close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Модель организации структур данных при расширении функционала информационной системы в условиях динамически меняющегося описания предметной области

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
САХАРОВА Нина Сергеевна
МОДЕЛЬ ОРГАНИЗАЦИИ СТРУКТУР ДАННЫХ
ПРИ РАСШИРЕНИИ ФУНКЦИОНАЛА ИНФОРМАЦИОННОЙ
СИСТЕМЫ В УСЛОВИЯХ ДИНАМИЧЕСКИ МЕНЯЮЩЕГОСЯ
ОПИСАНИЯ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ
Специальность 05.25.05 – «Информационные системы и процессы»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени
кандидата технических наук
Кострома – 2016
2
Работа выполнена на кафедре информационных технологий и защиты
информации Федерального государственного бюджетного образовательного
учреждения высшего профессионального образования «Костромской
государственный технологический университет» (ФГБОУ ВПО «КГТУ»).
Научный руководитель:
Официальные оппоненты:
Ведущая организация:
доктор технических наук, профессор
Шведенко Владимир Николаевич
Аверченков Владимир Иванович,
доктор технических наук, профессор,
ФГБОУ ВПО «Брянский государственный
технический университет», кафедра «Компьютерные технологии и системы», заведующий
Юрчик Петр Францевич,
доктор технических наук, профессор,
ФГБОУ ВПО «Московский автомобильнодорожный государственный технический
университет (МАДИ)», кафедра «Автоматизированные системы управления», профессор
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт программных систем имени А.К. Айламазяна Российской академии наук»
(ФГБУН «ИПС имени А.К. Айламазяна
РАН»)
Защита состоится «___» ___________ 201__ г. в __ часов __ мин. на
заседании диссертационного совета Д 222.020.02 при Российском научнотехническом центре информации по стандартизации, метрологии и оценке
соответствия по адресу: 117418, г. Москва, Нахимовский пр-т, д. 31, корп. 2.
С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале Российского научно-технического центра информации по стандартизации, метрологии и оценке
соответствия по адресу: г. Москва, Нахимовский проспект, д. 31, корп. 2, с авторефератом и диссертацией дополнительно – на официальном сайте Российского научно-технического центра информации по стандартизации, метрологии
и оценке соответствия: http://www.gostinfo.ru.
Автореферат разослан «___» ______________ 201___ г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Д 222.020.02,
кандидат экономических наук
Стреха Анатолий
Александрович
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы диссертационного исследования.
Важнейшей частью жизненного цикла информационной системы (ИС)
является процесс ее модификации в соответствии с меняющимися условиями
эксплуатации, потребностями пользователей и бизнес-процессов как при создании новой системы, так и при сопровождении существующей. Динамические
предметные области требуют постоянного перепроектирования структуры и
модели данных. В большинстве случаев внесение изменений способствует увеличению количества связей и сущностей модели. В таких условиях создавать
программный код и интерфейсы пользователя для работы с базой данных становится очень проблематично, а при необходимости вносить в них постоянные
изменения стоимость программного продукта существенно возрастает и возникают организационные трудности в сопровождении. Частично решить эти проблемы возможно при описании модели в наиболее общих понятиях, например,
в терминах метаданных.
Наибольший интерес для рассмотрения представляют системы, позволяющие автоматизировать процессы предприятия наиболее эффективно с точки
зрения сопровождения, проектирования и перепроектирования информационной системы. Именно такие системы позволяет адаптивно, т.е. динамически
изменять предопределённые схемы без остановки работы всей системы. В этом
случае наиболее применимой является концепция процессного управления,
рассматривающая бизнес-процессы как особые ресурсы, непрерывно адаптируемые к постоянным изменениям.
В классической трёхуровневой модели ИС (уровень данных, логический
уровень, интерфейсный уровень) переход от частной к абстрактной модели ведёт к потере специфики предметной области, так как все сущности метамодели
находятся на одном абстрактном уровне, т.е. являются однородными. Известные подходы к представлению метаданных, такие как UML, MOF, XML и др.,
придерживаются именно такой логики. Однако на уровне предметной области
сущности процесса управления выполняют разные функции и поэтому не могут
находиться на одном уровне абстракции. Появляется потребность в определение групп сущностей процессов ИС.
Важная роль метаданных в современных информационных системах отмечена в работах М.Р. Когаловского, Ю.Е. Хохлова, С.Д. Кузнецова, Х. Шмидта и Й. Свенсона, У. Кента, Б. Лангефорса, Д. Маклеода и др. Вместе с тем указанными авторами недостаточно изучен вопрос организации метаданных для
описания процессов информационной системы.
Предметная область представляет собой некоторую базу знаний (БЗ),
описанную в форме конкретных фактов и правил логического вывода над базами данных (БД) и процедурами обработки информации. Одним из способов работы с БЗ является система запросов, написанная на языке предикатов первого
порядка. Объектно-ориентированные языки программирования (С++, C#, Java,
Delphi и др.) также могут выступать инструментом создания подобных моде-
4
лей. Однако средствами таких языков невозможно напрямую работать с понятиями предметной области.
Для информационных систем, управляемых метаданными, метамодель
позволяет быстро и достаточно просто создавать целый ряд родственных систем с возможностью интеграции, а также проводить анализ и определять
структуры метамодели, требующие модификации. Реализация предложенного
подхода возможна при использовании структурно-независимых БД, позволяющих вносить изменения в логическую структуру (добавлять объекты, сущности,
атрибуты) без изменения физической. Примером структурно-независимой БД
является информационная система «Кобра++».
Проектирование ИС и её сопровождение в условиях динамически меняющегося описания предметной области требует обоснования новых принципов
организации структур данных, позволяющих производить более эффективную
модификацию функционала системы.
Цель диссертационного исследования заключается в разработке модели
организации структур данных, позволяющей анализировать на уровне предметной области и проводить модификацию функционала ИС. Достижение поставленной цели предусматривает решение следующих задач диссертационного исследования:
- анализ подходов представления структур данных ИС;
- исследование особенностей моделирования предметной области ИС при
процессном подходе проектирования;
- разработка структуры этапов процессов ИС на уровне метаданных;
- определение групп объектов для описания структур данных ИС при
процессном подходе проектирования;
- создание объектной модели организации структур данных ИС;
- создание логико-алгебраического представления структур данных ИС
для поддержки управления бизнес-процессами на основе объектной модели
данных;
- разработка схемы анализа функционала ИС с помощью системы запросов к объектной модели данных;
- разработка методики проектирования структур данных для реализации
сущностей предметной области и оценки функциональных возможностей ИС.
Объект исследования – информационная система, ориентированная на
процессное управление.
Предмет исследования – модель организации структур данных, позволяющая анализировать и модифицировать функционал ИС на уровне предметной
области.
Общая характеристика методов исследования. В исследовании использовались методы построения математических моделей и моделей данных на основе теоретико-множественного аппарата, теории исчисления предикатов, аксиоматических теорий, теории объектно-ориентированных баз данных, теории
проектирования информационных систем.
Область исследования. Работа выполнена в соответствии с пунктами 1 и 3
Паспорта специальности 05.25.05 – Информационные системы и процессы.
5
Научная новизна результатов работы заключается в разработке модели
организации структур данных при расширении функционала информационной
системы в условиях динамически меняющегося описания предметной области.
В диссертационном исследовании получены и выносятся на защиту следующие научные результаты:
1) предложено рассматривать бизнес-процесс ИС как основополагающий компонент построения модели метаданных в виде совокупности объектов
управления и объектов-показателей;
2) обосновано деление сущностей предметной области ИС по группам:
объекты управления; объекты контроля; объекты-показатели; объектысправочники, что позволяет описывать модель данных ИС в терминах процесса
управления;
3) разработана логико-алгебраическая модель описания структур данных, в которой совокупность предикатов первого порядка используется как для
представления данных, так и для описания процессов ИС;
4) предложены две группы запросов к объектам модели, позволяющие
оценить функциональные возможности бизнес-процессов ИС;
5) представлено логико-алгебраическое описание запросов для анализа
модели в виде композиций мультиотображений.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
1) разработана объектная модель метаданных для представления сущностей ИС; модель применима для проектирования объектов в структурнонезависимых БД;
2) разработана методика проектирования структур данных для реализации сущностей предметной области ИС различного назначения средствами
структурно-независимых БД;
3) разработан модуль информационной системы «Кобра++», реализующий группу запросов алгебраической системы для анализа функциональных
возможностей бизнес-процессов ИС.
Апробация результатов работы.
Работа выполнена в рамках проекта «Сколково» (проект 10
№ 0000090/06.07.2011 «Научная разработка СУБД по технологии «Cobra++»,
реализующей принципы объектно-ориентированной СУБД третьего поколения
и создание на ее основе объектно-функциональных систем и приложений».
Результаты диссертационной работы подтверждаются актами внедрения
от:
1) ООО «Регул+» (г. Санкт-Петербург);
2) ООО «Древремстрой» (г. Кострома).
Основные положения диссертационной работы изложены в докладах на 4
научно-практических конференциях:
1) Х-ой Международной научно-практической конференции «Новости
научного прогресса» (г. София, 17-25 августа 2014 г.);
2) X-ой Международной научно-практической конференции «Передовые
научные разработки» (г. Прага, 27 августа – 5 сентября 2014 г.);
6
3) VIII-ой Международной научно-практической конференции «Научное
обозрение физико-математических и технических наук в XXI веке» (г. Москва,
29-30 августа 2014 г.);
4) XLVIII-XLIX-ой Международной научно-практической конференции
«Технические науки – от теории к практике» (г. Новосибирск, 26 августа 2015
г.).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 13 печатных работ авторским объемом около 2,4 п.л. (из них шесть – в соавторстве), в т.ч. 3 статьи
(авторский объем – 1,6 п.л.) в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки
РФ для опубликования основных научных результатов диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 158
страницах и состоит из введения, 4 глав, выводов и списка использованных источников, включающего 135 наименований. Содержит 44 рисунка и 6 таблиц.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы,
сформулированы цель и задачи исследования, отражены научная новизна и
практическая значимость.
В первой главе проведен анализ подходов представления структур данных информационных систем, рассмотрены классические подходы к проектированию ИС: структурный и процессный. Выявлены причины, снижающие эффективность использования известных моделей данных (реляционные, сетевые,
иерархические, объектные, объектно-реляционные, модели «сущность-связь»)
на концептуальном и логическом уровнях моделирования с точки зрения процессного подхода. Из существующего многообразия моделей данных выделены
модели, основанные на представлении метаданных, использование которых
обеспечивает гибкость информационной системы, способность к развитию,
расширяемость, возможность системы взаимодействовать и функционировать с
другими информационными системами и продуктами. Исследована методология анализа информационных систем на основе бизнес-процессов.
В диссертации проанализированные классические методы структурирования данных. В рамках структур были исследованы модели данных, подробно
представленные в трудах К. Дейта, Дж. и Д. Смитт, Ч. Бахмана, Э. Кодда,
О.О. Варламова, М.Р. Когаловского, В.В. Пржиялковского, С.Д. Кузнецова,
М. Сенко. Проанализированы возможности указанных моделей представлять
уровень метаданных, а также основные семантические модели данных таких
авторов как П. Чена, Дж. и Д. Смитт, определены недостатки и достоинства
рассмотренных моделей.
Информационные системы, управляемые метаданными, освещены в монографиях Ю.И. Рогозова, А.С. Свиридова, а также в трудах М.Р. Когаловского, Ю.Е. Хохлова, С.Д. Кузнецова, Л.Н. Лядовой, А.В. Цыбина, А.С. Гарченко,
Т.Г. Шемсединова, Х. Шмидта и Й. Свенсона, У. Кента, Б. Лангефорса, Д. Маклеода и др. Эти авторы отмечают более широкие возможности применения
7
Центр
ответственности n
ОУ
Этап 6
ОУ
П
ОУ
П
П
Этап 1
Этап n+1
Этап 2
ОУ
П
ОУ
ОУ
Этап 3
ОУ
П
П
П
Этап 7
Этап 5
Этап 4
ОУ
Экземпляр объекта
...
Центр
Центр
Центр
Центр
ответственности 4 ответственности 3 ответственности 2 ответственности 1
метамоделирования для модификации функционала ИС в соответствии с меняющимся описанием предметной области, в этом случае модель предметной
области находится «внутри» информационной системы в процессе ее
эксплуатации и выполняет роль «управляющей системы», задающей правила
функционирования.
Концепция мета-проектирования подробно рассмотрена в трудах
Г. Фишера, где говорится о важности непосредственного участия пользователя
в разработке, позволяющего не только максимально учесть все его требования,
но и получить продукт, способный адаптироваться к изменяющимся условиям
во время использования. Однако вопрос представления метаданных ИС требует
более детальной проработки, а также предложения новых способов формализации метамоделей для их дальнейшего использования в качестве инструмента
анализа возможностей функционала ИС. Данный вопрос недостаточно полно
отражен в существующих подходах к проектированию и методах моделирования данных ИС. Необходимо разработать модель описания и методику проектирования структур данных, позволяющих проводить анализ и модификацию
функционала ИС на этапах проектирования, сопровождения и перепроектирования.
На основе проведённого анализа подходов к представлению структур
данных ИС предлагается использовать объектную модель метаданных при процессном подходе проектирования, формализованную средствами аппарата исчисления предикатов первого порядка и теории множеств.
Вторая глава посвящена теоретическому обоснованию преимуществ объектного подхода представления структур данных при процессном подходе описания ИС. Предложено рассматривать бизнес-процесс ИС как основополагающий компонент построения модели метаданных, структура этапов которого
представлена совокупностью объектов управления и объектов показателей
(рис. 1).
Для построения
ОУ 5
ОУ 3
ОУ 1
П
П
х
П
предлагаемой
объектной модели описания
структур
данных ИС выделены
группы
объектов
ОУ 4
П
+
+
предметной области
по
принципу
их
ОУ 2
х
х
участия в процессах
П
ИС
и
характеру
представляемых
...
данных.
В
терминах
ОУ n
бизнес-процессов
П
описаны следующие
Рис. 1. Организация этапов производственного бизнес-процесса группы объектов:
П
ОУ
П
Система сбора
данных о состоянии
бизнес-процесса
Этап n
(ОУ – объект управления, П – показатель)
8
1. Объекты-справочники – группа объектов, представляющих собой некоторые перечни, списки, каталоги и т.п. Объекты данной группы составляют
справочную систему предприятия, представляя базовые данные с возможностью их модификации. Например, внесение, удаление или изменение существующей информации в списках. Определены объекты – простые и сложные
справочники.
2. Объекты контроля – сущности, представляющие все явления, события, предметы, ресурсы проектируемой области. Объект контроля может отражать информацию об изменении свойств объектов-справочников.
3. Объекты управления – сущности, которые собирают и хранят первичную информацию, полученную в результате исполнения процесса. Данная
группа объектов предназначена для формирования этапов бизнес-процессов.
4. Показатели – комплекс метрик для оценки деятельности процесса как
структурного элемента предприятия.
В отчете занимающейся этой проблемой рабочей группы WG3 язык логики предикатов рассматривался как один из претендентов на роль языка спецификации концептуальной схемы данных любой информационной системы. В
соответствии с объявленной терминологией предложен метод моделирования
объектно-ориентированных метаданных с использованием аппарата исчисления
предикатов как классического механизма представления знаний (рис. 3).
Основная идея заключается в описании структур объектов и процессов
набором истинных n-местных предикатов, позволяющих учесть концептуальный уровень модели метаданных и определенные правила технической реализации объектов. Условие истинности предикатов поддерживается указанием
множеств применимости с четкими ограничениями формирования взаимодействующих предикатных переменных и констант. Таким образом, предлагаемая
модель описания структур данных ИС будет представлена в виде многоосновной алгебраической системы   ,  с основным множеством  и сигнатурой  . Сигнатура алгебраической системы включает множество предикатов
(P ) , множество формул (Z ) и множество констант (C ) , в качестве основного
множества  выступает множество всех возможных объектных переменных
системы.
Введено множество объектов системы О(object), множество элементарных свойств Н(characteristics), множества К(kinds) и Т(types) типов объектов и
типов свойств, соответственно, множество бизнес-процессов BP(businessprocess), множество типов связей L(link). Элементы множеств задают основное
множество (  ) алгебраической системы A и множество констант ( С ) сигнатуры (  ). Описание представленных множеств и констант происходит в соответствии с объявленными объектами и процессами предметной области.
Введены предикаты, задающие отношения представленных переменных.
Основная идея применимости предикатов заключается в обозначении правила
подстановки аргументов, другими словами – набор переменных может быть задан отношением предикатного символа, если он отвечает множеству истинности данного предиката. Прежде всего, задаются предикаты, классифицирующие
9
все объекты и свойства согласно их типу. Например, предикат, назначающий
некоторому объекту из множества О тип из множества К, имеет вид:
obj_type(O,K).
Множество M ot  O  K  {(oi , k p ) | oi  O!k p  K} является соответствующим множеством истинности.
Благодаря введенному предикату можно сгруппировать все объекты согласно поддерживаемому типу: простые справочники (SD), сложные справочники (CD), объекты-показатели (F), объекты контроля (OC) и объекты управления(OM). Таким образом, все множество объектов определяется как объединение указанных непересекающихся множеств (несвязное объединение):
O = SD+CD+F+OC+OM
Элементарные свойства объектов задаются с помощью предиката
s_prop*(O,N,H), который устанавливает соответствие между объектом множества О, версией объекта из множества N и свойством из множества Н. Наличие
общего множества свойств дает возможность комбинировать разные конфигурации объектов, не вводя дополнительных переменных.
Вводятся понятия версионности, уникального идентификатора информационного объекта и фиксации объекта. Зафиксированные объекты могут быть
использованы в структурах других объектов, с учетом типа родительской
структуры. Иерархию структур данных предложено реализовать с помощью
предикатов, характеризующих вложение в объект другого объекта:
inserted_sd(O, N, O , L), inserted_cd(O, N, O ,L) , struct_oc(O, N, O , L),
struct_om(O, N, O , L) – предикаты, описывающие вложенные объекты соответственно простых, сложных справочников, объектов контроля и управления, где
O – множество зафиксированных структур. При этом для каждого объекта будет сформировано множество Si – совокупность зафиксированных структур or ,
вложенных по связи 1:1, необходимое для создания уникального идентификатора объекта. Предикат, представляющий структуру уникального идентификатора – uiio(O,N,H,O,Y), определяет свойство из множества H, входящее в структуру объекта (4-ый аргумент), в качестве составного в наборе уникального
идентификатора объекта (1-ый аргумент) под порядковым номером из множества констант Y.
Далее в модели выделены конструкты, описывающие структуры процессов:
1. struct_SBP(ВР, N, O , O , O ,…) – предикат, описывающий единичный
БП версии N. Предикат определен на множестве:
M sbp  BP  N  O  O  O  ... O  {(bp j , n, o1 , o2 ,...) | bp j  BP, n  N , оi  O 
 оi  OM  F }
БП представляет собой совокупность объектов управления и показателей,
поэтому предикатом задается соответствие коду bp j БП набора зафиксированных объектов оi , для которых оi  OM  F .
10
Так как процесс имеет этапную структуру, вводится предикат, задающий
для n’-ого этапа БП версии n набор из единственного объекта управления и одного или более объектов-показателей:
2. step_SBP(ВР,N, N, O , O , O ,…)
Множество истинности предиката имеет вид:
M ssbp  BP  N  N  O  O  O  ... O  {(bp j , n, n ' , o1 , o2 ,...) | bp j  BP, n  N , n '  N ,
!оi  OM  оq  F , i  q}
БП является набором взаимосвязанных объектов управления и показателей.
Таким образом, множество предикатов сигнатуры  будет иметь следующий вид:
Р = {obj_type(2), prop_type(2), prop_name(2), obj_name(2), version(2), s_prop*(3),
inserted_sd(4), inserted_cd(4), struct_oc(4), struct_om(4), uiio(5), struct_SBP(n1),
step_SBP (n2)}.
На рисунке 2 представлено описание многоосновной алгебраической системы.
Задание основного
множества 
Нет
Задание множества
операций
Моделирование
закончено
Да
Задание множества
предикатов
Описание модели
Рис. 3. Общая схема семантического
описания объектов ИС
Рис. 2. Описание многоосновной алгебраической
системы
В третьей главе для расширения возможностей алгебраической системы
представления метаданных предложены две группы запросов к объектам метамодели, позволяющие оценить функциональные возможности бизнеспроцессов ИС на основе выбранных критериев: достаточность множества
бизнес-процессов (критерий KI), достаточность множества объектов (критерий
KII), применимость конкретного бизнес-процесса для реализации конкретной
задачи (критерий KIII). Исходя из заявленных критериев, сформированы следующие группы запросов: запрос на бизнес-процессы всей ИС (группа G0), запрос на состояние объектных структур ИС в рамках всех бизнес-процессов
(группа GI), запрос на состояние структурных компонентов отдельно бизнеспроцесса (группа GII). Описана общая схема анализа функционала ИС (рис. 4).
11
Выделим две группы формул алгебраической системы:  и  , описывающих запросы к состоянию объектов и процессов ИС.  – группа запросов о
состоянии всей ИС.  – группа запросов о состоянии отдельного БП.
Зафиксируем некоторое
Запрос G0
счетное множество объект+
ных
переменных
R(G0)~KI
Var  x1 , x2 , x3 ,...,
преднаЗапрос GII
Запрос GI
значенных для обозначения
элементов множеств, на ко+
+
R(GII)~KIII
R(GI)~KII
торых определены предикаты. Состоянием (оценкой)
Создание новой
Создание новых
версии БП/
объектов/версий
алгебраической
системы
нового БП
объектов
назовем
отображение
 : Var   .
~ - соответствие результата запроса заданному критерию
Рис. 4. Общая схема анализа функционала ИС на уровне
предметной области
Введем формулу индекса n многоосновной алгебраической системы,
определяющую отображение, возвращающее множество состояний структур
порядка m алгебраической системы А. Индекс формулы задает порядок запроса
к информационной системе. В таблице 1 представлены порядки структур и запросов ИС.
Таблица 1. Порядки структур и запросов ИС.
Порядки структур ИС
m=0 – БП.
m=1 – Объект управления(ОУ).
m=2 – Показатель(П).
m=3 – Объект контроля(ОК).
m=4 – Справочный объект(ОС).
Порядки запросов ИС
Запрос 0-ого порядка – к состоянию БП
Запрос 1-ого порядка – к состоянию ОУ
Запрос 2-ого порядка – к состоянию П
Запрос 3-его порядка – к состоянию ОК
Запрос 4-ого порядка – к состоянию СО
Отображение  : Var   будет возвращать набор объектных переменных множества  , соответствующих критериям формулы. Частичное мультиотображение  nm будет задано формулой  nm , где n – порядок запроса (индекс
формулы), m – порядок структуры ИС.
Например, формула, определяющая отображение  13 (запрос к состоянию
ОК бизнес-процессов всей системы), имеет следующий вид:
13  x1 , x2 , x4[struct _ om( x1 , x2 , x3 , x4 )  x3  OC  x1  01 ( 00 (Var))]
Для описания состояния алгебраической системы, соответствующего
определенному процессу, вводится группа формул с уточняющим аргументом
 nm (bpi ) , которая задает отображения nm , возвращающее состояние системы
для бизнес-процесса bpi .
Композиция отображений  13   01   00 (рис. 5) обеспечивает получение
всех объектов контроля ИС.
12
Исключение:  00  x1[ x1  x2  x2  BP] – запрос на все процессы системы.
CD
Var
SD
BP
F
OM
OC
Рис. 5. Композиция отображений
 13   01   00
Так как структура этапов бизнес-процесса
представлена
двумя компонентами: набором
ОУ и набором П, для получения информации о наличии
определенного показателя или
объекта управления необходимо знать набор заявленных
объектов данного БП.
Введем унарную операцию (bp i ) , возвращающую компоненты этапов
БП bp i . Тогда комплекс показателей процесса bp i задается формулой:
 02 (bpi )  x1[ x2  (bpi )  x2  F  x1   00 (Var )  x1  bpi ] .
С помощью формул  34 (bpi ) ,  14 (bpi ) ,  13 (bpi ) ,  01 (bpi ) задаются отображения для получения информации о справочных объектах, объектах контроля и
объектах управления. Например, композиция отображений 34  13  01   00 возвращает набор справочных объектов в составе объектов контроля.
На рис. 6 показан способ поиска объектов всей системы/отдельного l-ого
процесса с использованием предикатных конструкций.
Сопровождение ИС ставит перед проектировщиком задачу об изменении
процессов модели с целью получения информации нового качества. Чаще всего
требуется расширить имеющийся набор сущностей или изменить их функциональные возможности. В случае многокомпонентной модели естественным решением является запрос к системе на выборку имеющихся объектов и структур
изменяемого процесса.
Запросом задается обращение к предикатам, описывающим структуры
процессов/объектов, и возвращаются только те объектные переменные, которые
использовались при описании структур (аргументы истинных предикатов). В
случае поиска объектов конкретного БП ключевую роль играет код – bpi .
Полученное множество объектов пользователь (проектировщик) может
оценить на соответствие изменившимся целям и задачам управления и сделать
вывод о наличии в системе объекта, позволяющего расширить функционал
процесса. Для формального представления соответствия объекта нужным ха1  соответств ует
рактеристикам вводим функцию  (o j )  
.
0

не
_
соответств
ует

Анализ объекта проводится пользователями, экспертами и управляющими лицами. Введем предикаты, определяющие описанные решения:
13
1) mod_bp (bpi , o j ) – добавить в структуру bp i
объект o j (создать версию процесса).
2) add_struct (o j ) – добавить объект o j в модель
данных ИС.
3) mod_struct (o j ) – изменить версию объекта
oj.
Например, формула первого решения будет
иметь вид:
o j   02 ( 00 (Var ))  o j  (bpi )
  (o j )  1  mod_bp(bpi , o j )
Рис. 6. Схема запросов алгебраической системы
В четвертой главе предложена методика проектирования структур данных для реализации сущностей предметной области ИС различного назначения
средствами структурно-независимой БД. Представлена практическая реализация объектной модели структур данных на базе информационной системы
«Кобра++».
Методика проектирования структур данных.
Шаг 1. Формирование необходимой справочной информации: создание
объектов «Простой справочник», «Сложный справочник».
Шаг 2. Формирование объектов, состояние которых определяет возможность исполнения БП: создание объектов контроля.
Шаг 3. Прикрепление объектов контроля непосредственно к объекту/объектам управления БП.
Шаг 4. Определение необходимых показателей состояния БП.
Шаг 5. Формирование структуры этапов БП с использованием объектов
управления и объектов-показателей.
Шаг 6. Заключительный этап – мониторинг процесса. На данном шаге отладка и проверка на корректность проектируемого БП осуществляются отдельным этапом с привлечением экспертов предметной области, пользователей и
других лиц. Анализируются полученные данные экземпляров.
14
Проведя контроль имеющихся экземпляров посредством системы запросов СУБД непосредственно к бизнес-процессу, объектам управления или хранилищу данных, принимается необходимое административное решение об анализе функциональных возможностей системы на основе составленного комплекса запросов к конкретному процессу и системе в целом.
Реализация методики показана на примере предприятия по производству
обуви для танцев «Dancemaster». В качестве исследуемого процесса рассмотрен
БП «Заказ товара», определяющий два начальных этапа основного процесса
формирования себестоимости. Согласно предложенной метамодели, описаны
основные объекты, представленные на UML-диаграмме типизированных классов.
Рис. 7. UML-диаграмма типизированных классов объектов
Согласно тематике предметной области «Производство обуви», предлагается проводить учет расхода основных материалов на этапах БП «Заказа товара», изначально не заложенный в задачи БП. Так как расход материалов является метрикой для оценки деятельности процесса, необходимый объект следует
искать/создавать как показатель. В системе «Кобра++» создан модуль, реализующий запросы и позволяющий на уровне пользовательского интерфейса
осуществлять поиск и просмотр объектов (структур объектов) по имени объекта. С помощью модуля (рис. 8) осуществляем поиск показателя «Основные материалы факт» среди показателей БП и всех показателей модели. Выборка реализуется на основе предложенного способа поиска (рис. 6).
Следует отметить, что поиск может происходить и по другим группам
объектов (ОУ, ОК, ОС), однако, полученные результаты не будут удовлетворять поставленной задаче в виду иной смысловой нагрузки объектов модели.
Учет версионности объектов и процессов позволяет избежать противоречивости результата модификации и «случайного» изменения других структур
ИС. Новая версия объекта «действительна» только в рамках модифицируемой
структуры (объекта/процесса) и не меняет своих характеристик для других
15
структур. Это позволяет гибко проводить модификацию отдельных процессов,
не искажая все имеющиеся структуры системы.
Рис. 8. Поиск показателя «Основные материалы факт» среди показателей всей системы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
1. На основании анализа научной литературы обоснована актуальность
разработки модели организации структур данных ИС, выявлены особенности
концептуальной модели предметной области ИС при процессном подходе проектирования, обоснована необходимость учёта неоднородности сущностей при
построении модели.
2. Разработана структура этапов бизнес-процессов ИС на уровне метаданных, представляющая собой совокупность объектов управления и объектовпоказателей.
3. Предложено деление сущностей предметной области ИС по группам:
объекты управления, объекты контроля, объекты-показатели, объектысправочники для описания модели организации структур данных в терминах
процесса управления.
4. Разработана объектная модель организации структур данных при
расширении функционала ИС в условиях динамически меняющегося описания
предметной области.
5. Разработана многоосновная алгебраическая система, в которой совокупность предикатов первого порядка используется для описания структур
данных и процессов объектной модели ИС.
6. Предложены две группы запросов к объектам модели в виде композиции мультиотображений, позволяющие анализировать функционал бизнеспроцессов ИС.
7. Разработана методика проектирования структур данных для реализации сущностей предметной области и оценки функциональных возможностей
ИС.
8. Разработан программный модуль ИС «Кобра++», реализующий группы запросов алгебраической системы.
16
ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Статьи в изданиях из перечня ВАК Минобрнауки Российской Федерации
1. Веселова Н.С., Шведенко В.Н. Моделирование информационных ресурсов предприятия при процессной организации системы управления [текст] //
Программные продукты и системы, 2014. – № 4(108). – С. 260-264.
2. Веселова Н.С., Шведенко В.Н. Методика проектирования объектнопроцессных систем управления предприятием на платформе ОО СУБД
«COBRA++» // Интеграл, 2014. – № 5-6(78-79). – С. 115.
3. Сахарова Н.С. Анализ информационной поддержки бизнес-процессов с
применением группы запросов модели метаданных [текст] // Научнотехнический вестник Поволжья, 2015. – № 5. – С. 272-274.
Статьи в других журналах и сборниках научных трудов
1. Веселова Н.С., Шведенко В.Н. Представление многомерных данных в системе «COBRA++» // Материалы X-ой Международной научно-практической
конференции «Новости научного прогресса» (г. София, 17-25 августа 2014 г.). –
София: Бял ГРАД-БГ ООД, 2014. – C. 45-49.
2. Веселова Н.С., Шведенко В.Н. Многомерные данные и их моделирование
// Материалы X-ой Международной научно-практической конференции «Передовые научные разработки» (г. Прага, 27 августа – 5 сентября 2014 г.). – Прага:
Бял ГРАД-БГ ООД, 2014. – С. 59-63.
3. Веселова Н.С. Управление учебным процессом с помощью программного
комплекса «COBRA++» // Материалы VIII-ой Международной научнопрактической конференции «Научное обозрение физико-математических и технических наук в XXI веке» (г. Москва, 29-30 августа 2014 г.). – М.: МНО «Prospero», 2014. – C. 53-56.
4. Веселова Н.С. Реализация этапов работы электронной торговой площадки
с применением программного комплекса «COBRA++» [текст] // Национальная
ассоциация ученых (НАУ). – 2014. – № 3. – С. 79-82.
5. Веселова Н.С. Моделирование информационно-справочной системы в
программном комплексе «COBRA++» [Электронный ресурс] // Информационноэкономические аспекты стандартизации и технического регулирования. – 2014. –
№ 2; URL: http://iea.gostinfo.ru/magazine_2014_02(18).html (дата обращения:
11.09.2015 г.).
6. Веселова Н.С, Моделирование бизнес-процессов в программном комплексе «COBRA++» [Электронный ресурс] // Информационно-экономические
аспекты стандартизации и технического регулирования. – 2014. – № 4; URL:
http://iea.gostinfo.ru/magazine_2014_04(20).html (дата обращения: 11.09.2015 г.).
7. Веселова Н.С, Мониторинг бизнес-процессов в программном комплексе
«COBRA++» [Электронный ресурс] // Информационно-экономические аспекты
стандартизации и технического регулирования. – 2014. – № 5; URL:
http://iea.gostinfo.ru/magazine_2014_05(21).html (дата обращения: 11.09.2015 г.).
8. Веселова Н.С. Применение функции максимального правдоподобия в задачах управления // Материалы сессии XIII-ой Международной научнопрактической конференции «Экономическая наука – хозяйственной практике»
17
(г. Кострома, 14-15 октября 2011 г). – Кострома: КГУ имени Н.А. Некрасова,
2011. – C. 345-346.
9. Веселова Н.С., Шведенко П.В., Шведенко В.Н. Описание модели данных
информационно-управляющей системы «Cobra ++». // Сб. статей по материалам
XLVIII-XLIX-ой Международной научно-практической конференции «Технические науки — от теории к практике» № 7-8 (44). – Новосибирск: Изд. «СибАК»,
2015. – С. 29-34.
10. Веселова Н.С., Шведенко П.В., Шведенко В.Н. Анализ критериев выбора модели данных // Технические науки — от теории к практике / Сб. статей по
материалам XLVIII-XLIX-ой Международной научно-практической конференции «Технические науки — от теории к практике» № 7-8 (44). – Новосибирск:
Изд. «СибАК», 2015. – С. 42-47.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа