Розроблення парадигми архітектурного проєктування комп’ютерно-програмних систем для систем автоматизації, орієнтованої на тип систем

Автор(и)

  • Ігор Богданович Полатайко Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна https://orcid.org/0000-0002-9111-0162
  • Леонід Михайлович Заміховський Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна https://orcid.org/0000-0002-6374-8580

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2026.349943

Ключові слова:

архітектура програмного забезпечення, системи автоматизації, таксономія систем, комп’ютерні системи, архітектурне проєктування

Анотація

Об’єктом дослідження є процеси проєктування комп’ютерно-програмних систем у галузі автоматизації. Комп’ютерно-програмні системи розглядаються як цілісна сукупність програмного та апаратного забезпечення.

Дане дослідження фокусується на вирішенні проблеми відсутності формальної методології, яка б диференціювала архітектурне проєктування комп’ютерно-програмних систем для систем автоматизації, в тому числі у гібридних інформаційно-технічних/операційно-технічних середовищах.

Наявні підходи, методи та моделі проєктування архітектури компʼютерно-програмних систем не враховують диференціації підходів на основі фундаментальних відмінностей природи різних типів систем, що застосовують у сфері автоматизації. Це унеможливлює формування стандартизованих та диференційованих процесів і методів проєктування архітектури таких систем.

Основним результатом є нова типо-центрична парадигма архітектурного проєктування, базована на таксономії, яка класифікує комп’ютерно-програмні системи на фундаментальні типи за архітектурною природою. Також, у рамках дослідження, визначено рівні та елементи комп’ютерно-програмних систем, що формують стандартизоване бачення складових частин систем.

На відміну від існуючих моделей, підходів і методологій запропонована типо-центрична парадигма архітектурного проєктування комп’ютерно-програмних систем враховує фундаментальні аспекти природи систем, важливі при проєктуванні архітектури, класифікуючи системи за цим фактором.

Запропонована парадигма є основою для систематизованих, спеціалізованих і диференційованих процесів архітектурного проєктування, адаптованих до специфіки природи систем. Це забезпечує стандартизованість, інтероперабельність та методичність при проєктуванні компʼютерно-програмних систем для систем автоматизації, в тому числі потенційно, формуючи основу для автоматизованих систем проєктування архітектури.

Біографії авторів

Ігор Богданович Полатайко, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Аспірант

Кафедра інформаційно-телекомунікаційних технологій та систем

Леонід Михайлович Заміховський, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра інформаційно-телекомунікаційних технологій та систем

Посилання

  1. Williams, T. J. (1990). A Reference Model for Computer Integrated Manufacturing from the Viewpoint of Industrial Automation. IFAC Proceedings Volumes, 23 (8), 281–291. https://doi.org/10.1016/s1474-6670(17)51748-6
  2. IEC 62264-1:2013 Enterprise-control system integration – Part 1: Models and terminology (2013). International Electrotechnical Commission. Available at: https://webstore.iec.ch/en/publication/6675
  3. The Industrial Internet Reference Architecture (IIRA), Version 1.10: An Industry IoT Consortium foundational document (2022). Boston: Industry IoT Consortium. Available at: https://www.iiconsortium.org/wp-content/uploads/sites/2/2022/11/IIRA-v1.10.pdf Last accessed: 16.10.2025
  4. Controllers. Kubernetes. Available at: https://kubernetes.io/docs/concepts/architecture/controller Last accessed: 16.10.2025
  5. Kruchten, P. B. (1995). The 4+1 View Model of architecture. IEEE Software, 12 (6), 42–50. https://doi.org/10.1109/52.469759
  6. Starke, G., Simons, M., Zörner, S., Müller, R. D., Losch, H. (2019). arc42 by Example: Software architecture documentation in practice. Birmingham: Packt Publishing.
  7. arc42. arc42. Available at: https://arc42.org Last accessed: 16.10.2025
  8. ISO/IEC/IEEE 42010:2022. Software, systems and enterprise – Architecture description (2022). ISO/IEC/IEEE. Available at: https://www.iso.org/standard/74393.html Last accessed: 16.10.2025
  9. ISO/IEC/IEEE 42020:2019. Systems and software engineering – Architecture processes (2019). ISO/IEC/IEEE. Available at: https://www.iso.org/standard/68982.html Last accessed: 16.10.2025
  10. Bass, L., Clements, P., Kazman, R. (2021). Software Architecture in Practice. Boston: Addison-Wesley Professional.
  11. Cervantes, H., Kazman, R. (2016). Designing Software Architectures: A Practical Approach. Boston: Addison-Wesley Professional.
  12. Rozanski, N., Woods, E. (2012). Software Systems Architecture: Working With Stakeholders Using Viewpoints and Perspectives. Boston: Addison-Wesley.
  13. Bauer, M., Boussard, M., Bui, N., Carrez, F., Siemens, C., Alube, J. et al. (2013). Internet of Things – Architecture IoT-A Deliverable D1.5 – Final architectural reference model for the IoT v3.0. Available at: https://www.researchgate.net/publication/272814818_Internet_of_Things_-_Architecture_IoT-A_Deliverable_D15_-_Final_architectural_reference_model_for_the_IoT_v30
  14. Fornés-Leal, A., Lacalle, I., Palau, C. E., Szmeja, P., Ganzha, M., Paprzycki, M. et al. (2022). ASSIST-IoT: A Reference Architecture for Next Generation Internet of Things. New Trends in Intelligent Software Methodologies, Tools and Techniques. https://doi.org/10.3233/faia220243
  15. Szmeja, P., Fornés-Leal, A., Lacalle, I., Palau, C. E., Ganzha, M., Pawłowski, W. et al. (2023). ASSIST-IoT: A Modular Implementation of a Reference Architecture for the Next Generation Internet of Things. Electronics, 12 (4), 854. https://doi.org/10.3390/electronics12040854
  16. Megow, J. (2020). Reference architecture models for Industry 4.0, smart manufacturing and IoT: An introduction. Berlin: Begleitforschung PAiCE; iit – Institut für Innovation und Technik in der VDI / VDE Innovation + Technik GmbH.
  17. ANSI/ISA-88.00.01-2010 Batch Control Part 1: Models and Terminology (2010). International Society of Automation. Available at: https://www.isa.org/products/isa-88-00-01-2010-batch-control-part-1-models Last accessed: 16.10.2025
  18. AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture). AUTOSAR Consortium. Available at: https://www.autosar.org Last accessed: 16.10.2025
  19. Evans, E. (2003). Domain-Driven Design: Tackling Complexity in the Heart of Software. Boston: Addison-Wesley Professional.
  20. Lamm, J. G., Weilkiens, T. (2013). Method for Deriving Functional Architectures from Use Cases. Systems Engineering, 17 (2), 225–236. https://doi.org/10.1002/sys.21265
  21. Forlingieri, M., Lamm, J. G., Roth, S., Walker, M. (2022). Model-based system architecture. Hoboken: Wiley. https://doi.org/10.1002/9781119746683
  22. Eichmann, O. C., Lamm, J. G., Melzer, S., Weilkiens, T., God, R. (2024). Development of functional architectures for cyber‐physical systems using interconnectable models. Systems Engineering, 27 (6), 993–1011. https://doi.org/10.1002/sys.21761
  23. Griffor, E. R., Greer, C., Wollman, D. A., Burns, M. J. (2017). Framework for Cyber-Physical Systems: Volume 1, Overview (NIST Special Publication 1500-201). National Institute of Standards and Technology. Available at: https://doi.org/10.6028/NIST.SP.1500-201
  24. NASA Systems Engineering Handbook (NASA/SP-2016-6105 Rev2) (2017). National Aeronautics and Space Administration. Available at: https://ntrs.nasa.gov/citations/20170001761 Last accessed: 16.10.2025
  25. The DoDAF Architecture Framework Version 2.02 (2010). The U.S. Department of Defense. Available at: https://dodcio.defense.gov/Library/DoD-Architecture-Framework Last accessed: 16.10.2025
  26. MOD Architecture Framework (2012). Ministry of Defence. Available at: https://www.gov.uk/guidance/mod-architecture-framework Last accessed: 16.10.2025
  27. About the Unified Architecture Framework Specification Version 1.2 (2022). Object Management Group. Available at: https://www.omg.org/spec/UAF/1.2/About-UAF Last accessed: 16.10.2025
  28. Plum, N. (2025). TRAK Enterprise architecture framework. Available at: https://sourceforge.net/projects/trak Last accessed: 16.10.2025
  29. NATO Architecture Framework Version 4 (NAFv4) (2020). NATO. Available at: https://www.nato.int/content/dam/nato/webready/documents/publications-and-reports/NAFv4_2020.09.pdf Last accessed: 16.10.2025
  30. The TOGAF® Standard (2022). The Open Group. Zaltbommel: Van Haren Publishing.
  31. Gesellschaft für Systems Engineering e.V. (GfSE). System Architecture Framework. Available at: https://saf.gfse.org/ Last accessed: 16.10.2025
  32. Dömel, A. (2025). The Robot Architecture Framework: A systematic approach for describing the architecture of complex, autonomous robotic systems. [Doctoral dissertation; University of Bremen].
  33. Hatebur, D., Heisel, M. (2009). Deriving Software Architectures from Problem Descriptions. Software Engineering, 383–392.
  34. Alebrahim, A., Hatebur, D., Heisel, M. (2011). A Method to Derive Software Architectures from Quality Requirements. 2011 18th Asia-Pacific Software Engineering Conference. IEEE, 322–330. https://doi.org/10.1109/apsec.2011.29
  35. Fitzgerald, J., Gamble, C., Larsen, P. G., Pierce, K., Woodcock, J. (2015). Cyber-Physical Systems Design: Formal Foundations, Methods and Integrated Tool Chains. 2015 IEEE/ACM 3rd FME Workshop on Formal Methods in Software Engineering. Florence 40–46. https://doi.org/10.1109/formalise.2015.14
  36. Rama, A., Reddy, M., Govindarajulu, P., Naidu, M. M. (2007). A Process Model for Software Architecture. International Journal of Computer Science and Network Security, 7 (4), 272–280.
  37. Liu, L. (2018). The Process to Design an Automation System. Journal of Physics: Conference Series, 1087, 042001. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1087/4/042001
  38. Cantor, M. (2003). Rational Unified Process for Systems Engineering: Part 1. Journal of Systems Architecture – JSA.
  39. Sas, C., Capiluppi, A. (2022). Antipatterns in software classification taxonomies. Journal of Systems and Software, 190, 111343. https://doi.org/10.1016/j.jss.2022.111343
  40. Britto, R., Wohlin, C., Mendes, E. (2016). An extended global software engineering taxonomy. Journal of Software Engineering Research and Development, 4 (1). https://doi.org/10.1186/s40411-016-0029-2
  41. Usman, M., Britto, R., Börstler, J., Mendes, E. (2017). Taxonomies in software engineering: A Systematic mapping study and a revised taxonomy development method. Information and Software Technology, 85, 43–59. https://doi.org/10.1016/j.infsof.2017.01.006
  42. Guenther, J., Falk, I., Cole, M. J. (2023). Theory building from qualitative evaluation. Evaluation, 29 (4), 410–427. https://doi.org/10.1177/13563890231196603
  43. Lukka, K. (2003). Case study research in logistics. Turku: Turku School of Economics and Business Administration, 83–101.
  44. Kwasnik, B. (1999). The role of classification in knowledge representation and discovery. Library Trends, 48 (1).
  45. Mohammed, S. S. (2024). Deductive and inductive research. Introduction to Research Methods. Japan Bilingual Publishing Co., 203.
  46. Iovino, M., Förster, J., Falco, P., Chung, J., Siegwart, R., Smith, C. (2024). Comparison between Behavior Trees and Finite State Machines. arXiv:2405.16137. https://doi.org/10.48550/arXiv.2405.16137
  47. Zhang, Y., Li, R., Liang, P., Sun, W., Liu, Y. (2025). Knowledge-Based Multi-Agent Framework for Automated Software Architecture Design. Proceedings of the 33rd ACM International Conference on the Foundations of Software Engineering, 530–534. https://doi.org/10.1145/3696630.3728493
  48. Guo, X., Keivan, D., Syed, U., Qin, L., Zhang, H., Dullerud, G. et al. (2024). ControlAgent: Automating Control System Design via Novel Integration of LLM Agents and Domain Expertise. arXiv:2410.19811. https://doi.org/10.48550/arXiv.2410.19811
Розроблення парадигми архітектурного проєктування комп’ютерно-програмних систем для систем автоматизації, орієнтованої на тип систем

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-02-28

Як цитувати

Полатайко, І. Б., & Заміховський, Л. М. (2026). Розроблення парадигми архітектурного проєктування комп’ютерно-програмних систем для систем автоматизації, орієнтованої на тип систем. Technology Audit and Production Reserves, 1(2(87), 43–56. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2026.349943

Номер

Том 1 № 2(87) (2026): Інформаційно-керуючі системи

Розділ

Системи та процеси керування

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 Ihor Polataiko, Leonid Zamikhovskyі

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.