезпечуючи ІТ системи. Вимоги бізнесу до інформації, додатків та ІТ технологій. Створення додаткової вартості за рахунок ІТ. Синхронізація потреб бізнесу з можливостями ІТ. ІТ портфель – активи та проекти, проблеми управління. Тема 2.3 Рівні абстракції в описі архітектури підприємства. Загальні елементи визначень "Архітектури підприємства" і основні помилки їх уявлень. Рівні абстракції. на корпоративному рівні. Інтегрована концепція архітектури підприємства. Елементи визначень та уявлення. Контекст архітектури.
|
|
Розділ 3. Елементи архітектури підприємства. Бізнес-архітектура і архітектура інформації Тема 3.1 Елементи архітектури. Принципи і стандарти в рамках архітектури підприємства. Моделі і моделювання. Домени та елементи архітектур. Принципи доменів архітектур. Моделі та критерії класифікації. Рекомендації з використання моделей та моделювання для ІТ- систем. Тема 3.2 Бізнес-архітектура. Основні моделі та інструменти опису бізнес-архітектури. Портфель додатків, моделі та інструменти його управління. Основні елементи бізнес-архітектури. Рекомендації щодо проектування бізнес-архітектури. Основні інструменти декомпозиції, аналізу, моделювання та інтеграції. Моделі портфеля додатків, особливості його управління. Принцип цінності додатку.
|
|
Тема 3.3. Архітектура інформації. Основні моделі та інструменти опису архітектури інформації. Вплив архітектури додатків на ІТ - інфраструктуру. Сервіс-орієнтована архітектура (SOA) і архітектура, керована моделями (MDA). Призначення та основні елементи архітектури інформації підприємства. Задачі і моделі інформації, процеси її управління. Загальна архітектура. Принципи інтеграції. Архітектура додатків, її елементи. Архітектурні стилі. Стилі бізнес-процесів. Процесно-орієнтована модель. Комплексна модель підприємства. Розподілені сервіси. Забезпечення гнучкості додатків в MDA.
|
|
Розділ 4. Розробка архітектури підприємства. Етапи проектування процесу розробки архітектури Тема 4.1. Загальний контекст розробки архітектури – шаблони, політики, сервіси, компоненти архітектури. Моделі та методики для різних рівнів абстракції, їх особливості та призначення в MSA 2.0 . Інфраструктурні сервіси та елементи опису архітектури. Рівні представлення та рекомендації щодо використання. Тема 4.2 Процес розробки архітектури. Цілі і завдання. Загальна схема архітектурного процесу. Загальна схема розробки архітектури. Задачі проекту. Варіанти процесу розробки. Основні елементи процесу. Основні складові архітектури підприємства.
|
|
Тема 4.3. Модель процесу розробки і використання архітектури. Сім кроків архітектурного процесу відповідно до методики Співака. ЕАР модель Співака. Методика планування процесу. Схема процесу розробки архітектури і стратегії ІТ. Обґрунтування основних архітектурних рішень щодо переходу від моделі "Якою вона є" до моделі "Якою вона повинна бути". Прогнозування результатів міграції. Межі дії ІТ- архітектури. Вибір методики проектування. Тема 4.4 Технології розробки архітектури - "зверху-вниз" або "знизу-вгору". Их особливості, достоїнства і недоліки. Принципи технологій розробки "зверху-вниз" або "знизу-вгору", їх достоїнства та недоліки. "Каскадна модель" та "Циклічна модель" методики проектування, позитивні та негативні сторони, особливості застосування.
Література: [БЛ: 1-4, 6,10,16/ ДЛ: 3,4,11] |
|
Розділ 5. Різновиди архітектури ІКС Тема 5.1. ІКС різного функціонального призначення. Особливості ІКС складними об’єктами. Типова функціональна схема складних ІКС та її функціональні задачі. Узагальнені характеристики ІКС. Структура ІКС організаційного рівня. ІКС технічного призначення. ІКС небезпечних об'єктів. Характеристики технологічних об’єктів управління та їх особливості.
|
|
Тема 5.2 АСУТП як ІКС. Призначення, структура, різновиди АСУТП. Структура багаторівневого керування в АСУ: АСУП та АСУ ТП. ERP- системи. Автоматизовані системи управління виробничим процесом (АСУВП) як ІКС. T-FACTORY. MES – системи керування виробництвом в реальному часі. Інформаційно-керуючі системи управління (ІКСУ).
Література: [БЛ: 1-3,8/ ДЛ: 3, 14,16,17] |
|
Розділ 6. Технології створення локальних ІКС Тема 6.1 Використання технології “клієнт – сервер” в локальних ІКС. Архітектура з “тонким клієнтом” для створення розподілених систем обробки даних і повідомлень в ІС технологічного рівня підприємств з «периметром» безпеки. Використання «портальних» технологій для підвищення безпеки інформаційних ресурсів підприємства (Front та Back – портали). Використання архітектури з “надтонким клієнтом” (браузером) для ІКС організаційного рівня. Особливості їх реалізації, достоїнства і недоліки. Тема 6.2 Структурні рівні інформаційної системи. Програмне та інформаційне забезпечення автоматизованих інформаційно-керуючих систем. Склад та структура програмного забезпечення. Загальне програмне забезпечення та прикладне. Операційні системи реального часу. Роль ПЗ проміжного шару (Middleware). Використання технологій слабкозв’язаних компонентів для формування інформаційно-керуючих сервісів. Технологія CORBA для мульті-платформених архітектур ІКС, особливості застосування. Базові архітектури ІТ систем корпоративного рівня.
|
|
Тема 6.3. ІТ- засоби ІКС: засоби отримання інформації, засоби обробки інформаційних потоків, засоби передачі та обміну інформацією, засоби використання інформаційних даних. Промислові мережі і інтерфейси. Промисловий Ethernet, Modbus та Profibus, Zigbee і протокол на базі стандарту IЕЕЕ 802.15.4. Протоколи для ІоТ – СоАР та MQTT. Міжмережеві шлюзи. Структурна схема сумісної реалізації протоколів Modbus та MQTT. Протоколи міжмашинного зв'язку та D2D, М2М та його хмарного клону М2М2А. Неоднорідність каналів ІКС: точка-точка, шина, програмно-конфігуровані мережі. Тема 6.4 Використання інтернет-технологій в автоматизованих системах управління промислових об’єктів. Основні поняття технологій Інтернету. Принципи управління через середовище Інтернет. Мікро веб-сервери (Embedded Web Server). "Вбудований Інтернет" (Embedded Internet). «Повсюдний Інтернет». Позитивні сторони і недоліки управління через Інтернет. Проблеми такого управління та їх вирішення. Використання брокерів для координації роботи вузлів ієрархічної мережі для ІоТ. Індустріальні виробництва та промислові технології як об’єкти моніторингу Smart City.
|
|
Тема 6.5 Різновиди та особливості програмних засобів ІКСУ. Методи оптимального та інтелектуального управління в автоматизованих інформаційно-керуючих системах. Бази даних. Операційні системи реального часу. ОРС- сервери. Функції SCADA. Різновиди SCADA. Особливості диспетчерського контролю. CoDeSys V3.5 – інтегроване середовище розробки (IDE) програм для програмованих контролерів. Людино-машинний інтерфейс (НМІ) ІКС. Стандарт «ISA101: Human Machine Interfaces for Process Automation Systems». Тема 6.6 Застосування мультиагентних технологій в індустрії. Мультиагентні технології в програмному середовищі. Типи програмних агентів, універсальні агенти та вузько функціональні агенти. Вимоги до програмних агентів. Головні характеристики та особливості агентів. Мультиагентні системи (МАС), особливості архітектури. МАС для підтримки процесів прийняття рішень на підприємстві. Загальна структура системи моніторингу на базі МАС.
Література: [БЛ: 3,6-9,15,17/ ДЛ: 3, 18-21] |
|
Розділ 7. Технології створення розподілених ІКС Тема7.1 Технології SOA – створення сервісів із слабкозв’язаних програмних компонентів. Використання брокерів для забезпечення взаємодії розробників та клієнтів сервісів. Загальна структура реалізації SOA технологій. Проблеми реалізації. Технологія на базі сервісів обробки повідомлень. Технологія «корпоративна шина підприємства» - Enterprise Service Bus (ESB). Особливості реалізації. Стек протоколів веб-служб. Реєстрація та пошук Web-сервісів на основі UDDI. Інтерфейси взаємодії з реєстром неструктурованих даних. Протокол обміну структурованими повідомленнями - Simple Object Access Protocol (SOAP). Структура інтегрованого середовища інформаційних ресурсів (ІСІР). Тема 7.2 Хмарні технології - новий спосіб надання обчислювальних ресурсів і сервісів, заснований на Інтернет-технологіях. Характеристики хмарних обчислень. Загальна структура Cloud Computing. Структура хмарних сервісів. Базові сервіси Iaas, PaaS, SaaS. Ризики використання хмарних сервісів для задач управління. Структура і особливості застосування “приватної хмари” в середовищі Industrial IoT. Спеціалізовані шлюзи для інтелектуальних роботизованих систем, що переміщуються.
|
|
Тема 7.3. Використання технологій Big Data, сенсорних та індустріальних мереж, програмно конфігуруємих мереж, інтелектуальних технологій аналізу та обробки в ІКС структурі. Процеси «великої аналітики» та «глибокого аналізу» в задачі створення «цифрових моделей» для індустріальних об’єктів управління. Застосування технології Data Mining при аналізі технологічних даних. Інфраструктура систем збору даних, моніторингу та управління розподілених об’єктів диспетчерського моніторингу. Особливості організації безпеки та стійкої роботи розподілених систем контролю на прикладі індустріальних об’єктів Smart City. Технології Intelligens Data Mining, Intelligens (Smart) Informations, розподілені реєстри типу BlockChain для для підвищення ефективності роботи критичних об’єктів керування в структурі Smart City. Корпоративний блокчейн на базі платформи Hyperledger. Вимоги до БД для технологій Big Data.
|
|
Тема 7.4 Кібер-фізичні системи – програмні системи нового типу з потужною інтелектуальною компонентою для управління розподіленими технологічними процесами без участі людей. Кібер-фізичні системи (Cyber-Physical System, CPS) – новий рівень індустріальних систем. Особливості кібер-фізичних систем та області застосування. Концептуальна схема CPS. Структура системи управління кібер-фізичної системи. Кібер-фізичні системи реального часу для управління процесами – «Розумна вода», «Розумна енергія», т.п. Безпека кібер-фізичної системи.
Література: [БЛ: 21-23/ ДЛ: 6, 25] |
Календарне планування лекційних та практичних занять
| Номер лекції | Номер практичного заняття | Дата проведення |
|---|---|---|
| Лекція 1 | Заняття 1 | За розкладом |
| Лекція 1,2 | Заняття 1 | За розкладом |
| Лекція 3,4 | Заняття 2 | За розкладом |
| Лекція 5,6 | Заняття 2 | За розкладом |
| Лекція 7,8 | Заняття 3 | За розкладом |
| … | … | … |
| Лекція 17,18 | Заняття 9 | За розкладом |
5. Комп'ютерний практикум
З даної дисципліни передбачається проведення зі студентами комп’ютерного практикуму. Основними цілями занять є:
засвоєння студентами знань з основних тем дисципліни та їх закріплення;
формування у студентів навичок і вмінь з аналізу роботизованого інтерактивного середовища.
| № з/п | Назва теми заняття |
|---|---|
| 1 | Порівняння особливостей централізованого та розподіленого керування в ІКС. |
| 2 | Інфраструктурні сервіси в ІКС організаційного та технологічного рівня. |
| 3 | Засоби візуалізації параметрів для систем диспетчерського контролю. |
| 4 | Аналіз проблем управління через середовище Інтернет небезпечними об'єктами індустріального середовища. |
| 5 | Дослідження особливостей компонентів інфраструктури інформаційно-керуючих систем. |
| 6 | Синхронні та асинхронні процеси обміну даними і повідомленнями в структурах ІКС. Канали інтерактивної взаємодії. Мережі, що програмно конфігуруються. |
| 7 | Аналіз технології Enterprise Service Bus (ESB) та особливостей її реалізації для промислових об’єктів. |
| 8 | Аналіз динамічної маршрутизації на протоколах XMPP, MQTT, СоАР, 6LoWPN, 802.15.4. Дослідження індустріальних протоколів промисловий Ethernet, Modbus та Profibus, Zigbee. |
| 9 | Інфраструктура системи управління кібер-фізичною системою. |
Самостійна робота студента/аспіранта
Самостійна робота студентів складається з:
- підготовки до аудиторних занять (лекцій та практик),
виконання контрольних робіт (http://tc.kpi.ua/content/RIE; GOOGLE Disc викладача)
написання реферату (http://tc.kpi.ua/content/ RIE; GOOGLE Disc викладача)
Самостійна робота
|
|
|
|
|
3 |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
4 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
36 |
Політика та контроль
Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Форми організації освітнього процесу, види навчальних занять і оцінювання результатів навчання регламентуються Положенням про організацію освітнього процесу в Національному технічному університеті України «Київському політехнічному інституті імені Ігоря Сікорського».
Політика виставлення оцінок: кожна оцінка виставляється відповідно до розроблених викладачем та заздалегідь оголошених студентам критеріїв, а також мотивується в індивідуальному порядку на вимогу студента; у випадку не виконання студентом усіх передбачених навчальним планом видів занять (атестаційних контрольних робіт, реферату) до екзамену він не допускається; пропущені заняття обов’язково мають бути відпрацьовані.
**Відвідування є обов'язковим (**за винятком випадків, коли існує поважна причина, наприклад, хвороба чи дозвіл працівників деканату). Якщо студент не може бути присутніми на заняттях, він все одно несете відповідальність за виконання завдань, що проводились в комп’ютерному класі.
Порядок зарахування пропущених занять. Відпрацювання пропущеного заняття з лекційного курсу здійснюється шляхом додаткових контрольних робіт чи захисту реферату за відповідною темою у вигляді презентації. Відпрацювання пропущеного лабораторного заняття здійснюється шляхом самостійного виконання завдання і його захисту відповідно до графіку консультацій викладача.
Реферати реалізуються шляхом підготовки і захисту реферату за відповідною темою у вигляді презентації, а сам реферат пересилається для перевірки викладачу через E-mail.
Політика академічної поведінки та доброчесності: конфліктні ситуації мають відкрито обговорюватись в академічних групах з викладачем, необхідно бути взаємно толерантним, поважати думку іншого. Плагіат та інші форми нечесної роботи неприпустимі. Всі індивідуальні завдання та курсову роботу студент має виконати самостійно із використанням рекомендованої літератури й отриманих знань та навичок. Цитування в письмових роботах допускається тільки із відповідним посиланням на авторський текст. Недопустимі підказки і списування у ході захисту лабораторних робіт, на контрольних роботах, на іспиті.
Норми академічної етики: дисциплінованість; дотримання субординації; чесність; відповідальність; робота в аудиторії з відключеними мобільними телефонами. Повага один до одного дає можливість ефективніше досягати поставлених командних результатів. При виконанні лабораторних робіт студент може користуватися ноутбуками. Проте під час лекційних занять та обговорення завдань лабораторних робіт не слід використовувати ноутбуки, смартфони, планшети чи комп’ютери. Це відволікає викладача і студентів групи та перешкоджає навчальному процесу. Якщо ви використовуєте свій ноутбук чи телефон для аудіо- чи відеозапису, необхідно заздалегідь отримати дозвіл викладача.
Дотримання академічної доброчесності студентів й викладачів регламентується кодекс честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут», положення про організацію освітнього процесу в КПІ ім. Ігоря Сікорського
Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)
Розподіл балів, які отримують студенти на заняттях
| Види контролю | бали |
|---|---|
| Написання реферату | 20 |
| Атестаційні контрольні (2 роботи) | 20 |
R=(20+40)*0,6=36
Календарний контроль: провадиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу.
За результатами навчальної роботи за перші 7 тижнів максимально можлива кількість балів – 10 балів. На першій атестації (8-й та 9-й тиждень) студент отримує «зараховано» і 20 балів, якщо його поточний рейтинг не менше 10 балів. Також проводяться тематичні семінари відповідно розкладу комп’ютерного практикуму. За виступ з презентацією на семінарі студент отримує від7 до 10 балів.
За результатами 13 тижнів навчання максимально можлива кількість балів – 30 балів. На другій атестації (14-й тиждень) студент отримує “зараховано ” і 20 балів, якщо його поточний рейтинг не менше 40 балів. За зарахований реферат - 20 балів.
Семестровий контроль: залік
Умови допуску до семестрового контролю: семестровий рейтинг мінімум 30 балів.
На заліку студент може отримати максимум 50 балів.
повна відповідь - 50;
часткова відповідь - 20…49;
незадовільна відповідь - 0.
Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою:
| Кількість балів | Оцінка |
| 100-95 | Відмінно |
| 94-85 | Дуже добре |
| 84-75 | Добре |
| 74-65 | Задовільно |
| 64-60 | Достатньо |
| Менше 60 | Незадовільно |
| Не виконані умови допуску (<30) | Не допущено |
Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)
Теми рефератів з дисципліни ТПІКС
АСУ диспетчеризації індустріальних процесів, MES та SCADA системи,
їх особливості застосування.
Комп’ютеризовані інтегровані системи АСУП і АСУ ВП. Організаційні
системи верхнього рівня управління.
Інформаційні сервіси для інтелектуальних роботизованих систем
наступного рівня промислової революції «Індустрія 4.0».
Аналіз особливостей інформаційних сервісів збору та обробки даних в
середовищі інтелектуальних роботів промислового середовища (IIoT).
Аналіз технологій обробки інформації та даних і обґрунтування їх
використання в “Інтернеті речей».
Застосування технологій ІоТ та Блокчеін для реалізації їх у проектах
«Smart City».
Опис характеристик середовища технологій Big Data для застосування в
інтерактивній інфраструктурі індустріальних об’єктів.
Особливості організації захисту інформаційної архітектури
підприємств – з “периметром захисту” та з “розподіленими реєстрами“.
Аналіз технологій проектування інформаційно слабко-зв’язаних
програмних систем для використання в контурі управління ІКС.
Аналіз та обґрунтування розподілу рівнів обробки потоків великих
даних при використанні технологій IoT в інфраструктурі підприємства.
Використання SCADA –систем для диспетчерського контролю
технологічних процесів небезпечних виробництв.
Аналіз основних характеристик і компонентів ІТ архітектури
корпоративного рівня та їх впливу на моделі бізнес процесів.
Аналіз застосування технологій Intelliges Data Mining для обробки
Великих даних.
Особливості створення ПЗ в епоху бездротових сенсорних мереж для
індустріального середовища.
Протоколи Індустріальних мереж та бездротових сенсорних мереж, їх
особливості та характеристики.
Аналіз ERP систем універсального та спеціалізованого призначення, їх
функціональний склад і особливості в ІКС організаційного рівня.
Застосування виробничих виконавчих систем MES. Функціональний склад
MES систем та місце їх в контурі ІКС.
Використання моделі Data Hub для консолідації даних технологічного
та організаційного призначення.
Єдине інформаційне середовище індустріального підприємства. Проблеми
моніторингу та управління об’єктів і процесів в ЄІС.
Сервіс-орієнтована архітектура (SOA) і архітектура, керована
моделями (MDA). Забезпечення гнучкості додатків в MDA.
Сервіс-орієнтована архітектура (SOA). Особливості застосування в
середовищі ІКС Єдиної шини підприємства (ESB)/
Процесно-орієнтована модель управління підприємством, її
використання для підвищення взаємодії внутрішніх і зовнішніх бізнес-процесів підприємства.
Автоматизовані системи управління виробничим процесом (АСУВП) як
ІКС. Особливості архітектури та їх застосування.
Аналіз структури багаторівневого керування в АСУ: АСУП та АСУ ТП.
Інформаційно-керуючі системи управління (ІКСУ).
Особливості оптимізації бізнес-процесів з використанням
процесно-орієнтована модель управління підприємством.
Архітектура і протоколи міжмашинного зв'язку D2D, М2М та його
хмарного клону М2М2А в індустріальному середовищі.
Порівняння функціональності архітектур "Вбудований Інтернет" та
«Повсюдний Інтернет».
Індустріальні виробництва та промислові технології як об’єкти
моніторингу Smart City.
Аналіз методів оптимального та інтелектуального управління в
автоматизованих інформаційно-керуючих системах.
Застосування мультиагентних технологій в індустрії. Мультиагентні
технології в програмному середовищі.
Структура і особливості застосування “приватної хмари” в середовищі
Industrial IoT.
Інфраструктура систем збору даних, моніторингу та управління
розподілених об’єктів диспетчерського моніторингу.
Вимоги до БД для потоків Big Data в контурі ІКС. Характеристики та
особливості використання.
Кібер-фізичні системи (Cyber-Physical System, CPS) – новий рівень
індустріальних систем. Особливості їх систем управління.
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено доцентом кафедри ІСТ, к.т.н., доцент, Тимошин Юрій Афанасійович
Ухвалено кафедрою ІСТ (протокол №1 від 30.08.2021р)
Погоджено Методичною комісією факультету (протокол №1 від 30.08.2021 р)
