|
Міністерство освіти і науки України
Харківський національний університет радіоелектроніки
Ахмед І.А. Альбахлул
УДК 519.711.3:519.68
МОДЕЛІ СТРУКТУРНО-ОБ’ЄКТНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ РОЗРОБКИ ІНТЕРФЕЙСНОГО КОМПЛЕКСУ КОРПОРАТИВНОЇ
ІНФОРМАЦІЙНОЇ СИСТЕМИ
05.13.06 – автоматизовані системи управління
та прогресивні інформаційні технології
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Харків – 2005
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана у Харківському національному університеті радіоелектроніки, Міністерство освіти і науки України.
Науковий керівник: доктор технічних наук, професор
Левикін Віктор Макарович,
Харківський національний університет
радіоелектроніки, завідувач кафедри інформаційних
управляючих систем;
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор
Самойленко Микола Іванович,
Харківська національна академія міського
господарства, завідувач кафедри прикладної математики
та обчислювальної техніки
кандидат технічних наук,
Петров Костянтин Едуардович,
Харківський національний університет внутрішніх справ,
доцент кафедри прикладної математики
Провідна установа – Херсонський національний технічний університет,
кафедра інформаційних технологій, м. Херсон.
Захист відбудеться “14” грудня 2005 р. о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.052.01 у Харківському національному університеті радіоелектроніки за адресою: 61166, м. Харків, пр. Леніна, 14.
З дисертацією можна ознайомитися у науково-технічній бібліотеці Харківського національного університету радіоелектроніки за адресою: 61166, м. Харків, пр. Леніна, 14.
Автореферат розісланий “_10_” ___11______ 2005 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради ______________________ С.Ф. Чалий
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. В теперішній час програмне забезпечення (ПЗ) корпоративних інформаційних систем (КІС) практично не розглядається як єдиний вид забезпечення, а розділяється на ряд окремих елементів. При цьому кожен з цих елементів – серверна частина ПЗ КІС, інтерфейс користувачів, сервісне ПЗ КІС і т.і. – проектується з використанням різних технологій і методик. Тому під час проектування чи модернізації КІС вельми актуальними є проблеми, які пов’язані з розробкою і модернізацією інтерфейсного ПЗ. Ці проблеми викликані необхідністю вдосконалення функціональних задач КІС. Таке інтерфейсне ПЗ доцільно розглядати як самостійний комплекс прикладних програм КІС, який в подальшому будемо називати інтерфейсним комплексом (ІК).
Для вирішення цих проблем постійно здійснюються спроби, які, проте, мають виключно практичний характер. В цей же час чітко просліджується тенденція пошуку таких моделей, методів і технологій розробки ПЗ КІС в цілому і, зокрема, ІК КІС, які враховували б кращі сторони як структурного, так і об’єктно-орієнтованого програмування. Даним питанням присвячені праці багатьох дослідників і спеціалістів в області програмування, а саме Г. Буча, І. Джекобсона, Д. Рамбо. М. Фаулера,
К. Бека, С. Кузнєцова, В. Кіріллова та інших авторів і авторських колективів. Однак більшість сучасних робіт практично не розглядають проблему впливу на об’єктно-орієнтований ІК КІС структурних особливостей КІС в цілому і та її окремих підсистем. Крім того, в подібних працях практично не розглядається тематика структуризації ІК КІС у відповідності до особливостей функціональної структури КІС і структур інших видів забезпечень, а також вплив на хід проектування КІС рішень, які приймаються учасниками проектних робіт.
Таким чином, можна зробити висновок, що тепер існує необхідність розробки моделей, які дозволяли б не тільки описувати взаємодію всіх учасників та інструментальних засобів даних процесів, Але й комбінувати корисні елементи структурної і об’єктної парадигми програмування. Тому задача розробки моделей процесів структурно-об’єктної технології (СОТ) розробки ІК КІС є актуальною як з теоретичної, так і з практичної точок зору.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дану роботу виконано в рамках держбюджетної науково-дослідної теми № 162 (№ держреєстрації 0103U001559) „Дослідження і розробка методологій, технологій проектування інформаційних систем та їх програмно-апаратних елементів” у Харківському національному університеті радіоелектроніки.
Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є створення нових моделей і елементів СОТ розробки ІК КІС, які враховували б недоліки існуючих варіантів реалізації структурних і об’єктних моделей і технологій.
Для досягнення поставленої мети в дисертаційній роботі вирішуються такі задачі:
- розробка математичних моделей СОТ розробки ІК КІС;
- розробка математичних моделей об’єктних локальних представлень ІК КІС та структурного загальносистемного представлення ІК КІС;
- розробка математичних моделей інтелектуальних агентів, які забезпечують адаптацію ІК КІС, що розробляється, до вимог майбутніх користувачів на етапах ескізного, технічного та робочого проектування;
- створення елементів інформаційної СОТ розробки і управління проектуванням ІК КІС;
- програмна апробація розроблених математичних моделей і інформаційних технологій проектування ІК КІС.
Об’єкт дослідження – процеси розробки і супроводження корпоративної інформаційної системи.
Предмет дослідження – математичні моделі і інструментальні засоби, в тому числі прийоми, процедури і алгоритми структурно-об’єктної технології розробки інтерфейсного комплексу корпоративної інформаційної системи.
Методи дослідження. Для досягнення поставленої мети використовувались методи системного аналізу та математичний апарат Загальної Теорії Систем, а також математичний апарат теорії множин і теорії категорій. Для створення математичних моделей, що описують динаміку процесів СОТ розробки ІК КІС, використано математичний апарат теорії скінчених автоматів. Під час розробки елементів СОТ та їх програмної реалізації використані також технології візуального моделювання, а саме, технологія IDEF3-моделювання потоків робіт СОТ і технології об’єктно-орієнтованого моделювання програмних продуктів із використанням мови UML.
Наукова новизна одержаних результатів. В процесі вирішення поставлених задач автором особисто отримані такі результати:
- вперше розроблено математичну метамодель структурно-об’єктної технології розробки інтерфейсного комплекса корпоративних інформаційних систем, яка на відміну від існуючих, описує взаємодію людських, інструментальних і інтелектуальних ресурсів, що дозволяє формалізувати процес їх впливу на технічні рішення учасників проекту при розробки інтерфейсного комплекса, що забезпечує получення більш обгрунтованих проектних рішень;
- отримали подальший розвиток формалізовані описи структурно-об’єктної технології розробки інтерфейсного комплекса у вигляді недетермінованого скінченного автомату з епсилон-переходами, які, на відміну від існуючих, враховують взаємодію інструментальних ресурсів проектування з інтелектуальними агентами управління розробкою інтерфейсного комплекса, що дозволяє створити нові технології та інструментальні засоби як розробки, так і супроводження інтерфейсного комплекса;
- вперше розроблено комплекс математичних моделей операцій агента управління з розробки локальних проектних рішень і агента управління з тестування локальних рішень, які на відміну від існуючих, дозволяють розглядати дані агенти як окремі недетерміновані скінченні автомати, що дає змогу на їх основі створити нові інтелектуальні засоби підтримки рішень з розробки не тільки елементів, но і інтерфейсного комплекса системи в цілому. Застосування таких інтелектуальних засобів при розробці інтерфейсного комплексу дозволяє не тільки скоротить ресурси, що використовуються, але і забезпечіти потрібну якість проектних рішень.
Практичне значення одержаних результатів. Зазначені вище моделі були використані автором в роботі для створення елементів інформаційної СОТ розробки ІК КІС. Основними із запропонованих елементів є:
- алгоритм ініціалізації агента управління розробкою локальних проектних рішень ІК КІС;
- алгоритм вирішення задачі „персональний фільтр” агента управління розробкою локальних проектних рішень ІК КІС;
- алгоритм вирішення задачі „пошук” агента управління розробкою локальних проектних рішень ІК КІС;
- особливості програмної реалізації елементів інформаційної СОТ розробки ІК КІС як засобу, що доповнює можливості існуючих CASE-засобів моделювання та автоматизованого проектування програмного забезпечення КІС.
Результати дисертаційних досліджень були використані в розробках
НДПІАСУтрансгаз для забезпечення підтримки процесів інтеграції програмних модулів сторонніх розроблювачів з базовими компонентами інтегрованої автоматизованої системи керування дочірньої компанії „Укртрансгаз” (акт впровадження від 30.08.2005 р.).
Особистий внесок здобувача. Всі результати дисертації отримані автором самостійно. В наукових працях, опублікованих у співавторстві, з питань, що стосуються даного дослідження, автору належать: у працях [4, 5, 6] автором досліджені результати використання різних інформаційних технологій під час розробки інтерфейсної частини програмного забезпечення інформаційних систем; у праці [1] автором розглянуті формалізовані описи метамоделі станів СОТ розробки ІК КІС; у праці [2] автором розроблені формалізовані описи метамоделі СОТ розробки ІК КІС та її елементів; у праці [3] автором розроблена метамодель динаміки поведінки СОТ розробки ІК КІС; у праці [7] автором розглянуті окремі моделі ІК КІС та схема їхнього взаємозв’язку; у праці [8] автором запропоновано модель потоків робіт, яка визначає модель операцій агента управління розробкою локальних проектних рішень ІК КІС та агента управління тестуванням локальних проектних рішень ІК КІС.
Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційної роботи було подано і розглянуто на таких конференціях та семінарах: Міжнародна конференція “Теория и техника передачи, приема и обработки информации” (Харків, 2001, 2004 рр.); VIII Міжнародна науково-практична конференція „Наука і освіта ’2005” (Дніпропетровськ, 2005 р.).
Публікації. Основні результати дисертаційної роботи викладені у восьми друкованих працях, у тому числі, у чотирьох статтях в наукових журналах за профілем і фахом відповідно до списку ВАК України та у чотирьох тезах доповідей на конференціях.
Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота має у своєму складі: вступ, чотири розділи, висновки, список літературних джерел зі 101 найменування, шість додатків, 27 рисунків і 3 таблиці. Загальний обсяг роботи становить 199 сторінок, у тому числі 149 сторінок основного тексту.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі відзначено актуальність дисертаційної роботи, сформульовано основну мету і задачі дослідження, наведено відомості про зв’язки обраного напрямку
досліджень із планами організації, де виконана робота. Дано стислу анотацію отриманих в дисертації рішень, відзначено їх практичну цінність, обґрунтованість і
достовірність. Наведено дані про використання результатів проведених досліджень в народному господарстві.
У першому розділі проведено аналіз сучасних підходів до розробки КІС. Визначено особливості представлення процесів проектування КІС як проекту. Виявлено основні особливості цілей, стандартів, методологій і методик розробки КІС. Визначено основні особливості робіт із розробки КІС та її забезпечуючої частини.
Відповідно до результатів проведеного аналізу впливу зовнішніх факторів на процеси розробки КІС визначено як модульну спеціалізацію конкретних проектних рішень та активну науково-технічну розробку технологій і рішень з інтеграції локальних розробок у єдину КІС.
В цьому розділі також проведено аналіз існуючих на сьогодні методів та
інструментальних засобів моделювання КІС. Визначені основні моделі життєвого циклу розробки КІС. Відповідно до цих моделей досліджено зрощування засобів виконання проектних робіт із засобами обліку і контролю виконання даних робіт на прикладі засобів створення програмного забезпечення КІС. Визначені основні технології створення видів забезпечень КІС. Аналіз цих технологій дозволяє визначити вплив внутрішніх факторів на проект створення ІК КІС як дії з максимальним вдоволенням вимог та потреб майбутніх користувачів КІС.
Відповідно до визначених впливів зовнішніх і внутрішніх факторів на представлення процесів розробки КІС як проекту була визначена ієрархія елементів КІС за критерієм частоти змін їхньої структури та складу. Визначено, що найнестабільнішою частиною КІС за цим критерієм є програмні інтерфейси користувачів КІС.
Згідно з отриманими під час аналізу результатами автором було сформульовано основні задачі дослідження, які наведено вище.
Другий розділ присвячено створенню математичних метамоделей СОТ розробки ІК КІС. Виходячи з результатів аналізу, наведених в першому розділі дисертаційної роботи, визначена необхідність виділення робіт за створення ІК КІС як окремого виду робіт, що виконується за спеціальною технологією. Розглянуто особливості реалізації СОТ розробки ІК КІС на концептуальному рівні (рис. 1).
Рис. 1. Схема функціональної структури сучасної структурно-об’єктної технології розробки інтерфейсного комплексу корпоративної інформаційної системи на рівні концептуального опису
Відповідно до запропонованої структури СОТ проектування ІК КІС, її основні елементи визначено як людські, інструментальні та інтелектуальні ресурси. При цьому найважливішими вважаються людські ресурси, оскільки саме кваліфікація учасників проекту та рівень взаємодії між ними визначає ефективність та якість результатів проекту створення ІК КІС. Ці ресурси розглядаються як множини наступного вигляду:
 , (1)
 , (2)
 , (3)
де  - скінченна і зчисленна підмножина, що описує людські ресурси СОТ розробки ІК КІС;
 - набір елементів, що описують замовників, які є майбутніми користувачами ІК КІС;
 - набір елементів, що описують розробників локальних проектних рішень ІК КІС;
 - набір елементів, що описують лідерів проектів ІК КІС;
 - набір елементів, що описують менеджерів проекту ІК КІС;
 - скінченна і зчисленна підмножина, що описує інструментальні ресурси СОТ розробки ІК КІС;
 - набір елементів, що описують середовища і засоби розробки локальних проектів ІК КІС;
 - набір елементів, що описують середовища і засоби інтеграції локальних проектів і управління проектуванням ІК КІС в цілому;
 - набір елементів, що описують середовища і засоби тестування проектних рішень ІК КІС;
 - набір елементів, що описують середовища і засоби документування проектних рішень ІК КІС;
 - скінченна і зчисленна підмножина, що описує інтелектуальні ресурси СОТ розробки ІК КІС;
 - набір елементів, що описують агенти управління локальною розробкою ІК КІС;
 - набір елементів, що описують агенти інтеграції локальних розробок ІК КІС;
 - набір елементів, що описують агенти управління синтезом ІК КІС в цілому;
 - набір елементів, що описують агенти управління документуванням проектних рішень ІК КІС.
Визначені у виразах (1)-(3) операції кон’юнкції та диз’юнкції зумовлюють наступні особливості:
- операція кон’юнкції показує, що її операнди є необхідними і достатніми для виконання проектних робіт зі створення ІК КІС;
- операція диз’юнкції показує, що її другий операнд є додатковим компонентом СОТ розробки ІК КІС, наявність якого розширює можливості необхідних і
достатніх компонентів СОТ.
На основі розгляду СОТ розробки ІК КІС як систему, „первинними елементами” якої є зазначені вище ресурси, було створено метамодель СОТ проектування ІК КІС із використанням апарату Загальної Теорії Систем як об’єкт-систему наступного вигляду:
 (4)
| 
