WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Построение МК-модели основано на последовательном эквивалентном преобразовании графовой и математической (матричной или логической) моделей информационной архитектуры, представленных в виде МК-сети. Комплекс моделей ориентирован на автоматизированное моделирование информационной архитектуры и анализ ее функционально-структурных свойств. Исходными данными для моделирования являются получаемые в результате предварительного обследования КИС сведения о парных FLSотношениях между модулями архитектуры и кластерных FLSограничениях, обеспечивающих стабильность информационного процесса.

Исходная объектно-ориентированная модель формируется в виде графовой формы МК-сети с использованием метода ФИМ декомпозиции. Декомпозиция позволяет разделить информационную систему на функциональную и исполнительную подсистемы, сформировать классы функционально-информационных модулей, составить перечень типовых FLS-интерфейсов модулей. При анализе функционально-информационных свойств МК-сети используются три разновидности FLS-мультиграфов: смежности, достижимости и кластерный.

Исходная МК-сеть строится на основе априорных данных о парных FLS-отношениях между модулями, которые определяют реальную или декларируемую функционально-информационную структуру системы, в виде остовных FLS-подграфов FLS-мультиграфа смежности модулей либо самого мультиграфа.

Задача анализа МК-сети заключается в построении FLS-мультиграфа достижимости модулей и сравнении его структуры с кластерным FLS-мультиграфом, который формируется способом аналогичным построению мультиграфа, но на основе эталонной кластерной МК-модели архитектуры, определяющей все безопасные FLS-отношения между модулями. Т.е. кластерный FLS-мультиграф является графовой кластерной FLS-моделью функционально стабильной информационной архитектуры. Критерии эффективности системы функциональных ограничений, отражаемых в кластерной FLS-модели, задаются внешними правилами. Для построения FLS-мультиграфа достижимости модулей используются правила переходов состояний. Правила применяются к исходному FLS-мультиграфу смежности и изменяют его исходную FLS-структуру. В результате применения правил переходов состояний в структуре FLS-мультиграфа могут добавляться или удаляться вершины, а также дуги в остовных FLS-подграфах. Сведения об изменениях состава вершин и дуг фиксируются в FLS-мультиграфе достижимости модулей, который содержит информацию об исходных и просмотренных вершинах и дугах. Информация может использоваться для сокращения пространства поиска состояний системы методами управляемого перебора. Построение FLS-мультиграфа достижимости завершается после просмотра всех существующих в исходном графе и сгенерированных в процессе анализа путей.

Требование по автоматизации построения и анализа МК-сети предполагает переход от визуального ее представления в графовой форме к формальному представлению в математической форме. В методах построения и анализа МК-сетей используется математический аппарат логики исчисления предикатов и теории матриц. В первом случае FLS-мультиграф и правила переходов состояний описывается предложениями математической логики, во втором случае МК-сеть представляется бинарными FLS-матрицами, а правила переходов состояний могут задаваться правилами изменения матриц. Выбор формального аппарата описания МК-сети зависит от ограничений на постановку задачи исследования.

Граф состояний GW представляет собой направленный граф переходов, отображающий возможные состояния исследуемой КИС (рисунок 9). Вершинами графа являются элементы из множества состояний, а дуги нагружены событиями r из множества событий R. Проблема, связанная со сложностью построения полного графа пространства состояний решается редукцией порождающего графа на основе использования эвристик предметной области.

Рисунок 9 - Структура графа состояний модульно-кластерной модели информационной архитектуры КИС

Методы построения и анализа МК-сетей

Анализ ФС КИС заключается в построении формальной МК-модели информационной архитектуры в виде МК-сети, поиске множества ее состояний и оценке их соответствия системе кластерных ограничений, введенных в математическую модель.

Более подробно в автореферате рассмотрены матричные методы построения и анализа. В матричных методах для реализации формального анализа система представляется в виде комплекса ортогональных матриц и решающих правил преобразования матриц, определяющих семантику информационных отношений и позволяющих отразить динамику смены состояний в ходе реализации информационного процесса (рисунок 10).

Рисунок 10 - Концептуальная схема построения и анализа матричной МК-модели информационной архитектуры

Каждое состояние из конечного множества всех состояний системы W определяется мультиграфом, вершинами которого являются информационные объекты системы, а дугами – информационные FLSотношения между ними. Информационным дугам будет соответствовать запись «1» в соответствующих матрицах смежности F C, LC и S C модулей (FLS-матрицы смежности). Под матрицами смежности F C, LC и S C понимаются квадратные бинарные матрицы, проиндексированные по обеим осям порядковыми номерами информационных объектов (модулей) из множества. Матрица F C, LC или S C содержит запись «1» в позиции, если и только если на основании исходных данных о структуре FLS-отношений между информационными объектами и существует соответствующее PF, PL или PS отношение, та­кое, что для получения F, L или S доступа к информационному объекту необходимо соответствующее F, L или S обращение к информационному объекту, а также наличие записи «1» в позиции F C матрицы, если проводится построение LС матрицы, или записи «1» в той же позиции F C и LC матриц, если проводится построение S С матрицы, т.е.

(14)

где.

При отсутствии, или отношений в позициях соответствующих F C, LC или S C матриц смежности записывается «0». Для упрощения модели предполагается, что каждый модуль достижим из самого себя, т.е. главные диагонали FLS-матриц смежности содержат запись «1».

Каждой записи «1» в позиции FLS-матриц смежности соответствует подматрица смежных, или информационных интерфейсов (FLS-интерфейсов) модулей. Построение подматриц FLS-интерфейсов производится на основе данных о входных и выходных FLS-интерфейсах модулей, которые содержаться в графической объектно-ориентированной МК-модели информационной архитектуры. Столбцы FLS-подматриц проиндексированы номерами соответствующих выходных F, L или S интерфейсов объекта qi, а строки проиндексированы номерами соответствующих входных F, L или S интерфейсов объекта qj. Выделение типовых FLS-интерфейсов, их классификация, введение общей нумерации в пределах множеств интерфейсов FI, LI и SI, определение наличия интерфейсов у модулей производится на стадии обследования системы и построения объектно-ориентированной МК-модели информационной архитектуры. Элементам подматриц FLS-интерфейсов присваивается значение «1», если и только если совпадают номера соответствующих парных (выходящих для qi и входящих для qj) FLS-интерфейсов.

(15)

где  - номера позиций элементов FLS-матриц смежности модулей, соответствующего списку объектов из множества, ;

,, - подматрицы смежных физических, синтаксических и семантических выходных для объектов qi и входных для объектов qj информационных интерфейсов;

,, – индексы подматриц физических, синтаксических и семантических интерфейсов;

,, - номера выходных FLS-интерфейсов объекта qi;

,, - номера входных FLS-интерфейсов объекта qj.

Наличие записи «1» в позициях, или FLS-подматриц интерфейсов указывает на наличие траектории информационного процесса и соответствующего предиката в логической модели. Если в FLS-подматрице интерфейсов записей «1» большей одной, то каждая из них указывает на наличие альтернативной траектории информационного процесса и соответствующего ей подграфа в мультиграфе.

Каждой бинарной паре S-интерфейсов образующих отношение типа «вых.-вх.» между парой информационных элементов соответствует одно или несколько логических правил (стереотипов s-интерфейсов), на основании которых происходит преобразование FLS-матриц смежности, подматриц FLS-интерфейсов модулей и матриц достижимости модулей FД, LД, S Д. Логические правила определяют семантику процедур обработки данных исполнительной подсистемой в ходе реализации информационного процесса. Их применение к исходным матрицам смежности дает возможность получить все промежуточные состояния системы в виде FLSматриц достижимости модулей, отражающих динамику поведения модели системы W.

Под FLS-матрицами достижимости модулей понимаются квадратные бинарные матрицы, проиндексированные по обеим осям порядковыми номерами информационных объектов из множества, где n* =n+ и  – число информационных элементов, включенных в систему при изменении ее состояний. Запись «1» или «0» в каждой позиции FLS-матриц достижимости модулей соответствует наличию либо отсутствию для всех упорядоченных пар информационных элементов отношений достижимости PF, PL или PS, обладающих свойством транзитивности. Информационный элемент достижим из информационного элемента, если на графе информационных взаимосвязей можно указать направленный путь от вершины к вершине, т.е. если для получения информационного FLS-доступа к объекту используется информационный объект. Если строки FLS-матриц достижимости не содержат единиц, то соответствующие им информационные элементы являются выходными. Тогда выходной элемент соответствует тупиковой вершине в FLS-подграфе мультиграфа.

Различным квадратным бинарным FLS-матрицам смежности соответствует единственная FД, LД или SД матрица достижимости и они связаны булевым уравнением

где показатель степени m является положительным целым числом, которое меньше максимального числа модулей, составляющих архитектуру КИС (mn*1). FLS-матрицы достижимости определяют FLS-подграфы общего мультиграфа достижимости.

Данные о кластерных FLS-ограничениях функциональности информационных объектов формируются на основе требований по ФС информационной архитектуры или других ограничительных требований заданных системой управления. Под кластерными FLS-матрицами понимаются квадратные бинарные матрицы, проиндексированные по обеим осям множеством информационных объектов архитектуры, которое в ходе анализа преобразуется во множество. Кластерные FLS-матрицы содержат запись «1» в позиции, если и только если априорные данные не содержат запрета на установление FLS-отношений между парой информационных объектов, т.е. информационные объекты и принадлежат соответствующему безопасному FLS-кластеру. В противном случае позиция содержит запись «0». Таким образом, кластерные FLS-матрицы формально отражают информацию о кластерных FLS-ограничениях.

Анализ МК-сетей заключается в сравнении функционально-структурных свойств существующей и декларируемой функционально-информационной FLS-структуры. Анализ проводится методом нисходящего логического вывода в дедуктивной системе или методом сравнения соответствующих кластерных FLS-матриц и FLS-матриц достижимости модулей, если используется базовая каноническая МК-модель информационной архитектуры.

Кластерные FLS-матрицы содержат информацию о требуемой (декларируемой) для стабильного функционирования системы кластерной FLS-структуре, определяемой на основе априорных данных о FLS-отношениях между модулями, полученных при построении объектно-ориентированной МК-модели информационной архитектуры. FLS-мультиграф и FLS-матрицы достижимости модулей содержат апостериорную информацию о действительной кластерной FLS-структуре, определяемой в ходе эксперимента по формированию динамической модели информационной архитектуры, проводимого в целях поиска функционально опасных состояний системы.

Наличие в FLS-матрице достижимости в позиции записи «1» при отсутствии в соответствующей кластерной FLS-матрице записи «1» в той же позиции позволяет сделать вывод о наличии траектории информационного процесса, приводящей систему в функционально опасное состояние.

(17)

Наличие в позиции F О, L О или S О матриц функционально нестабильных состояний записи «1» указывает на вершины графа (узлы архитектуры), между которыми имеется возможность дестабилизирующего взаимодействия и для которых необходимо принимать решение о введении дополнительных функциональных ограничений.

В логических методах построения и анализа МК-сети мультиграф описывается предложениями математической логики, к которым применяются процедуры логического вывода, обеспечивающие поиск и анализ состояний модели. Доказательство ФС архитектуры обеспечивается управляемым перебором состояний в ходе реализации последовательности процедур логического вывода при построении графа состояний системы и оцениванием на каждом шаге ФС последнего порожденного состояния. Проверка ФС состояния заключается в установлении всех возможных FLS-отношений между модулями, которые изменялись на последнем шаге, и проверке их принадлежности подмножеству разрешенных для этих модулей кластерных FLS-отношений. Логический вывод является строго формальным процессом, что обеспечивает доказательство соответствия архитектуры КИС системе функционально-структурных ограничений при условии корректности исходных данных.

Рисунок 11 – Схема доказательства отсутствия функционально опасных состояний информационной архитектуры

В шестой главе рассмотрена концептуальная схема алгоритма МК-анализа ФС КИС, который описывает технологию автоматизированного построения и анализа МК-модели информационной архитектурны, обеспечивающую интеграцию методов и средств объектно-ориентированного и математического моделирования с методами разработанного научно-методического аппарата, приведены примеры практического применения разработанного научно-методического аппарата, метод и результаты оценки его эффективности, даны рекомендации по применению МК-анализа для решения прикладных задач.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»