WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

ЗЫКОВ Сергей Викторович

Технология интеграции данных

в гетерогенных корпоративных

программных комплексах

Специальность: 05.13.11

Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

               доктора технических наук

Уфа 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Национальном исследовательском ядерном университете «Московский инженерно-физический институт»

Научный консультант                 доктор технических наук, профессор

Вольфенгаген Вячеслав Эрнстович

Научно-исследовательский ядерный университет «Московский инженерно-физический институт», кафедра кибернетики

Официальные оппоненты         доктор технических наук, профессор

Павлов Сергей Владимирович

Уфимский государственный авиационный технический университет, кафедра геоинформационных систем

доктор технических наук, профессор

Райков Александр Николаевич

Российская академия государственной службы при Президенте РФ, кафедра информационных технологий в управлении

доктор технических наук, профессор

Саксонов Евгений Александрович

Московский государственный институт электроники и математики (МИЭМ), кафедра вычислительных систем и сетей

Ведущая организация        Институт проблем управления РАН, г. Москва

Защита состоится «____» _________ 2012 г. в ____ часов

на заседании диссертационного совета Д-212.288.07

Уфимского государственного авиационного технического университета

по адресу: 450000, г. Уфа, ул. К. Маркса, 12

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан «____» _________ 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д-р техн. наук, проф.                                                        С. С. Валеев

Актуальность темы. К настоящему времени вследствие ускоренного развития информационных технологий в корпорациях – крупных, территориально (а зачастую – глобально) распределенных организациях с едиными производственными задачами и ресурсами – накоплены и продолжают быстро расти весьма значительные (достигающие петабайт, т.е. 1015 байт) объемы данных. Унификация представления таких данных и манипулирование ими представляет собой существенную проблему в силу гетерогенности объединяющих их информационных систем (ИС), образующих корпоративные программные комплексы (КПК). Специфика гетерогенности проявляется как в архитектурном многообразии компонент КПК (файл-сервер, клиент-сервер, Интернет, «унаследованные» и др.), так и в различной степени структурированности образующих их объектов данных (реляционные таблицы, аудио-, видео- и фотоинформация, отсканированные документы, фрагменты офисных приложений и т.п.). КПК состоят из распределенных компонент – программных систем, которые объединяются посредством Интернет-порталов. Варианты среды взаимодействия программных систем включают как глобально открытый Интернет, так и внутрикорпоративный Интранет.

При этом, традиционно применяемые методологии проектирования КПК (Microsoft MSF, IBM RUP, Oracle CDM и др.) ориентированы преимущественно на инструментальные средства конкретных производителей (Microsoft Visual Studio, IBM Rational, Oracle Designer и т.д.) с трудно формализуемой семантикой и в этой связи не позволяют обеспечить в должной степени эффективного проектирования гетерогенных программных комплексов.

В настоящее время научные исследования подходов к интеграции крупных распределенных гетерогенных программных систем поддерживаются рядом международных и федеральных целевых программ: «Электронная Россия» (РФ), Network of the Future (ЕС), Future Internet Design (США), «Глобальная инициатива по политике Интернет» (ООН), «Информация для всех» (ЮНЕСКО) и др. Только ежегодные расходы на НИОКР по первым двум программам в последние годы составили в нашей стране свыше 400 млн. рублей 1

, а в ЕС – около 100 млн. евро2. 

Прогрессирующее влияние информационных технологий на функционирование и развитие корпораций требует разработки  технологической основы построения гетерогенных КПК на основе интеграции данных, поддерживающей весь жизненный цикл их проектирования – от математической модели до программной реализации.

Проблема разработки и унификации такой комплексной интеграционной технологии, включающей как математические модели, так и программно-инструментальные средства для поддержки гетерогенных КПК, непосредственно связана с производственно-экономической эффективностью корпораций. Хотя эта проблема находится в центре внимания крупнейших компаний-разработчиков программного обеспечения (ПО) и ведущих научных коллективов, она еще далека от удовлетворительного решения. Рассматриваемая проблема объединяет следующие взаимосвязанные аспекты:

  • трудности управления обработкой большими, быстро растущими объемами данных в гетерогенных КПК, во многом обусловленные недостаточно формализуемой семантикой языковых и инструментальных средств проектирования ПО (в т.ч. на основе языка UML);
  • сложность интеграции теоретически перспективных математических моделей данных с узконаправленными, эмпирическими программно-инструментальными средствами, поддерживающими «промышленные» методологии проектирования КПК, приводящая к неадекватным срокам, стоимости или эксплуатационным характеристикам внедрения;
  • недостаточная унификация моделей, методов и программных средств для представления и управления контентом – гетерогенными данными и метаданными – компонент КПК. 

Отмеченные технологические проблемы проектирования гетерогенных КПК носят принципиальный характер, что неоднократно отмечалось в работах таких отечественных исследователей, как А.П.Ершов, А.А.Ляпунов, В.М.Глушков, Г.И.Марчук, И.А.Мизин, Э.Х.Тыугу, Л.Т.Кузин, Г.С.Поспелов, Д.А.Поспелов, С.С.Лавров, В.Л.Арлазаров, И.В.Романовский, В.В.Липаев, Л.Н.Сумароков, Е.Л.Ющенко, А.С.Нариньяни, В.Э.Вольфенгаген, Б.А.Щукин, В.М.Ветошкин, Г.В.Рыбина, А.Н.Терехов, Е.А.Саксонов, Л.А.Калиниченко, А.С.Клещев, В.А.Серебряков, С.Д.Кузнецов и др.

Среди зарубежных исследователей рассматриваемую проблематику разрабатывали Э.Кодд, К.Дейт, Д.Мейер, Х.Дарвен, Дж.Ульман, Дж.Уидом, П.Чен, Э.Дейкстра, Д.Скотт, Ч.Хоар, М.Стоунбрейкер, Д.Девитт, Г.Гарсиа-Молина, Д.Флореску, Й.Камбаяши, К.Стрейчи, Н.Руссопулос, Дж.Хиндли, М.Гордон, Л.Карделли, П.Лендин, Д.Тернер, Дж.Хьюс, С.Пейтон-Джоунс, П.-Л.Кюрьен, Дж.Рейнолдс, К.Баркер, Р.Снодграсс, С.Абитебуль, Г.Плоткин, Р.Милнер, М.Броди и др.

В этих условиях весьма существенной проблемой становится разработка функционально полной, «сквозной» технологической схемы интеграции данных в гетерогенных КПК, поддержанной многоуровневыми моделями данных и инструментальными средствами.

Систематический анализ трудов перечисленных исследователей привел к формированию основных положений и проведению комплекса исследований по созданию технологии интеграции данных в гетерогенных КПК, представляющей собой крупную научную проблему с важным народнохозяйственным значением.

Актуальность работы подтверждается также поддержкой, оказанной Microsoft Research Ltd. (договор №83-3-042-024), РФФИ (гранты №96-01-01923, №99-01-01229, №01-07-90309, №02-01-00616, №03-01-06339,  №04-07-90156, №07-07-08017) и НИУ ВШЭ.

Цель диссертационного исследования состоит в разработке технологии интеграции данных в гетерогенных КПК, направленной на повышение эффективности (в смысле сокращения сроков и снижения стоимости) проектирования, реализации и последующего расширения программных систем рассматриваемого класса и масштаба.

При этом основными задачами, решаемыми в работе, являются:

  • создание концептуальной схемы технологии интеграции данных в гетерогенных КПК с реинжинирингом;
  • построение математических объектных моделей для представления, интеграции (на базе семантических сетей с фреймовой визуализацией) и манипулирования контентом (на основе абстрактной машины) гетерогенных КПК;
  • создание семантически ориентированного инструментально-технологического программного комплекса, поддерживающего интегрированное представление (ИС ConceptModeller) и манипулирование контентом (ИС управления контентом) КПК;
  • реализация, внедрение и апробация прототипов и полномасштабных КПК.

Необходимость разработки перечисленных моделей и поддерживающих их инструментальных средств вызывается, в частности, такими специфическими характеристиками КПК, как их гетерогенность и различная степень структурированности  их компонент, которым не в полной мере отвечают существующие методологии проектирования ПО (MSF, RUP, CDM и др.) и инструментальные средства на их основе.

Методы исследования, примененные для решения поставленных задач, основаны на синтезе фундаментальных положений теории конечных последовательностей, теории переменных областей Д.Скотта, теории семантических сетей и теории фреймов.

Научная новизна результатов работы. В результате анализа динамических взаимосвязей важнейших факторов, влияющих на развитие исследуемого класса программных систем, сделан вывод о необходимости создания новой технологии интеграции данных в КПК и разработана ее общая схема. В отличие от существующих схем проектирования ИС для Интернет-среды, основанных на стандартах и подходах XML, OMG,  MDC, WfMC, ISO/IEC и др., созданная в настоящей работе технологическая схема интеграции поддержана как инструментальными средствами, так и математическими моделями, что обеспечивает ее методологическую неразрывность и формализуемость, в т.ч. на семантическом уровне.

Разработанный технологический подход к интеграции данных в КПК приводит к практически приемлемым для крупных и сложных ИС значениям важнейших эксплуатационных  характеристик, которые до настоящего времени не были достигнуты посредством теоретически важных подходов, предложенных зарубежными коллективами OASIS, OMG, OGC, W3C и др., а также отечественными научными группами (Л.А.Калиниченко, А.С.Клещев и др.), направленных на онтологическое моделирование, интероперабельность и интеграцию гетерогенных компонент. Таким образом, в условиях неоднородности подходов и стандартов интеграции данных в КПК, предложена унифицирующая их целостная технологическая основа, включающая достаточно универсальные математические модели и поддерживающие инструментальные средства и позволяющая адекватно реализовать схему интеграции данных таких программных систем.

Разработаны модели как для представления объектов данных (на основе переменных доменов) и инструментальных средств так и для манипулирования такими объектами (на основе абстрактных машин), которые в более полной мере, чем традиционные (например, ER-модель), учитывают особенности гетерогенных КПК с компонентами различной степени структурированности.

При этом модель манипулирования объектами данных, основанная на управлении состояниями контента, расширяет спектр исследуемых объектов данных до практически произвольных хранилищ информации (включая базы данных и метаданных), поддерживающих как современные архитектуры КПК, так и программные системы промежуточных и «унаследованных» типов.

Математические модели интеграции данных в КПК поддержаны новыми инструментальными средствами для предметно-ориентированного представления объектов данных при помощи семантических сетей с фреймовой визуализацией (ConceptModeller),  а также для управления контентом на основе абстрактной машины (ИСУК).

Целостный, интегрированный подход к интеграции данных в КПК, объединяющий семейство математических моделей с программным комплексом поддерживающих инструментальных средств, значительно сокращает сроки и стоимость внедрения гетерогенных КПК по сравнению с существующими аналогами.

На защиту выносятся следующие положения:

  • общая технологическая схема интеграции данных в КПК;
  • семейство моделей сценарного представления и ситуативного манипулирования объектами данных КПК;
  • семейство предметно-ориентированных инструментальных средств для интеграции данных в гетерогенных КПК и управления их контентом;
  • архитектурно-интерфейсная схема корпоративного портала как метанадстройки над гетерогенными компонентами КПК, манипулирующей их контентом;
  • архитектурно-технологические схемы разработки прототипов и полномасштабных прикладных гетерогенных КПК на основе Интернет- и Интранет-порталов.

Практическая значимость проведенных исследований и полученных результатов заключается в создании эффективных моделей, методов и инструментальных средств, поддерживающих технологию интеграции данных в КПК, содержащих гетерогенные компоненты. Данный тип программных комплексов является одним из наиболее сложных прикладных информационных систем, критических для деятельности крупных организаций. Разработанная технология для гетерогенных компонент позволяет существенно (в среднем – на 30-40%) сократить сроки и стоимость разработки интегрированных КПК в таких индустриальных сферах, как учет и планирование корпоративных ресурсов, управление производственными процессами, электронная коммерция и др.

На протяжении ряда лет разработанная технология, включающая комплекс инструментальных средств компонентной интеграции данных в гетерогенных КПК и управления их контентом (ConceptModeller, ИСУК) экспериментально проверялась, развивалась и апробировалась. Опыт внедрения и эксплуатации реализованных на ее основе полномасштабных прикладных КПК для учета и управления производственными ресурсами на крупных предприятиях различных направлений нефтегазовой отрасли, лесной промышленности, логистики, производства мультимедийной продукции и др., программ и курсов подготовки специалистов по проектированию ПО в ведущих образовательных учреждениях (МИФИ, МФТИ, МГУПИ, КГТУ, ЛАНИТ, Softline, ИНТУИТ, ТЕКАМА и др.) подтвердил практическую значимость основных положений диссертации.

Достоверность. Достоверность разработанных в диссертации моделей, методов, инструментальных средств, архитектурно-интерфейсных схем, составляющих технологию интеграции данных в гетерогенных КПК, а также программных прототипов и реализаций, подтверждается актами о внедрении, результатами научных семинаров в МИФИ, МИЭМ, ИПУ РАН, ИМАШ РАН и УГАТУ (2005-2011), а также призами и дипломами научных конференций «Технологии Microsoft в теории и практике программирования» (Москва, МГУ, 2004), «Международная Интернет-конференция по современным проблемам машиноведения» (Москва, ИМАШ РАН, 2005) и “International Multi-Conference on Complexity, Informatics and Cybernetics” (Орландо, США, 2011).

Апробация работы. Развитые в работе модели, методы и средства – событийно-ориентированная модель данных с абстрактными машинами (АМ) на состояниях, инструментальные средства (ConceptModeller, ИСУК) для корпоративных программных комплексов,– положены в основу внедрения гетерогенного КПК в Международной Группе Компаний (МГК) "ИТЕРА" с численностью персонала около 10 тыс. человек. Промышленная эксплуатация КПК приносит значительную (в среднем около 30-40% по сравнению с аналогами) экономию по срокам и стоимости внедрения, при этом существенно повышается эффективность организации управления контентом.

Результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на III-XI Международных конференциях "Computer Science and Information Technologies" (Уфа, 2001, 2003, 2005, 2010; Патрас (Греция), 2002; Будапешт (Венгрия), 2004; Карлсруэ (Германия), 2006; Красноусольск, 2007; Анталия (Турция), 2008; Ретимнон (Греция), 2009), V Международной конференции "Computer Science and Information Technology" (Ереван (Армения), 2005),  I и II Международных конференциях "Web Information Systems and Technologies" (Майами (США); 2005, Сетубал (Португалия), 2006), I Международном симпозиуме "Knowledge Communication and Conferences" (Орландо (США), 2006), I и III Международных конференциях "Enterprise Information Systems and Web Technologies" (Орландо (США), 2007, 2009), XI, XIII, XIV и XV Международных мультиконференциях "International World Multi-Conference on Systemics, Cybernetics and Informatics" (Орландо (США), 2007, 2009-2011), II Международной конференции "International Conference on Information Society" (Мерриллвилл, (США), 2007), XIII Международной конференции "International Conference on Enterprise Information Systems" (Пекин (Китай), 2011), XVII Международной конференции "International Conference on Conceptual Structures" (Москва, НИУ ВШЭ, 2009), VIII Международном симпозиуме "Technomat and Infotel" (Бургас (Болгария), 2006), IV Международном российско-германском научном семинаре "Инновации в ИТ: теория и практика" (Уфа, 2011), XXXV-XXXVIII Международных конференциях «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе» (Гурзуф, Украина, 2008-2011), ХV Международном научно-техническом семинаре «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации» (Алушта (Украина), 2006), I Международной конференции "International Conference on Computer Science and Information Technologies" (Львов (Украина), 2006), I и II научных конференциях "Аппликативные вычислительные системы" (Москва, 2009, 2010), Международной нефтегазовой технической конференции и выставке «Мир технологий для уникальных ресурсов» (Москва, 2006), Ежегодной научной конференции «Ломоносовские чтения» (Москва, 2006), VIII, X-XII Международных конференциях «Корпоративные системы» (Москва, 2003, 2005-2007), I-VI Международных конференциях "Software Engineering Conference" (Москва, 2005-2010), II-III Всероссийских научных конференциях с международным участием «Технологии информатизации профессиональной деятельности» (Ижевск, 2008, 2011), I Международной научно-практической конференции «Современные информационные технологии и IT-образование»  (Москва, 2005), II-IV Международных конференциях «Управление развитием крупномасштабных систем» (Москва, ИПУ РАН, 2008-2010), I Международной конференции «Технологии Microsoft в научных исследованиях и высшем образовании» (Москва, 2003), XI, XII, XIV, XVI Всероссийских конференциях «Проблемы информационной безопасности в высшей школе» (Москва, 2004, 2005, 2007, 2009), IX Всероссийской объединенной конференции «Интернет и современное общество» (С.-Петербург, 2006), I Всероссийской конференции «Инфокоммуникации XXI века – будущее за тобой!» (Москва, 2006), VI-VIII Всероссийских научных конференциях с международным участием «Информация, инновации, инвестиции» (Пермь, 2005-2007), Международных научно-практических Интернет-конференциях «Информационные технологии в науке и образовании» (Шахты, 2005, 2006; Железноводск, 2007) и др.

Публикации. Автором опубликовано свыше 100 печатных работ, в т.ч. по основным  результатам исследования – свыше 80 работ (основные из которых, [1-46], приведены ниже), включая 4 монографии [1-4] и более 15 работ в изданиях из перечня ведущих рецензируемых научных изданий, рекомендованного ВАК РФ для публикации основных результатов диссертаций [5-19]. Общий объем публикаций по теме исследования – около 90 п.л.

Все результаты, которые  включены в диссертацию, получены лично автором.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложений. Основная часть диссертации содержит 320 страниц машинописного текста, включая 89 рисунков, 22 таблицы, список литературы из 305 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В работе рассматриваются методы и модели данных, инструментальные средства, архитектурно-интерфейсные схемы, а также результаты реализации и внедрения технологии интеграции данных в гетерогенных КПК.

Во введении обоснована актуальность направлений исследования, сформулированы его цель и задачи, перечислены применяемые для их решения методы. Изложены элементы научной новизны и практической ценности результатов исследования, приведено краткое содержание диссертации по главам.

Первая глава работы посвящена сравнительному анализу подходов и тенденций разработки интегрированных КПК, ориентированных на гетерогенную среду.

В разделе первом представлена классификация основных архитектурных подходов к построению Интернет-ориентированных программных комплексов.

Раздел второй исследует функциональные и выразительные возможности графических нотаций, поддерживающих модели данных для КПК.

В разделе третьем приводится сопоставление СУБД, реализующих модели данных для гетерогенных распределенных программных систем и комплексов.

В разделе четвертом излагаются  аспекты сравнения программно-инструментальных средств, поддерживающих проектирование и реализацию КПК.

Раздел пятый содержит сопоставление программных комплексов и технологических схем для разработки интегрированных программных систем в Интернет-среде.

Раздел шестой представляет обзор КПК на основе портальной архитектуры (далее – порталов) и инструментальных средств для управления контентом с учетом различной степени его структурированности.

В разделе седьмом дана содержательная постановка общей технологической схемы интеграции данных в КПК.

При этом основное внимание уделяется разработке интегрированных КПК контент-ориентированного типа, обеспечивающих как front-end (в соотнесении с интерфейсом пользователя), так и back-end (в соотнесении с системным интерфейсом) взаимодействие с гетерогенными хранилищами данных посредством портальной метанадстройки, а также динамических инструментальных средств представления контента и манипулирования им.

В результате сравнительного исследования подходов, моделей, методов и инструментальных средств проектирования программных систем впервые создана комплексная технология интеграции данных в гетерогенных КПК, представляющая собой решение крупной научной проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Одним из существенных компонентов разработанной технологии является комплекс моделей для интеграции данных в КПК, обеспечивающий унификацию представления и манипулирования контентом, поддержанный  языковыми и программно-инструментальными средствами. Другой важной частью технологии является ее обобщенная схема, поддерживающая непрерывное многоуровневую итеративную интеграцию КПК (включая реинжиниринг) от моделей данных предметной области до схем описания и управления контентом с возможностью поддержания его целостности на всем протяжении разработки и эксплуатации. Еще один принципиальный аспект работы связан с созданием предметно-ориентированных инструментальных комплексов для поддержки ПО интеграции, прототипирования и управления контентом КПК. Развитие методов конструирования таких прикладных программных систем требует математического обобщения процессов манипулирования контентом с целью разработки технологии и средств управления данными в гетерогенных КПК на основе унифицированных, открытых и расширяемых программно-инструментальных, языковых и интерфейсных средств.

При этом, благодаря динамическому анализу взаимосвязанных факторов, оказывающих влияние на развитие КПК, удалось более рельефно, чем в известных исследованиях (М.Р.Когаловский, В.Э.Вольфенгаген и др.) выявить особенности этого класса программного обеспечения.

По результатам проведенного сравнительного анализа выявлены наиболее существенные проблемы интеграции данных в КПК, построена классификация таких комплексов и разработаны требования к методам и средствам интеграции данных  них с учетом предметной ориентированности и специфики портального управления контентом. Основное внимание сосредоточено на выработке технологических принципов построения математического и программно-инструментального обеспечения.

Выявление особенностей КПК, позволившее уточнить требования к ним и разработать новый, комплексный подход к их интеграции на уровне данных, стало возможным благодаря созданию оригинальной классификации, учитывающей динамику восьми взаимосвязанных основополагающих факторов, к важнейшим из которых отнесены модели данных, архитектуры, СУБД и инструментальные средства.

Рис. 1. Общая технологическая схема интеграции данных в КПК

Специфика КПК диктует необходимость поддержки многоуровневого профилированного доступа к гетерогенным распределенным хранилищам корпоративного контента на основе унифицированных программных Интернет-сервисов и протоколов информационного обмена для глобальных сетей. В интерфейсной части КПК поставленным требованиям должны отвечать динамическая вариация формы портального представления контента, гибкое разграничение прав доступа к нему на основе персонализации, а также  поддержка актуальности и целостности данных. В части архитектуры КПК должны обеспечивать открытость, расширяемость, гибкую адаптацию к состоянию предметной области, явное разделение на front-end и back-end, а также возможность оперативной коррекции контента с учетом состояния среды вычислений, в т.ч. персональных предпочтений пользователей.

Разработанная общая технологическая схема интеграции данных в КПК (рис.1) обеспечивает итеративную двунаправленную покомпонентную разработку открытых, расширяемых комплексов гетерогенных ИС для глобальных сетей с возможностью контроля адекватности и целостности контента.

В процессе интеграции КПК описания схем данных составляющих их гетерогенных ИС трансформируются от понятий предметной области к сущностям математической модели представления контента, далее, посредством оригинального инструментального комплекса (ConceptModeller, ИСУК) – к системе семантических сетей и схеме объектно-реляционных хранилищ контента, управляемых абстрактной машиной и, в результате,– к  формализуемой схеме интерфейсных компонент КПК и портальной надстройки. Выделяемые при этом уровни представления характеризуют применяемые на каждом этапе категории сущностей, связей, языков представления и манипулирования контентом, инструментальных средств.

По результатам исследования специфики интеграции данных в КПК создан комплекс объектных моделей для ситуативного представления и сценарного манипулирования контентом, синтезирующий ряд фундаментальных положений и методов теорий конечных последовательностей, переменных доменов и семантических сетей.

В главе второй работы представлены вычислительные модели поддерживающие технологическую схему интеграции данных в КПК.

В разделе первом исследованы возможности и специфика применения предложенного математического аппарата к ситуативному представлению распределенных гетерогенных КПК в Интернет-среде.

В разделе втором конкретизирована техника использования переменных объектов для построения обобщенной модели сценарного манипулирования контентом гетерогенных КПК.

В разделе третьем детализированы особенности применения семантических сетей для визуального, предметно-ориентированного  построения модели представления контента.

В разделе четвертом разработана техника управления контентом с использованием математического аппарата вычислений значений в категориях и теории абстрактных машин.

В разделе пятом развито типизированное исчисление для формализации семантики моделей представления и манипулирования контентом гетерогенных КПК.

В разделах шестом и седьмом на основе общей технологической схемы конкретизированы объектные модели данных и метаданных для контента КПК.

В разделе восьмом представлена формализация портального управления контентом гетерогенных КПК на основе семантических доменов и АМ на состояниях.

Разработано обобщенное представление элементов комплекса моделей в виде последовательности конкретизаций «класс а объект а значение». Созданный подход является развитием концептуального метода проектирования банков данных В.Э.Вольфенгагена в направлении современных объектных ИС, прежде всего, КПК.

Отмечено, что основными компонентами для построения модели представления и манипулирования объектами данных КПК являются классы, (элементы) шаблонов HTML-страниц ИСУК и (значения) контента. Показано, что  конкретизации этих типов объектов данных КПК являются функциями соотнесений.

Отмечено, что основное внимание в технологической схеме интеграции данных в КПК (рис.1) сосредоточено на таком специфическом аспекте проектирования КПК, как разработка объектных математических моделей для представления и манипулирования контентом согласно введенному принципу «класс а объект а значение».

Такое построение в более полной мере, чем известные результаты, полученные рядом современных исследователей (В.Э.Вольфенгаген, Л.А.Калиниченко, А.С.Клещев, В.А.Серебряков и др.) проявляет адекватность специфике КПК в силу интеграции объектного подхода, позволяющего учесть особенности современных инструментально-программных средств для Интернет-среды, а также ориентированности на гетерогенный характер контента КПК.

По сравнению с известными исследованиями (в частности, проектами СИНТЕЗ Л.А.Калиниченко, работами в области онтологий А.С.Клещева и др.), принципиальными преимуществами построенного в работе комплекса моделей для интегрированного представления и управления контентом КПК является более адекватное ситуативное отображение динамики гетерогенных слабоструктурированных объектов и поддержка событийно-ориентированного управления контентом. В архитектурно-интерфейсном аспекте комплекс моделей обеспечивает непрерывный, «сквозной», итеративный семантически ориентированный подход к интеграции данных в гетерогенных, распределенных, интероперабельных КПК на основе технологий и стандартов UML, XML, COM и CORBA. В отношении реализации поддерживается интегрированная, front-end/back-end обработка контента из различных типов хранилищ данных гетерогенных компонент КПК на основе портальных персонализированных событийно-управляемых технологий и инструментальных средств с динамическим процедурным языком запросов SQL.

В ходе исследований развит комплекс моделей для интегрированного представления и управления контентом КПК, включающий формализации для инструментальных средств их интеграции. Моделирование ситуативного представления и сценарного управления контентом основано на двукратном применении принципа свертывания с установлением отношений между классами объектов данных (рис.2).

При соотнесении созданной общей технологической схемы интеграции данных и комплекса моделей применительно к КПК возникают следующие виды сущностей:

  1. класс объектов данных интегрированной БД контента КПК;
  2. объект данных шаблона информационной HTML-страницы ИСУК;
  3. информационная страница ИСУК (как означивание объекта данных шаблона).

Каждый из переходов (1) → (2) и (2) → (3) представляет собой свертывание, т.е. последовательное снижение уровня абстракции от классов объектов корпоративного контента к собственно объектам данных и далее – к их значениям.

Рис. 2. Технологическая схема применения комплекса моделей для представления и манипулирования контентом КПК

При этом  адекватность математических моделей на основе теории конечных последовательностей (в частности, в форме типизированного λ-исчисления) обусловлена  наличием операций абстракции (т.е. изменения уровня общности сущностей) и аппликации (приложения функции к аргументу). Последняя позволяет формализовать вычисление значений контента, т.е. осуществить последовательность конкретизаций при моделировании и разработке интегрированных гетерогенных КПК.

Интеграция хранилищ данных корпоративного контента становится возможной благодаря оригинальному инструментальному средству ConceptModeller для визуального семантического объединения компонент в КПК. Процесс такой интеграции в силу невозможности его полной автоматизации требует участия предметных экспертов.

Класс объектов данных интегрированного хранилища контента (или, короче, класс) расширяет объектно-ориентированный подход и моделируется посредством переменных доменов – аналогов множеств, расширенных неопределенными элементами и средствами поддержки рекурсивных функций.

Объект данных шаблона информационной HTML-страницы ИСУК (или, короче, объект) понимается как конкретизация (фиксированного) класса интегрированного хранилища контента в соотнесении с выбранным шаблоном ИСУК.

Значение информационной HTML-страницы ИСУК (или, короче, значение) формируется окончательнной конкретизацией объекта данных для шаблона с учетом соотнесений со значениями элементов контента КПК.

Класс сложных («многомерных») объектов контента представляется по индукции с помощью n-арного отношения между объектами данных:

Rn = w: [V1, V2,..,Vn] ∀v1:V1 ∀v2:V2 … ∀vn:Vn (w[v1,…,vn] ↔ Γ) = {[ v1:V1,…,vn:Vn] | Γ}.

Таким образом, класс объектов представляет собой семейство упорядоченных пар (vi:Vi), где vi – i-й атрибут класса, Vi – его тип, Γ – критерий отбора, - оператор дескрипции.

Отметим, что в состав атрибутов входят как данные, так и метаданные – размерности объектов, ограничения целостности и др., включая числовую характеристику (битовое поле), определяющую возможность использования объектов класса в шаблонах информационных HTML-страниц ИСУК (в бинарной форме). Предложенный подход позволяет расширить и адаптировать объектные модели применительно к интеграции данных в гетерогенных КПК.

При конкретизации класса C в соотнесении a1 с шаблоном Δk HTML-страницы ИСУК, означивание семейства шаблонов M устанавливает в значение «истинно» тот единственный его элемент mi, который совпадает по номеру (k) с номером шаблона:

M =  (m1,…, mk,…, mN),  где ∀i=1,…,N mi∈{0,1};

[M|Δk] = (m1*,…, m k*,…, m N*), где mi* =

Кроме того, атрибуты метаданных v1,…,vn конкретизируются объектами метаданных согласно условиям ограничений ti, заданным в соотнесении для шаблона Γ:

[(v1:V1,…,vn:Vn)]ti = ([v1]|Γ(t1),…, [vn]|Γ(tn)) = (v1’:V1’,…,vn’:Vn’),

причем V1’ ISA V1,…, Vn’ ISA Vn, где ISA – отношение частичного порядка.

Уровень абстракции элементарных сущностей комплекса моделей для ситуативного ситуативного представления и сценарного манипулирования контентом КПК снижается при переходе от классов к объектам и далее – к значениям, а расширяемость объектов при переходах между (мета)уровнями обеспечивает проектирование расширяемых КПК. Объекты, согласно приписанным типам, агрегируются в зависящие от соотнесений совокупности и формируют переменные домены.

Классы объектов u определяются операторами-дескрипциями  u Δ(u) со значениями [ u Δ(u)], где Δ – критерий отбора. Двукратное применение соотнесений a1∈A и  a2∈A из домена соотнесений A переводит эти классы сначала в объекты о = [ u Δ(u)a1, а затем в значения с = o a2.

Двунаправленный характер соотнесений – от классов к значениям и обратно – обеспечивает адекватность реинжиниринга интегрированных КПК до уровня моделей данных; механизм дескрипций облегчает построения в обоих направлениях.

Переменные домены Oт(A) = {o | o : A→T} строятся как семейства объектов o с типами T, полученными из предметной области корпоративного контента D с применением предикатов-критериев отбора Δ, при этом совокупность возможных объектов o содержится в D, а действительных Oт(A) – в T.

Исследование взаимодействия классов, объектов и значений контента КПК позволяет сформулировать основной принцип моделирования:

[ класс объектов ] : соотнесение  →  объект,

где левая часть соотношения соответствует языковому уровню описания классов, а правая – уровню предметной области. Суть соотношения состоит в том, что для описания классов используются критерии отбора (предикаты), идентифицирующие функции из соотнесений в объекты, т.е. класс рассматривается как процесс. Для отбора и идентификации объектов контента КПК применяется следующая схема исследования предметной области (с обобщением принципа свертывания):

[класс] : соотнесение  →  объект† объект † соотнесение  → значение † значение,

где символ "†" обозначает снижение уровня абстракции.

Таким образом, диаграмма (рис.2) иллюстрирует принцип свертывания

о = [ u Δu]a1 ⇔ {о} = {о∈D | [Δ () ]}

и схему исследования предметной области с переходом от классов объектов в языке к таковым в предметной области посредством функции вычисления значения [], а также с последовательной конкретизацией классов в объекты и объектов в значения.

Класс объектов идентифицируется критерием отбора Δ с дескрипцией ℑ. Вычисление значения контента формирует соответствие между объектами данных предметной области и языка описания (соотнесение обозначается индексом). В общем виде класс C объектов интегрированного хранилища D контента КПК моделируется доменом

C = w:[D] ∀ v:D (w(v) ↔ Δ) = {v:D | Δ},  где:

- C ISA D (ISA – отношение частичного порядка);

- Δ – критерий принадлежности объекта к классу с точки зрения эксперта в предметной области.

При построении объектной модели метаданных, классы (мета)уровней разделяются на семейства отношений, поддерживаемых инструментальными средствами. Для каждого уровня k традиционная реляционная модель Кодда расширяется принципом свертывания:

vk+1 ≡ Iwk+1: […[D]…]∀vk: […[D]…](wk+1(vk) ↔ Δk),

где wk+1, vk+1 – предикатные символы (мета)уровня, vk – объект, Δk – конструкция языка представления объектов (например, диаграмма классов UML или схема ХML).

Разработанный комплекс объектных моделей для ситуативного представления и сценарного манипулирования контентом КПК с фреймовой визуализацией учитывает его состояния и характеризуется структурированностью, масштабируемостью, агрегируемостью, инкапсуляцией метаданных, иерархичностью и наглядностью. Расширяемость и формализуемость семантики созданного комплекса моделей данных обеспечивают предметно-ориентированную интеграцию КПК с сохранением адекватности на всех этапах технологической схемы.

В ходе исследования обоснована возможность и разработан метод автоматизированной трансляции представления контента в схемы целевых хранилищ данных и коды АМ управления контентом (АМУК), обеспечивающий целостность данных. Для поддержки метода разработано предметно-ориентированное инструментальное средство ConceptModeller с визуализацией семантических сетей, транслирующее математическую модель представления контента в UML-спецификацию традиционных CASE-средств.

Разработана семантика АМУК, моделирующей управление контентом гетерогенных КПК на основе теории переменных доменов со следующим порядком построения:

  1. перечисление стандартных (наиболее употребительных) доменов;
  2. определение конечных (содержащих явно перечислимые элементы) доменов;
  3. определение конструкторов (операций построения новых доменов на основе имеющихся), т.е.  способов комбинирования доменов;
  4. агрегирование доменов на базе стандартных, конечных  доменов и конструкторов.

Разработаны синтаксис и семантика языка АМУК КПК с доменом выражений E (включающим константы, идентификаторы I, операцию «записи» контента в «слот» шаблона) и доменом команд C (включающим сравнение, последовательность команд и другие операции). Синтаксис АМУК формализован в терминах синтаксических доменов для идентификаторов (Id), команд (Cmd) и выражений (Exp).

Значение состояния АМУК (домен St) определяется состоянием памяти (домен Mem) с учетом значений контента гетерогенных КПК (домен Val) на входе (домен In) и HTML-страницы на выходе АМ (домен Out). Под памятью понимается отображение из домена идентификаторов в домен значений контента гетерогенных КПК со свойствами, аналогичными операции  связывания переменной со значением в -исчислении. Для моделирования исключительных ситуаций, вызванных некорректной типизацией контента и иными возможными несоответствиями гетерогенной среде КПК, введены специальный элемент «не связано» (unbound) и состояние «ошибка» (error). Домен значений представляет собой дизъюнктную сумму доменов с допустимыми типами гетерогенного контента:

St = Mem × In × Out;                                

Mem = Id → [Val + {unbound}];                                

In = Val*;                                                        

Out = Val*;                                                        

Val = Int + Bool + String.                                        

Семантические предложения описывают значения денотатов (правильно построенных конструкций) языка управления контентом АМУК КПК и имеют вид:

С: Cmd → [ St → [ St + {error} ]];

E : Exp → [St → [[Val × St] + {error}]];

E [I] s = (m, I = unbound) error, → (m, I, s) ;

C: Com → St → [St + {error}];

C [I = E]  =  E [E] * λv (m , i, o) . (m [v/I], i, o).

Последнее предложение моделирует команду присваивания контента элементу портального шаблона информационной HTML-страницы КПК.

На основе разработанного многопараметрического функционала

F = F ((v), (e), …) (s) (p), где

s, p, v, e – соотнесения, учитывающие гетерогенность контента (соответственно персональные предпочтения, регистрационный статус и параметры интерфейса пользователя, а также  устройства доступа к КПК), построены объектная модель и обобщенная процедура конкретизации представления корпоративного контента в зависимости от перечисленных соотнесений, базирующиеся на вычислении значения оценивающего отображения [] функционала F.

В главе третьей рассмотрены особенности конкретизации разработанной технологии применительно к проектированию портальных КПК.

В разделе первом систематизированы особенности построения программных комплексов для рассматриваемого класса предметных областей.

В разделе втором в соответствии со спецификой решаемых задач осуществлен выбор архитектурно-интерфейсного решения и инструментальных средств для проектирования интегрированных КПК.

В разделах третьем-пятом обобщен семантически ориентированный подход к портальной интеграции компонент КПК для повышения эффективности интеграции и управления корпоративным контентом.

В разделе шестом детализированы этапы интеграции данных в КПК с учетом особенностей предметной области.

При этом в фокусе исследования находятся такие специфические для гетерогенных КПК технологические аспекты, как интеграция математических моделей представления и манипулирования корпоративным контентом  с поддерживающими их инструментальными средствами – ConceptModeller и ИСУК,– которые впервые обеспечивают замкнутость цикла разработки. Подобная интеграция выводит созданную технологию на качественно новый уровень как по сравнению с методологиями ведущих производителей инструментальных средств для КПК (MSF, RUP, CDM и др.), так и в сопоставлении с потенциально перспективными теоретическими подходами (категории, онтологии, СИНТЕЗ и др.). 

Качественное превосходство предложенной технологии обеспечивается благодаря интегрированному представлению и манипулированию гетерогенным контентом КПК на основных этапах его жизненного цикла (от математической модели до программной реализации), а также благодаря поддержке специфических этапов этого цикла комплексом новых, предметно-ориентированных инструментальных средств.

Конкретизация обобщенной технологической схемы интеграции данных в КПК в форме Интернет- и Интранет-порталов, управляющих корпоративным контентом, включает следующие этапы:

  1. постановка целей и планирование мероприятий по проектированию КПК, которые отображаются в формальные бизнес-правила в модели программных  компонент;
  2. построение предварительной структурно-функциональной обобщенной бизнес-модели представления гетерогенных объектов корпоративного контента;
  3. динамическое OLAP-исследование вариативных сценариев названной бизнес-модели;
  4. проектирование бизнес-логики, архитектуры и интерфейсов компонент КПК на языке сценариев с трансляцией в UML-схемы посредством оригинальных предметно-ориентированных программно-инструментальных средств на семантических сетях;
  5. реализация и сопровождение хранилищ контента КПК; управление контентом.

На этапах (1)–(3) предметными аналитиками используется инструментальное средство для визуального семантически ориентированного моделирования и проектирования схемы интеграции корпоративного контента (ConceptModeller), поддержанное моделью представления объектов данных на семантических сетях и фреймах. При этом, целью первого этапа является построение первоначального представления модели,  а двух последующих – ее уточнение и вариативный сценарный анализ. Четвертый этап осуществляется проектировщиками КПК и завершает переход от специфических моделей и инструментальных средств представления контента к традиционному инструментарию CASE-проектирования.

Наконец, пятый, завершающий этап схемы интеграции корпоративного контента представляет собой управление построенным интегрированным хранилищем корпоративного контента на основе портальной метанадстройки над КПК и инструментального средства ИСУК, поддержанного моделью манипулирования контентом в форме абстрактной машины на состояниях. Этот этап осуществляется корпоративными контент-менеджерами и приводит к генерации информационных HTML-страниц и их размещению (или, иначе, публикации) на Интернет- или Интранет-порталах.

Отметим, что предложенная схема является итеративной и предполагает развитие и совершенствование КПК на основе реинжиниринга (вплоть до уровня модели представления контента) с использованием инструментального средства ConceptModeller.

Рис. 3. Пример конкретизации технологической схемы проектирования КПК

В соответствии с конкретизацией общей технологической схемы интеграции данных в КПК предложен обобщенный порядок обработки гетерогенных хранилищ контента, позволяющий пользователям КПК в зависимости от динамически активируемых сценариев- соотнесений взаимодействовать с распределенным контентом в различных состояниях.

При этом персонализированные сценарии в форме профилей доступа к контенту и хранимых процедур объектно-ориентированных языков программирования (в среде ИСУК с состояниями) инициируются в зависимости от активируемых со стороны пользователя событий, обеспечивая прозрачный, интеллектуальный, распределенный портальный интерфейс класса front-end. Пример конкретизации технологической схемы интеграции данных в КПК представлен на рис.3. Динамически варьируемые профили доступа к контенту обеспечивают строгую и гибкую персонализацию, высокую отказоустойчивость и защищенность КПК.

Конкретизация технологической схемы интеграции данных в КПК включает метод расширения существующих КПК новыми программными компонентами. В основу метода  положен анализ семантически приоритетных объектов данных, обеспечивающий целостность контента на уровне моделей с возможностью итеративного проектирования КПК посредством реинжиниринга.

В главе четвертой представлена схема разработки архитектурно-интерфейсной структуры КПК.

В разделе первом рассмотрены основные особенности событийно-управляемой Интернет-архитектуры.

Раздел второй содержит классификацию и описание модулей, составляющих  КПК.

В разделе третьем описано инструментальное средство ConceptModeller для предметно-ориентированного фреймового моделирования и визуальной интеграции схем данных КПК (рис.4).

В разделе четвертом детализированы разработанные спецификации внутренних интерфейсов КПК.

В разделе пятом изложены особенности взаимодействия созданных компонент ИСУК (рис.5).

Раздел шестой содержит описания основных классов спроектированных шаблонов ИСУК для ввода и Интернет-публикации корпоративного контента.

В разделе седьмом приведены примеры сформированных ИСУК представлений корпоративных отчетов.

Отмечено, что существенное внимание в рамках разработанной общей технологической схемы интеграции данных в гетерогенных КПК (рис.1) уделяется таким специфическим аспектам архитектурно-интерфейсного представления КПК, как портальные средства манипулирования данными и персонализация доступа к контенту.

При этом, в отличие от подходов, рассмотренных в главе I, особенностью разработанной портальной архитектуры является семантическая ориентированность поддерживающих ее оригинальных инструментальных средств (ConceptModeller,  ИСУК) и их интеграция на уровне математических моделей для представления и манипулирования гетерогенным корпоративным контентом, а также на уровне традиционных CASE-средств проектирования КПК (Microsoft Visual Studio .Net, IBM Rational и др.).

Рис.4. Интерфейс инструментального средства ConceptModeller

Рис.5. Интерфейс инструментального средства ИСУК

Системная архитектура гетерогенного КПК предоставляет (в зависимости от положения пользователя в иерархии доступа) соотнесения определенным уровнем персонализированных полномочий по вводу, коррекции, анализу и выводу контента на портал.

Рис.6. Логическая структура компонент КПК

В качестве интерактивных интерфейсных средств реализованы контент-ориентированные дизайнер форм и шаблонов информационных HTML-страниц ИСУК, генератор отчетов, онлайновая документация и средства администрирования. Интегрированное корпоративное хранилище контента поддерживает возможность оперативного доступа и коррекции данных в гетерогенных КПК.

Предложенная технология разработки была практически апробирована при создании и промышленной эксплуатации гетерогенного КПК, включающего Интернет- и Интранет-порталы, а также «унаследованную» ИС управления персоналом (UniQue), в международной группе компаний "ИТЕРА".

Рис.7. Логическая структура ИСУК

Логические структуры гетерогенного КПК и инструментального средства ИСУК в форме диаграмм потоков данных представлены на рис.6-7; потоки метаданных изображены в виде параметров.

Все компоненты гетерогенного КПК охвачены унифицированным портальным интерфейсом и интегрированы (на уровне данных) в среду «унаследованных» и современных ERP-систем учета, планирования и управления корпоративными документами, людскими, финансовыми и товарными ресурсами (в т.ч. семейства Oracle Applications). Архитектурная схема реализованного гетерогенного КПК представлена на рис.8.

Рис.8. Структурно-интерфейсная схема гетерогенного КПК

В главе пятой обобщены результаты реализации, экспериментальной проверки и внедрения интегрированных гетерогенных КПК.

В разделе первом описан процесс реализации полномасштабного гетерогенного КПК.

В разделах втором и третьем проведен анализ апробации, внедрения и эксплуатации программно-инструментальных средств, поддерживающих интеграцию данных и управление контентом в КПК.

В разделах четвертом и пятом представлены особенности реализованных корпоративных порталов для осуществления управления контентом.

В разделах шестом и седьмом сформулированы рекомендации по доработке созданных КПК для повышения эффективности их использования.

В разделе восьмом  систематизированы обязанности пользователей КПК.

В разделе девятом приведены результаты сравнительного анализа эксплуатационных характеристик доработанных КПК с коммерческими аналогами.

В разделе десятом изложены рекомендации по развитию функциональных возможностей и совершенствованию технологических характеристик разработанных КПК.

Показано, что в отличие от узконаправленных прикладных программных решений ведущих производителей ПО для корпоративных порталов, реализация созданных в результате настоящего исследования КПК, интегрированных на уровне данных, в более полной мере отвечает специфике гетерогенности составляющих их программных систем.

Благодаря сквозной ориентированности разработанных моделей и программных средств на представление и управление гетерогенным контентом обеспечивается существенная экономия в сроках и стоимости внедрения КПК, содержащих как современные ERP-компоненты, так и «унаследованные» ИС, а также слабоструктурированные хранилища объектов мультимедиа. При этом созданная технология интеграции данных по сравнению с известными современными подходами крупнейших производителей ПО для КПК (Microsoft, Oracle, IBM и др.), обеспечивает облегченное, улучшенное манипулирование сложными объектами данных, агрегирующими контент перечисленных типов.

В ходе реализации обобщенной технологической схемы интеграции данных в КПК  (рис.1), спецификации объектной модели интегрированного представления контента в виде фрагментов семантических сетей, сформированных инструментальным средством ConceptModeller, преобразуются в UML-диаграммы, затем, посредством традиционных CASE-средств – в ER-диаграммы и схемы данных контента, и наконец, посредством ИСУК,– в шаблоны и HTML-страницы корпоративного портала.

Рис. 9. Примеры контента КПК, сформированного ИСУК:

слева Интранет-портал, справа   Интернет-сайт МГК «ИТЕРА»

С целью проверки адекватности разработанных математических моделей, методов и поддерживающих их программно-инструментальных средств, создан быстрый прототип КПК. По результатам апробации прототипа разработаны и введены в промышленную эксплуатацию полномасштабные КПК для решения задач интеграции и управления корпоративным контентом с применением портальных Интернет- и Интранет-интерфейсов.

Примеры веб-страниц, автоматически созданных ИСУК для Интранет-портала и официального Интернет-сайта МГК «ИТЕРА», представлены на рис.9.

Последний ресурс, формируемый на  русском или английском языке (в зависимости от соотнесения) постоянно доступен в сети Интернет по адресу: http://www.itera.ru.

В заключении сформулированы основные выводы и результаты диссертации.

Реализация результатов работы. Основные компоненты разработанной технологии интеграции данных в гетерогенных КПК – модели интегрированного представления и манипулирования контентом, инструментальные средства интеграции схем данных корпоративных порталов (ConceptModeller) и управления их контентом (ИСУК), событийно управляемая архитектурно-интерфейсная схема портала с персонализацией доступа к контенту и др. – внедрены и прошли промышленную эксплуатацию от 3 до 7 лет  в прикладных КПК (Интернет- и Интранет-порталы, ПО учета, планирования и управления людскими ресурсами и др.) в ряде компаний МГК «ИТЕРА» и других организациях.

По теме диссертации под руководством и при непосредственном, определяющем личном участии автора выполнен ряд хоздоговорных и госбюджетных НИР с такими учреждениями, предприятиями и организациями, как Microsoft Research Ltd., ИПУ РАН, Интернет-университет ИНТУИТ.РУ, Careerlab, Softine Academy, УЦ  «Сетевая Академия «ЛАНИТ», ЗАО «Горячая линия – Телеком» и др. В целом, разработано и внедрено свыше 10 крупномасштабных прикладных геторогенных КПК с портальными надстройками для решения задач учета и планирования корпоративных ресурсов, управления производственными процессами, логистики, поддержки СМИ и др. Эксплуатация внедренных гетерогенных КПК приносит значительный экономический эффект.  При этом сроки внедрения КПК сокращены в среднем на 40%, суммарные затраты средств – в 1,5 раза, а время возврата инвестиций после ввода в промышленную эксплуатацию – в 1,6 раза. Благодаря предметно-ориентированному интерфейсу с контролем целостности данных скорость первичного ввода данных существенно превосходит аналоги. Кроме того, существенно повысилась эффективность манипулирования сложным контентом, агрегирующим гетерогенные объекты данных. Разграничение и персонализация доступа к контенту КПК позволили значительно уменьшить риск его искажения или утраты.

Математические модели, методы, инструментальные средства и архитектурно-интерфейсные решения, составляющие технологию интеграции данных  в КПК, в 2003-2011 гг., положены в основу созданных под руководством автора учебных курсов для подготовки специалистов по проектированию ИС в таких организациях, как Microsoft Corporation, Softline Academy, Careerlab, ИНТУИТ, МИФИ, МФТИ, МГУПИ, КГТУ, НИУ ВШЭ и др. Созданные курсы поддержаны учебными пособиями, рекомендованными УМО [3,4], общим объемом более 40 п.л. Общее количество слушателей разработанных автором курсов, включая дистанционную форму обучения, составляет около 2 тыс. человек.

Основные элементы разработанной технологии интегрированного проектирования КПК поддержаны в 2004-2010 гг. 11 грантами Microsoft Research, РФФИ и НИУ ВШЭ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В ходе анализа, разработки, апробации и внедрения подхода к интеграции данных в гетерогенных КПК получены следующие основные результаты:

  1. Создана концептуальная схема технологии интеграции данных в гетерогенных КПК на основе математических моделей и инструментальных средств, поддерживающая замкнутый, двунаправленный цикл разработки КПК с реинженирингом.
  2. Разработан комплекс контент-ориентированных объектных моделей вида «класс-объект-значение», обеспечивающий интеграцию и управление данными в гетерогенных КПК.
  3. Разработана ситуативная модель интегрированного представления контента предметной области на семантических сетях (с фреймовой визуализацией), обеспечивающая интуитивную ясность и удобная для использования предметными экспертами.
  4. Разработана модель манипулирования данными в форме АМ с состояниями и ролевыми соотнесениями для управления контентом гетерогенных КПК.
  5. Разработана архитектурная схема для интегрированного представления данных в гетерогенных КПК с метанадстройкой в форме Интернет-портала, унифицирующая манипулирование контентом на основе ассоциативных связей на уровне объектов данных.
  6. Разработано взаимосвязанное с моделями и CASE-средствами инструментальное средство ConceptModeller, осуществляющее на основе фреймовой нотации семантически ориентированную визуальную разработку схемы интеграции данных гетерогенных КПК и обеспечивающее замкнутый цикл разработки КПК с реинженирингом.
  7. На основе АМ разработано инструментальное средство ИСУК, унифицирующее сценарно-ориентированную, визуальную интеграцию и манипулирование гетерогенным контентом портальных КПК и обеспечивающее гибкие, эргономичные интерфейсы с персонализацией. Технологический комплекс математических моделей, инструментальных средств и архитектурных решений позволил разработать гетерогенные КПК, интегрирующие ERP-, унаследованные и слабоструктурированные программные системы.

Список основных публикаций

Публикации в рецензируемых журналах из списка ВАК:

  1. Зыков С.В. Корпоративные информационные системы на основе веб-сервисов: проблемы и перспективы // Безопасность информационных технологий.–  2003.– №1.– с.90-92
  2. Зыков С.В. Интегрированная концепция проектирования и реализации индустриальных интернет-систем // Безопасность информационных технологий.– 2004.– №4.– с. 52-57
  3. Зыков С.В. Методология интегрированного проектирования портальных  корпоративных информационных систем. // Системы управления и информационные технологии.– 2005.– №5.– с.42-46
  4. Зыков С.В. Методология проектирования Интернет-порталов для нефтегазовой отрасли - от теории к внедрению // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности.– 2005. – №12.– с.11-16
  5. Зыков С.В. Концепция и методология интегрированного проектирования корпоративных информационных систем для глобальной среды вычислений // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика.– 2006.– №2.– с.15-20
  6. Зыков С.В. ConceptModeller: особенности реализации Интернет-порталов с применением семантических CASE-средств // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности.– 2006. – №2.– с.10-15
  7. Зыков С.В. Управление жизненным циклом корпоративных информационных ресурсов // Проблемы управления.– 2006.– №3.– с.8-12
  8. Зыков С.В. Реализация системы управления корпоративным контентом // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика.– 2006.– №10.– с.5-12
  9. Зыков С.В. Методология создания системы управления контентом на базе Internet-технологий // Автоматизация в промышленности.– 2006.– №3.– с.12-14
  10. Зыков С.В. Интеграция корпоративных приложений с использованием технологии веб-порталов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. –  2007.– №4.– с.1-5
  11. Зыков С.В. Схема интегрированного проектирования больших Интернет-систем с примером применения // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика.– 2008.– №4.– с.25-30 
  12. Зыков С.В. Технология разработки корпоративных программных комплексов – от моделей к внедрениям // Безопасность информационных технологий.–2008.–№1.– с.87-90
  13. Зыков С.В. Технология семантической интеграции данных в корпоративных программных комплексах // Приборы и системы.– 2009.– №6.– с. 52-55
  14. Зыков С.В. Технология интегрированной разработки корпоративных программных систем // Безопасность информационных технологий.–2009.–№1.– с.104-105
  15. Зыков С.В. Семантическая интеграция  данных для безопасности и целостности корпоративных систем // Безопасность информационных технологий.–2009.–№3.–c.16-19

Другие публикации:

  1. Зыков С.В. Пост-кризисное управление жизненным циклом разработки программных систем // Управление проектами, №3(20), 2010, с.42-47
  2. Зыков С.В. Управление персоналом с помощью интегрированных информационных систем. М.:Недра коммюникейшнс.– 2001.– 160 с.
  3. Зыков С.В. Проектирование Интернет-порталов. – М.:МФТИ.– 2005.– 258 с.
  4. Зыков С.В. Введение в теорию программирования. М.:Интернет-университет информационных технологий.– 2004.– 400 с.
  5. Зыков С.В. Основы современного программирования. Разработка гетерогенных систем в Интернет-ориентированной среде. – М.: Горячая линия - Телеком.– 2006.– 443 с.
  6. Вольфенгаген В.Э., Брызгалов С.В., Гаврилов А.В., Зыков С.В. и др. Категориальная объектно-ориентированная абстрактная машина (КООАМ) // Информационный бюллетень РФФИ.– №4.– 1996.– c.786
  7. Зыков С.В. Теоретические и методологические основы построения корпоративных порталов // Электронный многопредметный научный журнал «Исследовано в России» (Рег.№042030001 в НТЦ «ИНФОРМРЕГИСТР» от 03.03.2003).–2005.– №12.– с.2286-2290
  8. Зыков С.В. Инструментальное средство проектирования корпоративных информационных интернет-систем // Электронный многопредметный научный журнал «Исследовано в России» (Рег. № 042030001 в НТЦ «ИНФОРМРЕГИСТР» от 03.03.2003).–2005.– №12.– с.2278-2285
  9. Зыков С.В. Проблемно-ориентированные средства разработки интернет-порталов // Электронный многопредметный научный журнал «Исследовано в России» (Рег.№ 042030001 в НТЦ «ИНФОРМРЕГИСТР» от 03.03.2003).–2006.– №3.– с.326-331
  10. Зыков С.В. Технология семантического проектирования корпоративных портальных систем // Электронный многопредметный научный журнал «Исследовано в России» (Рег.№ 042030001 в НТЦ «ИНФОРМРЕГИСТР» от 03.03.2003).– 2006.–№ 3.–с.332-336
  11. Зыков С.В. Концепция интегрированного проектирования и реализации индустриальных информационных систем для глобальной среды вычислений.  // Качество и ИПИ (CALS)-технологии».– №4, 2004.– с.24-31
  12. Зыков С.В. Концепция интегрированного проектирования и реализации индустриальных информационных систем для глобальной среды вычислений // Сетевой электронный научный журнал «Системотехника».– 2004.–№2 (http://systech.miem.edu.ru/2004/ n2/Zykov.htm)
  13. Зыков С.В. Адаптивная методология жизненного цикла программных систем на основе "пост-кризисных" паттернов // 4-й Российско-германский семинар "Инновационные информационные технологии: Теория и практика" .– Уфа: УГАТУ. – 2011. – c.24-27
  14. Зыков С.В.Учебный курс «Методология разработки корпоративных приложений»: от аппликативных моделей – к индустриальным программным комплексам // 2-я международная конференция «Аппликативные вычислительные системы» (под ред. проф. В.Э. Вольфенгагена). – М.:«ЮрИнфоР-МГУ».–2010.– с.306-314
  15. Zykov S.V. Pattern Development Technology for Heterogeneous Enterprise Software Systems. Journal of Communication and Computer, 2010, Vol.7, No.4, pp. 56-61
  16. Zykov S.V. Integrating Enterprise Software Applications with Web Portal Technology. In: Proc. of 5th International Workshop on Computer Science and Information Technologies (CSIT'2003), Vol.1, Ufa State Aviation Technical University, Ufa: USATU Editorial-Publishing Office, 2003, pp. 60-65
  17. Zykov S.V. Abstract Machine as a Model of Content Management. In: Proc. of 6th Workshop on Computer Science and Information Technologies (CSIT'2004), Budapest, Hungary, 2004, pp. 251-252
  18. Zykov S.V. Enterprise Portal: from Model to Implementation. In: Proc. of 6th Workshop on Computer Science and Information Technologies, Budapest, Hungary, 2004, Vol.2, pp. 188-193
  19. Zykov S.V. Integrated Methodology for Internet-based Enterprise Information Systems Development. In: Proc. of the 1st International Conference on Web Information Systems and Technologies (WEBIST 2005), Miami, USA, May 26-28, 2005. Setubal: INSTICC Press, 2005, pp. 168-175
  20. Zykov S.V. Web-Based Enterprise Information Systems Development: the Integrated Methodology. In: Proc. of the 5th International Conference on Computer Science and Information Technologies (CSIT 2005), Yerevan, Armenia, 19-23 September 2005. National Academy of Sciences of Armenia Publishers, 2005, pp. 373-381
  21. Zykov S.V. Enterprise Portal Content Management: from Model to Application. In: Proc. of the 2nd International Conference on Web Information Systems and Technologies (WEBIST 2006), Setubal, Portugal, April 11-14, 2006. Setubal: INSTICC Press, 2006, pp. 465-468
  22. Zykov S.V. Large-Scale Internet Systems Building Technology. In: Proc. of the 8th International Symposium on Materials, Methods and Technologies (TECHNOMAT & INFOTEL 2006), Bulgaria, Bourgas, May,31-June,4.  Science Invest LTD, 2006.­– pp. 18-29
  23. Zykov S.V. Enterprise Content Management: Theory and Engineering for Entire Lifecycle Support. In: Proc. of the 8th International Workshop on Computer Science and Information Technologies (CSIT'2006), Ufa State Aviation Technical University Editorial-Publishing Office, Karlsruhe, Germany, 2006, Vol. 1, pp. 86-92.
  24. Zykov S.V. Supporting the entire lifecycle: enterprise content management methodology In: Proc. of the 1st International Conference on Computer Science and Information Technologies (CSIT'2006), Lviv, Ukraine, 2006.– Lviv: Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2006.– pp.163-166
  25. Zykov S.V. Enterprise Content Management: the Integrated Methodology. In: Proc. of Enterprise Information Systems and Web Technologies (EISWT’07), Orlando, FL, U.S.A., July 9-12, 2007, pp. 226-233
  26. Zykov S.V. An Integral Approach to Enterprise Content Management. In: Proc. of International World Multi-Conference on Systemics, Cybernetics and Informatics (WMSCI 2007), Orlando, FL,U.S.A., July 8-11, 2007, pp. 212-216
  27. Zykov S.V. Enterprise Content Management: Bridging the Academia and Industry Gap. In: Proc. of International Conference on Information Society (i-Society 2007), Merrillville, Indiana, U.S.A., October 7-11, 2007, Vol. I, pp. 145-152
  28. Zykov S.V. ITERA Enterprise Portal: from Model to Implementation.  In: Proc. of International Conference on Enterprise Information Systems and Web Technologies (EISWT 2009), ISRST: Orlando, FL, U.S.A., July 13-16, 2009, pp.140-145
  29. Zykov S.V. The Integrated Methodology for Enterprise Content Management. In: Proc. of the 13th World Multi-Conference on Systemics, Cybernetics and Informatics (WMSCI 2009), July 10-13, 2009.– Orlando, FL, U.S.A., 2009, pp. 259-264
  30. Zykov S.V. ConceptModeller: A Frame-Based Toolkit for Modeling Complex Software Applications. In: Proc. of the International Multi-Conference on Complexity, Informatics and Cybernetics (IMCIC 2010), June 29 - July 2, 2010, Orlando, Florida, U.S.A., pp. 468-473
  31. Zykov S.V. Lessons from the Crisis: Enterprise Software Lifecycle Optimization. In: Proc. of the 2nd International Multi-Conference on Complexity, Informatics and Cybernetics (IMCIC 2011), March 27-30, 2011, Orlando, Florida, U.S.A., pp. 156-160

ЗЫКОВ Сергей Викторович

ТЕХНОЛОГИЯ ИНТЕГРАЦИИ ДАННЫХ

В ГЕТЕРОГЕННЫХ КОРПОРАТИВНЫХ

ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСАХ

Специальность: 05.13.11

Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Подписано в печать «____» _________ 2012 г. Формат 60x84 1/16.

Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Таймс.

Усл. печ.л. 2,0. Усл. кр.-отт.2,0 Уч.-изд. 2,0

Тираж 100 экз. Заказ № ____

ГОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет

Редакционно-издательский комплекс УГАТУ

450000, Уфа-центр, ул. К. Маркса, 12


1 По данным Управления Информатизации Москвы: http://ui.mos.ru/ru/pc/news/index.php?id18=554

2 По данным компании NTT https://www.ntt-review.jp/archive/ntttechnical.php?contents=ntr200905sf2.html




© 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.