Состояние, проблемы и тенденции развития ЛИУС как отражение эволюции технических и программных средств автоматизации информационных процессов

Состояние, проблемы и тенденции развития ЛИУС как отражение эволюции технических и программных средств автоматизации информационных процессов

А.С Сафьянов, А.Л. Юнак (НИИ ВН ТПУ),
И.Н. Филипьев (ООО «Газпром трансгаз Ставрополь»)

Представлена эволюция лабораторной информационной системы «Химик-аналитик», связанная с развитием технических и программных средств автоматизации. Обоснована разработка оптимального решения по переходу на виртуальные рабочие системы (терминалы или тонкие клиенты), которая стала возможной благодаря развитию программных и аппаратно-технических средств автоматизированных систем различного назначения.

Обобщение накопленного опыта проектирования, развития, адаптации, внедрения и технической поддержки (сопровождения) лабораторной информационной управляющей системы «Химик-аналитик» (ЛИУС) [1], представляет значительный интерес, прежде всего, в плане дальнейшего развития и взаимосвязи технических средств, программного обеспечения и функциональных требований к аналитическим (испытательным) лабораториям (АЛ).

На начальном этапе автоматизации информационных потоков различных лабораторий (1995-1997г.) из-за ограничений в технических возможностях программных и аппаратных средств и сформулированных на тот момент требований к процессам аналитического контроля объектов, в качестве программной платформы чаще всего применялась СУБД MS Access в связке с несложными формами, построенными в среде Delphi\Builder C++).
Созданный функционал позиционировался как автоматизированное рабочее место (АРМ), в крайних случаях организовывался доступ к базам данных (БД) локальной сети по файл-серверной технологии. На этом этапе развития внедрение АРМ в АЛ позволяло существенно снизать трудозатраты специалистов лаборатории при выполнении рутинных процедур расчета и составлении необходимых отчетных документов.

Со временем расширение функциональных объемов работ аналитических лабораторий и ужесточение требований нормативно-технических документов к аналитическому контролю объектов, привели к необходимости перехода на следующую ступень развития информационной системы (ИС) - изменению и расширению границ функциональных возможностей программного продукта и, как следствие, перехода на клиент-серверную архитектуру. Возникли потребности использования программного продукта в многопользовательском режиме и на удаленных друг от друга рабочих местах. Реализация таких требований стала возможной благодаря доступности СУБД типа MS SQL Server и Oracle, а также развитию инфраструктуры предприятий за счет создания корпоративных информационных систем (КИС) и развитию аппаратно - технических средств, связанных с появлением выделенных серверов и серверных групп для автоматизации все более сложных функций и задач. Всё перечисленное дало толчок к появлению нового класса программных продуктов, способных объединить в едином информационном пространстве деятельность сотрудников лаборатории. Данный класс программных продуктов получил название лабораторно-информационные системы (ЛИС).

Дальнейшее развитие информационной системы связано с необходимостью взаимодействия (интеграции) с прогрессивно изменяющимися элементами КИС предприятия (компании, корпорации): базами данных АСУ ТП, программно - техническими комплексами (ПТК), подсистемами ERP и MES – систем. В этих условиях возникли предпосылки использовать программный продукт по заданному составу функциональных задач не только в рамках одной лаборатории, но и в целом, комплексно, на всём предприятии. Для лабораторий класс таких автоматизированных систем определился как лабораторные информационно-управляющие системы (ЛИУС). Главными отличительными чертами этих систем является наличие подсистемы (блока) управления ресурсами лаборатории (планирование, персонал, система менеджмента качества, учет и анализ расхода хим.реактивов и др.) и наличие развитой подсистемы интеграции с внешними информационными системами. Естественно, что для успешного использования таких проектных решений требуются современные и мощные аппаратно-технические средства: серверное оборудование и сервера, устройства резервного копирования и хранения информации, сетевые ресурсы и т.п.

Таким образом, ступенчатое развитие информационной системы «Химик-аналитик» АРМ - ЛИС - ЛИУС происходит в соответствии с уровнем развития средств вычислительной техники и непрерывно возрастающими требованиями действующих нормативно-технических документов, в основу многих из которых положены международные стандарты из соответствующих предметных областей технического регулирования и контроля. Внедрение зарубежных ЛИУС (LIMS) в отечественных АЛ затруднено из-за того, что эти программные продукты ориентированы на полную техническую оснащенность АЛ приборами аналитического контроля и программно-техническими комплексами, устоявшуюся систему аналитического контроля и, как правило, имеют не полную русификацию интерфейсов. Кроме того, внедрение зарубежных программных продуктов требует изменений в производственном процессе и документообороте АЛ, что существенно увеличивает трудозатраты на адаптацию и последующее сопровождение LIMS. Однако необходимо отметить, что возможность внедрения LIMS не исключена на тех предприятиях или в компаниях, которые имеют высокую степень технической оснащенности и в своей деятельности строго придерживаются требований международных стандартов [2].

Накопленный опыт внедрения последней версии программного комплекса ЛИУС класса «Химик-аналитик» на предприятиях разной отраслевой направленности позволил обозначить новые проблемы, выявить которые удалось только после некоторого времени его промышленной эксплуатации в АЛ предприятий с различной спецификой. Суть этих проблем сводится к следующему:

  1. Необходимость оценки соответствия и обновления компьютерной техники под минимальные технические требования поставляемой конфигурации ЛИУС.
  2. Неизбежно возникает проблема качественного выполнения работ на всех рабочих местах АЛ, в том числе и удалённых. Обычный способ локализации возникающих проблем поддержания и повышения качества заключается в привлечении и содержании штата IT-специалистов со знанием предметной области внедряемой системы и тонкостей её технического и программного обслуживания. Для обеспечения необходимого уровня компетенции ИТ - специалистов требуется их систематическое обучение с отрывом от производства или с приглашением соответствующих специалистов.
  3. Для предприятий, имеющих более 100 рабочих мест в сетевом доступе, появляется проблема низкой пропускной способности каналов связи, что особенно актуально при использовании модемов. Кроме того, модемная связь не рассчитана на работу с любой удалённой СУБД, а переход на высокоскоростные сети (например, оптоволокно) или использование арендованных каналов связи не всегда возможно с технической и экономической точки зрения.
  4. Каждое рабочее место требует организации систем безопасности таких, как антивирусные программы, межсетевые экраны, программы по шифрованию данных, передаваемых по каналам связи, и данных в СУБД и БД.

Все указанные проблемы связаны с необходимостью привлечения дополнительных финансовых и трудовых ресурсов, причем объем ресурсов нередко может превысить затраты на внедрение в АЛ программного комплекса.

В качестве примера рассмотрены результаты и варианты размещения БД и серверов на примере условной испытательной лаборатории, состоящей из 10 секторов линейно – производственного управления (ЛПУ) магистрального трубопровода, расположенных на значительном расстоянии друг от друга и от центрального офиса в том числе. В каждом секторе имеется своя испытательная лаборатория с двумя рабочими местами. Такая топология размещения характерна для газотрубопроводных систем предприятий, таких как «Газпром трансгаз Ставрополь», «Газпром трансгаз Томск» и других.

При внедрении информационной системы по самым приблизительным расчетам предприятию (компании) потребуется:

  • 10 серверов (при необходимости внедрения резервных устройств хранения информации и источников бесперебойного питания),
  • 10 высокоскоростных каналов связи (для надежной организации взаимодействия, а для обеспечения необходимой катастрофоустойчивости могут потребоваться альтернативные каналы связи),
  • 10 лицензий на операционную систему сервера (плюс расходы на дополнительное программное обеспечение типа антивирусной защиты и т.п.),
  • 10 лицензий на СУБД (плюс дополнительные затраты на клиентские лицензии по рабочим местам),
  • 10 IT-специалистов по обслуживанию СУБД и аппаратных средств,
  • организации как минимум 20 рабочих мест в локальной сети конечных пользователей АЛ.

Поэтому главная задача дальнейшего развития программного обеспечения АЛ связана с разработкой путей оптимизации расходов на внедрение и эксплуатацию (или совокупную стоимость владения – TCO). В настоящее время самое широко распространённая стратегия по оптимизации расходов на внедрение информационных систем - объединение локальных БД под управление единой СУБД (в основном на базе MS SQL Server, Oracle и т.п. средствах) и организация сетевого доступа из ЛПУ в единое централизованное хранилище данных. В рассмотренном примере, отпадает необходимость в покупке 9 серверов, 9 лицензий на СУБД, 9 лицензий на ОС, но возрастают аппаратные требования к центральному серверу, к каналам связи и исключается процесс по установке и настройке клиентской части информационных систем на каждом удаленном рабочем месте. Важнейшим преимуществом такого решения является появление дополнительного инструмента контроля и повышения качества исполнения выданных заданий и обновлений программного обеспечения и БД только в одном месте, а не на 10 удаленных рабочих местах.

Такую стратегию развития выбрала компания «Российские железные дороги», где программные приложения «управление грузовыми перевозками» и «управление финансовыми активами» будут развернуты в центрах обработки данных (ЦОД) в г.Москве, г.Санкт - Петербурге и г.Екатеринбурге для всех 17 региональных железных дорог [3] .

Однако наиболее оптимальным решением представляется переход на виртуальные рабочие системы (терминалы или тонкие клиенты), который стал возможным с развитием программных и аппаратных средств [4]. При виртуальном доступе отпадает необходимость со стороны пользователей и администраторов информационных систем постоянно следить за работоспособностью клиентской части, сохранением копий, самостоятельной установкой обновлений и заплаток, настройкой и многими другими вспомогательными процессами.
Одновременно с этим формируется решение для глобального использования и тиражирования на новые рабочие места. Для подключения нового рабочего места, достаточно установить клиентскую часть терминала и выдать ему соответствующие права доступа, а в некоторых случаях, например, при использовании citrix-серверов, можно обойтись без установки на клиентские рабочие места какого-либо программного обеспечения, т.к. достаточно наличия Интернет-проводника и выделенного Web-сервера.

Основными и важными преимуществами предлагаемого решения являются:

  • низкий объём трафика для канала связи (достаточно модемного соединения),
  • безопасность, исключающая возможность несанкционированного доступа,
  • низкие требования к техническим характеристикам персональных компьютеров на рабочих местах,
  • масштабируемость, за счет наличия серверов распределения нагрузки.

Технология тонких клиентов позволяет использовать бездисковые станции, морально устаревшие компьютеры, карманные ПК, при этом отпадает необходимость в модернизации рабочих мест. Имеются и другие показатели, по которым снижаются расходы, например, электроэнергия, фонд оплаты труда и др.

Классический пример по внедрению тонких клиентов на базе программного продукта Citrix Access Essentials (Citrix AE) [4] и ЛИУС «Химик-аналитик» можно привести на опыте работ в ООО «Газпром трансгаз Ставрополь» (23 удаленные лаборатории).

Знакомство и оценка технических характеристик программного продукта Citrix AE была проведена на тестовой демо-версии, выданной компанией дилером Citrix в России со сроком работы лицензии 30 дней и рассчитанной на 5 удалённых рабочих мест с одновременным подключением. После телефонных переговоров и переписке по электронной почте с компанией через 1-2 рабочих дня была выслана временная лицензия на заранее оговорённые компоненты продукта Citrix Access Essentials и Сitrix XenApp, а также ссылки на сайт для получения программ с использованием Web-доступа. Процедура разворачивания приложения и подключения лицензии заняла около 3 часов и показала независимость трудоемкости выполнения работ от технической компетентности специалиста. При этом необходимо отметить, что никаких проблем при разворачивании Citrix AE и Сitrix XenApp на сервере не возникло.

Процедура последующей установки сервера СУБД, серверной и клиентской части ЛИУС «Химик-аналитик» подробно документирована и не потребовала специальных навыков или дополнительного обучения.

Для подключения к серверу с удалённого рабочего клиента (места) из приложения Citrix были рассмотрены два наиболее подходящих варианта: через установку клиента Program Neightborhood или через WEB-интерфейс. Выбор второго варианта был обусловлен следующими соображениями: простотой в подключении удалённого рабочего места (терминала) и высоким уровнем безопасности (пользователю необходимо каждый раз вводить свой пароль на доступ к домену, в котором расположен сервер). Кроме этого программный продукт Citrix предусматривает работу с использованием требований сертификата безопасности, без которого невозможно подключение к системе.

После проведения тестирования ЛИУС «Химик-аналитик» в терминальном доступе никаких замечаний не выявлено и поэтому было принято решение о переходе на опытную эксплуатацию, и внедрение информационной системы на всех удалённых рабочих местах предприятия.   Для этого, помимо основных работ по адаптации ЛИУС, необходимо:

  1. Приобрести новую постоянную лицензию и сертификат от представителей Citrix в России.
  2. Настроить межсетевой экран с учётом технических особенностей организации сети, в частности, прописать список IP-адресов, имеющих доступ к развёрнутому Citrix AE серверу, открыть необходимые для взаимодействия порты, определить права доступа пользователей и т.д.
  3. Организовать с удалённых рабочих мест доступ через WEB-проводник к установленному citrix-серверу и разовую установку клиентской части ЛИУС с сертификатом безопасности.

Любые изменения в БД ЛИУС, настройка, обновления, заплатки на клиентскую часть устанавливаются администратором сервера в центральном офисе и участия специалистов для работы на местах. Изменения в работе информационной системы автоматически становятся доступными всем остальным удаленным пользователям системы. Поскольку на клиентских рабочих местах конкретного пользователя базы данных не хранятся, то в случае повреждения компонент персонального компьютера не происходит потери информации, и процесс обработки данных может быть продолжен в полном объёме с другого рабочего места.

Тонкие клиенты позволяют не только быстро и удобно предоставлять доступ к информационным системам и ресурсам. На их основе, не меняя принципа работы, может быть установлено и любое другое программное обеспечение, например, собственные разработки предприятия, различные обучающие программные комплексы. Например, немецкая фирма SAP внедрила в своих интересах технологию Citrix XenApp, обеспечивающую терминальный доступ для 50 тыс. пользователей более чем к 40 приложениям, включая Microsoft Office и SAP Business Suite [4].

Для обеспечения надежной работы по данной технологии необходимо иметь производительный сервер, IT-специалиста по тонким клиентам и надежный (альтернативный) канал связи.
Использование технологии тонких клиентов на предприятиях или в компаниях, имеющих разветвленную сеть АЛ, и переход на централизованную СУБД приводит к ряду технических и экономических преимуществ:

  • система становится более управляемой, прозрачной, гибкой и легко масштабируемой,
  • существенно упрощаются процедуры аудита и аккредитации АЛ, процессов верификации и валидации,
  • создаются условия для дальнейшего расширения функциональности и обновления баз данных,
  • стоимость одного подключения citrix-клиента сопоставима со стоимостью клиентского места СУБД, но при этом он приобретается 1 раз и на все время использования, в то время как, удаленные клиентские места с установленными СУБД требуют ежегодного обновления и, соответственно, затрат,
  • поставляемая конфигурация ЛИУС «Химик-аналитик» не накладывает ограничения на количество подключенных клиентских рабочих мест,
  • при достаточно развитой информационной структуре предприятия (компании) функции сервера ЛИУС могут быть возложены на серверное оборудование КИС или арендованы необходимые ресурсы и услуги (SaaS) в Центре обработки данных (ЦОД) ,
  • при совместной эксплуатации ЛИУС «Химик-аналитик» и Citrix AE достигается существенная экономия средств и трудозатрат из-за отсутствия необходимости обязательного обновления программных и аппаратно-технических средств, а также затрат на содержание СУБД и IT-специалистов на удаленных рабочих местах,
  • пользователи получают мощный инструмент поддержки своей работы и одновременно избавляются от необходимости самостоятельно поддерживать программный продукт,
  • технология Citrix AE открывает возможность удаленным рабочим местам (клиентам) воспользоваться практически любым программным приложением общего, специального или прикладного назначения, расположенные на сервере.

Таким образом, совместное использование Citrix AE и ЛИУС «Химик-аналитик» позволит вывести программный комплекс на новые рубежи, создать современную и динамичную систему управления информацией и обеспечить сохранение и приумножение конкурентоспособности.

Список литературы

  1. Терещенко А.Г., Терещенко В.А., Толстихина Т.В., Янин А.М. ЛИУС «Химик- аналитик» - новый инструмент для автоматизации аналитических лабораторий // Партнеры и конкуренты. – 2005.- №4. – С.44-45.
  2. Савельев Е.В. Лабораторно-информационные менеджмент - системы или автоматизация лаборатории в целом // Партнеры и конкуренты. – 2005. - №4. – С.41-43.
  3. Левин Л. IBM помогла железнодорожникам консолидировать ВЦ // PC WEEK/RE . 2009. № 20. С.2.
  4. Колесов А. Citrix осваивает рынок виртуализации // PC WEEK/RE. 2009. № 12. С.13.