WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

На правах рукописи

Дергачев Андрей Михайлович

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИНТЕГРАЦИИ СИСТЕМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРИБОРОВ НА ОСНОВЕ ВЕБ-СЕРВИСОВ

Специальность 05.13.12 – Системы автоматизации проектирования (приборостроение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2012 г.

Работа выполнена в Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Алиев Тауфик Измайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Арустамов Сергей Аркадьевич, НИУ ИТМО, каф. ПБКС, профессор кандидат технических наук, Дорожкин Антон Константинович, филиал ООО "ЛЮКСОФТ ПРОФЕШНЛ" СПб, главный программист

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций

Защита состоится 30 мая 2012 г. в 15:50 на заседании диссертационного совета ДМ.212.227.05 при Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики.

Автореферат разослан “____”____________2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Поляков Владимир Иванович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В области автоматизации проектирования одной из важнейших задач является разработка научных основ реализации жизненного цикла проектирование – производство – эксплуатация. Cистемы автоматизации проектирования, представляющие собой сложнейшие программные комплексы, находятся в начале формирования цепочки жизненного цикла. В развитии средств автоматизации проектирования, производства и компьютерного обеспечения жизненного цикла наблюдается движение в направлении распределенной организации проектирования и производства приборов, что усложняет задачу и повышает ее значение.

Для повышения эффективности функционирования систем автоматизации проектирования и управления качеством проектных работ необходимо комплексирование различных составляющих САПР в общую архитектуру проектно-производственной среды. Основой этого является интеграция различных систем, которая в современных условиях принимает форму интеграции сервисов. В широком смысле под сервисом понимается предоставление доступа к определенным возможностям информационновычислительных систем, при этом взаимодействие потребителя и провайдера сервиса осуществляется обычно через сеть, в основном Интернет, в связи с чем говорят о веб-сервисах и их интеграции.

Отдельные вопросы интеграции веб-сервисов нашли отражение в трудах B. Benatallah, Q.Z. Sheng, M. Dumas, M. Conti, D. Fensel, P. Grefen и B.

Medjahed и других зарубежных авторов. Среди отечественных авторов можно выделить работы А.А. Бабошина, А.М. Кашевника, А.В. Данилина, А.П.

Карпенко, В.А. Курчидиса, А.В. Новицкого, А.В. Сорокина, В.А. Филиппова, Б.А. Щукина и других. Подавляющее большинство работ касаются только темы управления взаимодействием предопределенных веб-сервисов, не затрагивая при этом вопросов организации доступа к вновь появляющимся функционально конкурентным веб-сервисам.

Сервис-ориентированный подход зародился и широко используется в крупных корпоративных информационных системах общего применения, таких как Microsoft Dynamics AX, SAP R3, Baan ERP и других. В его основу положена сервис-ориентированная архитектура (СОА), предполагающая использование слабосвязанных заменяемых программных компонентов, оснащенных стандартными интерфейсами для взаимодействия по стандартным протоколам. В области CAD/CAM/CAE-систем сервисориентированный подход развит гораздо слабее.

Данная работа посвящена развитию сервис-ориентированного подхода в этой важнейшей для науки и практики области.

Объектом исследования данной работы является программное и информационное обеспечение жизненного цикла проектирование – производство – эксплуатация приборов, представленного веб-сервисами.

Предметом исследования являются методы и средства формирования плана выполнения веб-сервисов в условиях неопределенности показателей качества обслуживания.

Целью работы является разработка методов и средств организации адаптивного доступа к веб-сервисам поддержки жизненного цикла проектирование – производство – эксплуатация приборов.

В соответствии с поставленной целью в работе необходимо решить следующие задачи.

1. На основе математического аппарата, соответствующего цели работы, определить формальное представление веб-сервиса.

2. Разработать метод и алгоритм формирования плана вызова вебсервисов применительно к реализации жизненного цикла проектирование – производство – эксплуатация.

3. Разработать и реализовать исполнительное ядро системы организации доступа к веб-сервисам.

4. Разработать перспективную архитектуру системы организации доступа к участвующим в поддержке жизненного цикла веб-сервисам.

5. Разработать методику подготовки данных и проведения эксперимента для подтверждения практической значимости полученных результатов.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использовались: математический аппарат теории вероятностей, теория графов, теория множеств, методы объектно-ориентированного проектирования и программирования.

Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной.

1. Предложено концептуальное расширение функционального описания веб-сервисов, позволяющее единожды формализовать план выполнения вебсервисов в терминах формальных операций для каждой типовой операции, реализуемой веб-сервисами поддержки различных этапов жизненного цикла проектирование – производство – эксплуатация.

2. Разработан метод вероятностной оценки показателей качества обслуживания веб-сервисов, позволяющий учитывать динамику изменения показателей качества обслуживания при выборе потенциального кандидата на выполнение конкретной проектно-производственной операции.

3. На основе метода вероятностной оценки разработан и реализован алгоритм выбора потенциальных кандидатов из числа конкурирующих вебсервисов и формирования плана вызова веб-сервисов для решения комплекса проектных, производственных и эксплуатационных задач.

4. Предложена системная архитектура для организации адаптивного доступа к веб-сервисам поддержки жизненного цикла проектирование – производство – эксплуатация приборов, позволяющая динамически управлять процессом интеграции с учетом специфики выполнении проектнопроизводственных работ в отрасли приборостроения.

5. Разработано и реализовано исполнительное ядро (процессор сервисных запросов) системы организации доступа к веб-сервисам, допускающее его повторное использование, что позволяет упростить и частично автоматизировать процесс разработки средств интеграции САПР в общую архитектуру проектно-производственной среды на основе вебсервисов.

Практическая ценность работы.

1. Предложена и обоснована архитектура системы организации доступа к веб-сервисам, ориентированной на обеспечение жизненного цикла проектирование – производство – эксплуатация приборов, позволяющая динамически управлять процессом интеграции с учетом специфики выполнении проектно-производственных работ в отрасли приборостроения.

2. Процессор сервисных запросов реализован в виде программного компонента, допускающего его повторное использование, что подтверждено при решении практической задачи проектирования и развертывания производства приборов учета электроэнергии.

Внедрение результатов. Результаты работы внедрены в компаниях ООО «ЛМТ», ООО «МТ-системс» СПб, ЗАО «ОКС-01» СПб и ряде сотрудничающих с ними проектных организаций, заводов-производителей приборов и компаний, осуществляющих эксплуатацию этих приборов, а также в учебный процесс кафедры вычислительной техники НИУ ИТМО.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Концептуальное расширение функционального описания веб-сервиса в терминах формальных операций.

2. Метод вероятностной оценки показателей качества обслуживания вебсервисов.

3. Алгоритм формирования плана вызова веб-сервисов.

4. Архитектура системы организации доступа к веб-сервисам.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований, включенные в диссертацию, докладывались на различных конференциях, в том числе:

Международная научно-практическая конференция «Безопасность водного транспорта», посвященная 300-летию Санкт-Петербурга (2003 г.);

XII Всероссийская научно-методическая конференция «Телематика'2005»;

XXXVI научная и учебно-методическая конференция профессорскопреподавательского и научного состава СПбГУ ИТМО (2007 г.);

XXXVII, XXXVIII и XXXIX научные и учебно-методические конференции СПбГУ ИТМО (2008 г., 2009 г., 2010 г.); VI Всероссийская межвузовская конференция молодых ученых (2009 г.); XL научная и учебно-методическая конференция НИУ ИТМО (2011 г.).

Публикации. По теме диссертации публиковано 12 научных работ, в том числе 3 из них в журналах, включенных в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора и кандидата наук.

Структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из четырех глав, введения, заключения, библиографического списка, включающего 165 наименований, и приложения. Общий объем работы 1страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность, сформулированы цели, задачи и методы исследования, представлена новизна, показана научная и практическая ценность, приведены основные результаты работы.

Первая глава диссертационной работы характеризует состояние исследуемой предметной области. Для исследования главных вопросов работы в главе обсуждаются идеи, компоненты и инструменты сервисориентированной архитектуры. Представлены направления развития и принципы классификации систем автоматизации проектирования, проблемы и принципы интеграции систем автоматизации проектирования, производства и эксплуатации, проблемы сервис-ориентированного взаимодействия.

Проведенный в работе аналитический обзор рынка предоставления сервисов в области проектирования говорит о его постоянном развитии.

Внутри проектных организаций широко используются системы управления библиотеками компонентов, репозитарии проектов, системы хранения и контроля версий, обеспечивающие информационную поддержку всех этапов проектирования приборов. Между организациями предоставляются сервисы в виде отдельных этапов проектирования, например: разработка принципиальной схемы, трассировка печатной платы, интеграция на кристалл ПЛИС, разработка топологии интегральной микросхемы, производство интегральной микросхемы.

Ведущие поставщики CAD/CAM/CAE-систем, такие как AutoCAD, SolidWorks, Synopsys, Mentor Graphics, Cadence, предоставляют доступ к своим библиотекам, например, разработчики SIP-компонентов (Semiconductor Intellectual Property Core) "на продажу", такие как ARM, Dolphin, Verisilicon и другие, предоставляют разработчикам микросхем доступ к библиотекам SIPкомпонентов. Полупроводниковые компании заказывают разработку или приобретают многие электронные компоненты у внешних поставщиков, и поэтому становятся в значительной степени системными интеграторами СБИС из модулей, разработанных другими компаниями. Такие компоненты поставляются в электронном виде, позволяющем автоматизировать процесс их приобретения на программном уровне и свести к минимуму участие человека.

Так, например, поставка SIP-компонентов осуществляется либо в виде кода на языках описания аппаратных средств Verilog и VHDL, либо в виде синтезированной принципиальной схемы (netlist), так же называемой Firmware, или в виде готовой топологии в формате GDSII под конкретного производителя и базовую библиотеку. При этом в цепочке создания и производства СБИС или СнК (систем на кристалле) могут участвовать одновременно несколько поставщиков SIP-компонентов и несколько производителей СБИС и СнК. В результате возникает необходимость координации с несколькими участниками на каждой стадии жизненного цикла проектирование – производство – эксплуатация.

Таким образом, целесообразно говорить о необходимости развития автоматизированного способа предоставления и использования сервисов на программном уровне с применением сервис-ориентированного подхода и технологии веб-сервисов. Многие компании, такие как Microsoft, IBM, ORACLE, уделяют большое внимание сервис-ориентированным технологиям разработки программного обеспечения. Это способствовало появлению ряда систем управления веб-сервисами, таких как CMI, METEOR, SELF-SERV, WebDG, AgFlow, WSMX и IRS-III. Однако все они представляют собой различные варианты промежуточного программного обеспечения, предоставляющего основу для регистрации, поиска и интеграции вебсервисов, не учитывая при этом динамически меняющиеся состав вебсервисов, представленных в Интернет.

Первая проблема, возникающая при интеграции веб-сервисов – это проблема выбора веб-сервиса. На сегодняшний день существует два различных подхода: использование реестров и использование поисковых систем. Каждый из подходов имеет свои преимущества и недостатки. Реестры, реализуют стандарт UDDI и ограничены списком сервисов входящих в их состав. Поисковые системы производят поиск по Интернету, но результаты поиска в отличие от реестрового подхода, обычно не содержат необходимых деталей сервиса. Поиск в Интернете обычно дает обширный перечень сервисов, однако поиск такого типа трудно поддается автоматизации.

В большинстве случаев результатом поиска будет не один веб-сервис, а список сервисов, который может быть достаточно большим. Появляется необходимость выбора среди обычно конкурирующих вариантов. Основная сложность с выбором веб-сервиса из множества похожих заключается в определении набора параметров, по которым будет производиться выбор. Для оценки качества сервиса используют такие показатели, как доступность, готовность, быстродействие, безопасность, соответствие стандартам и другие.

При выборе возникает проблема синтаксической несовместимости, так как сервисы могут быть реализованы на разных программных и аппаратных платформах. Для организации взаимодействия необходимо знать список доступных операций и параметров, типы данных параметров и возвращаемых результатов. Для решения этой проблемы предназначен язык описания вебсервисов (WSDL), который позволяет автоматизировать процесс вызова вебсервисов.

Проблема семантической совместимости намного сложнее и готового решения на сегодняшний день здесь нет. Построение семантического графа и использование теоретико-множественного подхода к получению логических выводов на основе баз знаний позволяет наделять операции и параметры сервиса физическим смыслом.

Еще одной проблемой интеграции сервисов являются глобализация и локализация. При организации взаимодействия различных веб-сервисов нужно учесть различия в представлении данных в разных странах: формат представления даты и времени, различные единицы измерения массы, длины, температуры и т.д. Так как веб-сервисы стремятся представлять в машинночитаемых форматах, имеется возможность широкого использования текста в операциях с сервисами.

Проблем использования сетевых сервисов много, и разработанные языки, протоколы и стандарты (WSDL, SOAP, OWL) не решают их в полной мере.

Возможным решением могла бы стать, централизованная система, способная автоматизировать поиск, выбор и взаимодействие веб-сервисов, обеспечив тем самым наилучшее качество выбора и интеграции веб-сервисов. Для создания такой системы необходимо исследовать возможные варианты взаимодействия веб-сервисов. Исследование целесообразно проводить с использованием абстрактной модели, формально отражающей сущность взаимодействия.

Во второй главе дается формальное определение веб-сервиса и его формальное представление, базирующееся на теории графов. Формальное представление веб-сервиса необходимо для применения методов оптимизации при формировании оптимального плана вызова сервисов. Для описания вебсервиса использованы такие понятия, как схема сервиса, связи сервиса, сервисный запрос, сервисный путь, граф операций и граф набора операций.

Схема сервиса определяет возможности всех сервисов предметной области.

Для этого должен предоставляться словарь, используемый в языке сервисных запросов.

Схема сервиса определяется записью, где и является ориентированным ациклическим графом i (сервисным графом), |1 j m} - набор операций веб-сервиса; - корневой элемент графа (точка входа, через которую можно получить доступ ко всем операциям сервиса); отражает зависимости между операциями одного графа; отражает зависимости между двумя некорневыми операциями из различных графов.

Зависимости между операциями отдельного сервиса реализуются операциями, выполняемыми в определенном порядке. Зависимости между сервисами реализуются на наборе доступных сервисов. Предполагается отсутствие зависимостей между корневыми элементами графов. Так же предполагается, что множественные зависимости к одной операции имеют opk opi op отношение «И». Например, есть две зависимости к операции : и. В j opi op opk этом случае операции и должны быть вызваны до операции. Также j следуют отметить, что в случае присутствия в схеме сервиса единственного графа, т.е. n=1, S становится сервисной схемой с одиночным графом.

Сервисный путь для сервисного графа определяется как, где - это корень SG,, и k 1;

для ; и для каждого.

Граф операции G(op) для сервисного графа SGi (Vi, Ei,i) это объединение всех сервисных путей в SG (рис. 1а), которые ведут к операции op, G(op) Pi где { }. Граф операций G(op) является направленным подграфом сервисного графа SG. На рис. 1б показан граф операции G(d), который получен из SG путем объединения двух P1 Pсервисных путей и, которые ведут к сервисной операции d.

Pa b b e e Pc c f d d SG G(d) а) б) Рис. 1. а) граф сервиса SG; б) граф операции d Граф набора операций для сервисного графа, определяется как, где. G(op) является направленным подграфом сервисного графа SG.

Для представления параметров качества предложено использовать понятие отношения, аналогичное понятию отношения в реляционных базах данных. Сервисное отношение SR определяется как набор экземпляров сервисов (, где sid – уникальный идентификатор сервиса;

op – операция сервиса, определенная как пара, где opid – идентификатор операции и – меточная функция, которая присваивает каждой сервисной операции набор значений параметров QoWS, обозначается дает значения качественных параметров для op.

определяет i-й параметр op, где i – индекс параметра согласно таблице.

Каждый экземпляр сервиса I в сервисной связи согласован с сервисным графом SG, то есть операции в I определены в SG и операции следуют зависимостям, определенным в SG.

Таким образом, формальное представление веб-сервиса определяет его функциональность, поведение и качественные параметры. Это позволяет осуществлять параметризованные запросы к сервисам. Так как функциональность сервисов определяется набором операций, вершины в V коллекции представляют функциональность веб-сервиса. Поведение сервиса отражено в графе операций, который содержит набор сервисных операций и зависимостей между ними. К операциям прикреплены параметры качества обслуживания веб-сервисов (QoWS). Множество операций веб-сервисов и привязанные к ним значения показателей качества образуют сервисные отношения (табл. 1).

Таблица 1. Пример сервисных отношений SID OP1 OP2 … OPn 1 op11 20,0.8,0.9,2.5,3 op12 20,0.6,0.9,0.8,1 … op1n 20,0.7,0.9,0,2 op21 30,1.0,0.9,1.5,4 op22 30,0.5,0.9,0.5,3 … op2n 15,0.8,0.8,0,3 op31 10,1.0,0.9,3,2 op32 10,0.9,0.9,1.5,2 … op3n 40,0.8,0.9,0,4 op41 50,0.8,0.9,1,3 op42 40,0.3,0.4,1,4 … op4n 25,0.4,0.7,0,5 op51 15,0.8,0.9,2,4 op52 30,0.6,0.5,0.5,5 … op5n 45,0.5,0.8,1,В третьей главе приведен аналитический обзор различных существующих методов и алгоритмов оптимизации плана выполнения запроса, используемых в реляционных системах управления базами данных.

Выявлены недостатки применимости их к сервисным запросам. Разработан алгоритм генерации плана вызова операций сервисов на основе вероятностной оценки динамически меняющихся показателей качества обслуживания QoWS.

За счет влияние динамичной среды, в которой функционируют сервисы, показатели качества работы веб-сервисов изменяются со временем. На основе сбора и обработки статистики работы каждого доступного сервиса можно повысить достоверность данных о качестве сервисов. Механизм мониторинга после каждого вызова веб-сервисов должен фиксировать следующие данные:

дата и время выполнения операции, идентификатор транзакции, идентификатор веб-сервиса, идентификатор операции и набор показателей параметров качества, которые в совокупности определяются нами как транзакция (табл. 2). Проанализировав полученные данные о работе вебсервисов, можно более точно предсказать, как поведет себя сервис при следующем вызове.

Таблица 2. Журнал транзакций TID date SID OPID P1QoWS P2QoWS P3QoWS P4QoWS 1 2012-01-11 18:10:15 1 op11 20 0.8 2.5 2 2012-01-11 18:10:16 5 op52 30 0.6 2 3 2012-01-11 18:10:18 4 op41 25 0.4 0 Поиск веб-сервисов можно осуществлять с учетом и без учета неопределенности качественных показателей веб-сервисов. Рассмотрим вебсервис S, качество работы которого представлено в виде набора записей в журнале транзакций. Отдельные транзакции можно рассматривать как последовательность событий S, которые попарно взаимно исключают друг друга (например, только одна транзакция может произойти в определенный момент времени). Предположим, что есть другой веб-сервис. Один объект доминирует ( над другим объектом, если он лучше, второго по хотя бы одному аспекту и не хуже его по всем остальным.

Если применить это утверждение к сервисам S и T, то получим, что сервис S доминирует над сервисом T, если каждая транзакции сервиса S обладает более высокими значениями показателей качества, чем транзакции сервиса Т по одному из параметров и не хуже по всем остальным, то есть каждая транзакция сервиса S доминирует над всеми транзакциями сервиса T. Тогда вероятность того, что S доминирует над T, может быть получена следующим образом:

(( ) ( )) Вероятность появления каждой операции сервиса S одинакова, P(si) =.

Таким образом, вероятность того, что сервис S доминирует над сервисом T, определяется как:

, где n – количество транзакций сервиса S; si – транзакция сервиса S; P(si T) – вероятность доминирования транзакции si над всеми транзакциями сервиса T.

В результате вычисления вероятности доминирования мы получаем некоторое значение от 0 до 1, которое характеризует пороговое отношение сервисов. Веб-сервис S доминирует по порогу над сервисом T, если вероятность того, что сервис S доминирует над T больше или равна порогу вероятности p.

P (S T) p, где 0 p Веб-сервис S является полностью доминирующим по порогу сервисом, если не существует любого другого сервиса T S, который бы доминировал по порогу над S.

Вычисление вероятности доминирования крайне трудоемкий процесс. С увеличением числа записей в журнале транзакций и количества веб-сервисов из которых необходимо осуществить выбор, временные затраты на поиск нелинейно увеличиваются. Для сервисов S и T, каждый из которых представлен n транзакциями размерностью d, временные затраты на вычисления составят .

Разработанный алгоритм позволяет сократить большую часть вебсервисов без фактического расчета их вероятности доминирования. Алгоритм разбит на три фазы и заключается в следующем. После инициализации в фазе двойного сокращения из всего множества сервисов выбираются те, над которыми не доминируют по порогу другие сервисы. Если для веб-сервиса найдется хотя бы один, который доминирует над ним по заданному порогу, то сервис можно немедленно сократить и не рассматривать в дальнейшем. Все сервисы, которые не удалось сократить в этой фазе, переходят в фазу поиска недоминируемых альтернатив. В этой фазе для каждого сервиса рассчитывается вероятность его доминирования над остальными сервисами.

Как только найдется сервис, над которым не доминирует по заданному порогу ни один другой сервис, он добавляется к результирующему множеству.

Расчеты продолжаются до тех пор, пока не будут проанализированы все сервисы, попавшие в эту фазу. За счет этого можно уменьшить временные затраты на нахождение полностью доминирующих по порогу сервисов.

Количество сервисов, которые удастся сократить, зависит от исходных данных в журнале транзакций, разброса значений показателей качества.

В четвертой главе представлены научно-практические результаты, полученные в данной работе: концептуальное расширение функционального описания веб-сервиса в терминах формальных операций; алгоритм формирования плана выполнения веб-сервисов на основе метода вероятностной оценки показателей качества обслуживания веб-сервисов QoWS; архитектура системы интеграции веб-сервисов и ее программная реализация; результаты практического эксперимента.

Концептуальное расширение функционального описания веб-сервиса представлено формальными операциями, характерными для области предоставляемых веб-сервисом услуг. Одной формальной операции может соответствовать несколько экземпляров реальных операций, выполняемых разными веб-сервисами. Процесс формирования плана вызова веб-сервисов при этом разбивается на три этапа (рис 2).

Формальный Промежуточные Реальный Сервисный план вызова планы вызова формализация преобразование формирование план вызова запрос запроса веб-сервисов операций веб-сервисов плана веб-сервисов ПроектноФормальные Веб-сервисы производственные Реестр сервисов операции операции Рис. 2 Формирование плана вызова сервисов На первом этапе формулировка запроса, задаваемая пользователем САПР в терминах проектно-производственных операций, переводится в набор соответствующих запросу формальных операций. Для каждой реальной операции, входящей в формальную операцию, может существовать несколько потенциальных веб-сервисов-кандидатов на ее выполнение. На втором этапе множество формальных операций отображается на множество реальных операций потенциально подходящих веб-сервисов и формируется подмножество реальных операций, функционально удовлетворяющих сервисному запросу. Завершающим этапом является исключение из полученного подмножества операций-дубликатов на основе вероятностной оценки показателей качества обслуживания QoWS, прикрепленных к каждой реальной операции соответствующего веб-сервиса.

Для реализации концептуального расширения функционального описания веб-сервисов и проведения эксперимента была предложена и реализована, приведенная на рис. 3, перспективная архитектура системы организации доступа к динамически меняющемуся составу представленных в Интернете веб-сервисов. Описание функциональности веб-сервисов, созданных для проведения эксперимента, выполнено на стандартном языке описания вебсервисов WSDL. Формальные операции, выполняемые веб-сервисами, представлены в двух форматах: без параметров, с входными и выходными параметрами. Например, операция "разработать печатную плату" в качестве входного параметра использует "принципиальную схему", а в качестве выходного – "технологический файл с программой управления производством печатной платы". Для хранения WSDL-описаний использованы UDDIреестры, являющиеся стандартом для публикации-обнаружения веб-сервисов.

Взаимодействие с сервисами осуществляется с помощью SOAP-сообщений (XML-сообщений по SOAP-протоколу) поверх протокола HTTP. Ядром реализации системы организации доступа является разработанный процессор сервисных запросов, выполняющий следующие функции: преобразование операций, поиск веб-сервисов, формирование реестра оценок качества обслуживания веб-сервисов, формирование и выполнение плана вызова вебсервисов.

Добавление формальных Получение формальных операций операций Генератор Генератор WSDL запросов Формальные операции Сервисные Добавить запросы WSDL Получение реальных операций Формальные Правила операции преобразования Формирование Получить операций Файлы плана вызова WSDL Формальные WSDL Публикация операции веб-сервисов WSDL Поиск Выбор План вызова веб-сервисов Публикация веб-сервисовсервисов WSDL кандидатов Получение Исполнение оценок Реестр плана вызова ПРОЦЕССОР веб-сервисов UDDI Вызов СЕРВИСНЫХ веб-сервисов ЗАПРОСОВ Прослушивание сообщений Веб-сервисы Реестр Формирование таблицы Добавление оценок оценок Опрос веб-сервисов транзакций Рис. 3 Архитектура системы организации доступа к веб-сервисам Целью проведения эксперимента было сравнение времени выполнения различных алгоритмов формирования плана выполнения сервисов в зависимости от количества экземпляров реальных операций на одну формальную операцию, сравнение времени выполнения различных алгоритмов формирования плана выполнения сервисов между собой, а так же сравнения идентичности планов, полученных разными алгоритмами.

При генерации экспериментальных данных использовались два разных подхода. В первом случае каждой формальной операции было заранее поставлено в соответствие множество реальных операций. Во втором случае реальные операции извлекались из случайным образом полученных WSDLфайлов, размещенных в UDDI-реестре. Так как целью эксперимента было исследование только машинно-ориентированной формы представления и обработки запроса, то в обоих случаях сервисные запросы сразу же были выражены в терминах формальных операций.

В заключении сформулированы основные научные и практические результаты данной диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ В диссертационной работе на основе предложенного формального описания веб-сервисов исследованы различные методы оптимизации сервисных запросов, выявлены их недостатки, и предложены варианты их устранения. Предложена перспективная архитектура для создания системы интеграции веб-сервисов, разработано и реализовано ее исполнительное ядро (процессор сервисных запросов). Разработана методика проведения эксперимента и подготовки экспериментальных данных. В работе получены следующие результаты.

1. Предложено концептуальное расширение функционального описания веб-сервисов, позволяющее единожды формализовать план выполнения веб-сервисов в терминах формальных операций для каждой типовой операции, реализуемой веб-сервисами поддержки различных этапов жизненного цикла проектирование – производство – эксплуатация.

2. Разработан метод вероятностной оценки показателей качества обслуживания веб-сервисов, позволяющий учитывать динамику изменения показателей качества обслуживания при выборе потенциального кандидата на выполнение конкретной проектнопроизводственной операции.

3. На основе метода вероятностной оценки разработан и реализован алгоритм выбора потенциальных кандидатов из числа конкурирующих веб-сервисов и формирования плана вызова веб-сервисов для решения комплекса проектных, производственных и эксплуатационных задач.

4. Предложена системная архитектура для организации адаптивного доступа к веб-сервисам поддержки жизненного цикла проектирование – производство – эксплуатация приборов, позволяющая, в отличие от существующих в отрасли подходов к интеграции CAD/CAM/CAE-систем, динамически управлять процессом интеграции с учетом специфики выполнении проектно-производственных работ в отрасли приборостроения.

5. Разработано и реализовано исполнительное ядро (процессор сервисных запросов) системы организации доступа к веб-сервисам, допускающее его повторное использование, что позволяет упростить и частично автоматизировать процесс разработки средств интеграции САПР в общую архитектуру проектно-производственной среды на основе веб-сервисов.

6. Практическая значимость полученных результатов подтверждена при решении практической задачи проектирования и развертывания производства приборов учета электроэнергии.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Дергачев, А.М. Вопросы информационной безопасности интегрированной системы управления транспортным узлом // Безопасность водного транспорта: Труды международной научнопрактической конференции / Под общ. ред. Н.Г. Смирнова, А.С. Бутова, О.К. Безюкова. - Санкт-Петербург: ИИЦ СПГУВК, 2003.-Т.4. - С. 229-232.

2. Дергачев, А.М. Динамическая интеграция и кластеризация приложений многоуровневых корпоративных информационных систем // Россия и Мир: Сборник научных трудов / под ред. С.А. Педана. - Санкт-Петербург:

ИИЦ СПГУВК, 203. Дергачев, А.М. Защита данных распределенной информационной системы управление транспортными потоками. Средства языка SQL // Безопасность водного транспорта: Труды международной научнопрактической конференции / Под общ. ред. Н.Г. Смирнова, А.С. Бутова, О.К. Безюкова. - Санкт-Петербург: ИИЦ СПГУВК, 2003.- Т.4.- С. 225-228.

4. Дергачев, А.М. Межплатформенная интеграция многоуровневых корпоративных приложений // Телематика 2005: Сборник трудов XII Всероссийской научно-методической конференции. - Санкт-Петербург:

СПГУИТМО, 2005. - С. 324-325.

5. Дергачев, А.М. Многоуровневая архитектура корпоративных приложений // Распределенные системы автоматизированного управления на транспорте: Сборник научных трудов / Под ред. Ю.М. Кулибанова. - Санкт-Петербург: ИИЦ СПГУВК, 2004. - С. 40-45.

6. Дергачев, А.М. Организация централизованного планирования информационных ресурсов предприятия // Информационные технологии на транспорте: Сборник научных трудов / Под ред. Ю.М. Кулибанова. - Санкт-Петербург: Политехника, 2003. - С. 116-120.

7. Дергачев, А.М. Проблемы эффективного использования сетевых сервисов // Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. - СанктПетербург, 2011. - Вып. 1 (71). - № 1. - КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ. - С. 83-87. - 144 с.

8. Дергачев, А.М. Производительность и надежность корпоративных информационный систем // Математическое и информационное обеспечение автоматизированных систем: Сборник научных трудов / Под ред. Ю.М. Кулибанова. - Санкт-Петербург: ИИЦ СПГУВК,2004.- С.62-9. Дергачев, А.М. Разработка модели предприятия - первый шаг на пути создания корпоративной информационной системы // Математическое и информационное обеспечение автоматизированных систем: Сборник научных трудов / Под ред. Ю.М. Кулибанова. - Санкт-Петербург: ИИЦ СПГУВК, 2004. - С. 58-62.

10. Дергачев, А.М. Формы распределения данных. Количественный анализ // Информационные технологии на транспорте: Сборник научных трудов / Под ред. Ю.М. Кулибанова. - СПб: Политехника, 2003. - С. 121-126.

11. Лукьянов Н.М., Дергачев А.М. Ложные вычислительные системы для исследования и отвлечения атак // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО №45. – 2007. – 32-39 с.

12. Лукьянов Н.М., Дергачев А.М. Организация сетевого взаимодействия узлов распределенной системы хранения данных // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО №02(72). – 2011. – 137-141 с.

Тиражирование и брошюровка выполнены в учреждении «Университетские телекоммуникации» 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., Тел. (812) 233-46-69.

Объем 1 усл. печ. л. Тираж 100 экз.






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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.