автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Математическое и программное обеспечение информационных систем с настраиваемой концептуальной моделью данных

ЦЕЛУЙКО Дмитрий Сергеевич

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ С НАСТРАИВАЕМОЙ КОНЦЕПТУАЛЬНОЙ МОДЕЛЬЮ ДАННЫХ

Специальность 05.13.11 - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 6 МАЙ 2011

Москва 2011

4847799

Работа выполнена на кафедре «Персональные компьютеры и сети» Московского государственного университета приборостроения и информатики.

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Брейман А.Д.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Воронова Л.И.

кандидат технических наук, доцент Зыков C.B.

Ведущая организация: ЗАО «Научно-производственный центр

информационных региональных систем»

Защита состоится «14» июня 2011 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д212.119.02 в Московском государственном университете приборостроения и информатики по адресу: 107996, Москва, ул. Стромынка, д.20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПИ.

Автореферат разослан «10» мая 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета Д212.119.02 кандидат технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Ряд современных информационных систем, работающих с базами данных, таких, например, как электронные системы учета информации об объектах культурного наследия, требуют возможности оперативного изменения структуры хранимых данных. Процесс изменения структуры данных (добавление новой сущности, изменение перечня атрибутов, изменение типа атрибута и т.д.) в подобных системах является неотъемлемой частью жизненного цикла и служит для поддержания их актуальности.

Для реализации требований интенсивно меняющейся предметной области (ПрО) информационная система (ИС) должна быть в состоянии обеспечить определенное количество изменений за короткий период времени, т.е. быть гибкой. Недостаточная гибкость может ограничить использование ИС, не позволяя пользоваться ею для решения определенных задач и создавая необходимость реализовывать специализированный функционал. Кроме того, недостаточная гибкость может уменьшить продолжительность жизни системы. Гибкость предотвращает перепроектирование системы для обеспечения изменений ПрО.

Изучением вопросов увеличения гибкости ИС и уменьшения затрат на их программирование и эксплуатацию занимаются следующие ученые: Р. Банкер, Ф. Бернш-тайн, Б. Боэм, Л. Бродский, Т. Бэрд, Д. Гебауер, Р. Доусинг, Н. Дункан, Д. Зенг, JI. Жао, С. Мельник, Е. Монтейро, С. Мукержи, К. Паттен, А. Савидис, Д. Тернер, О. Хансет, М. Хатлинг, Ф. Шобер и др.

Одной из основных проблем в области построения ИС, допускающих изменение структуры хранимых данных, является необходимость участия в модификации специально подготовленных работников или программистов. Возможность модификации структуры данных таких систем без продолжительного перепроектирования достигается использованием метода хранения данных, допускающего настройку концептуальной модели.

Значительный вклад в развитие информационных систем с настраиваемой концептуальной моделью данных (КМД) внесли следующие отечественные и зарубежные ученые: Л. Бродский, В.Э. Вольфенгаген, А. Гаврилов, Д. Джонсон, С. Завозкин, А. Зуенко, Р. Игнатович, A.C. Клещев, Д. Кондраков, JI. Лядова, С. Мельник, Р. Морс, П. Надкарни, П. Олейник, В.А. Орлов, Е. Павлова, Л. Рейнгольд, Д. Рябко, А. Симаповский, М. Стоун-брейкер, А. Тенцер, Л. Черняк, М. Шпаков и др.

Несмотря на интенсивные исследования в области информационных систем с настраиваемой КМД, научной проблемой остается низкий уровень гибкости их разработки, сопровождения, использования и управления.

Существующие методы хранения данных и построенные на них информационные системы с настраиваемой КМД не предоставляют возможность их интенсивной модификации, что не обеспечивает должного уровня гибкости при интенсивном потоке требований о модификации системы в связи с изменением ПрО.

Использование метода хранения формируемых представлений данных (ФПД), их объектно-реляционное отображение и использование принципа модульности позволяют обеспечить: возможность оперативного изменения пользователем структуры данных

системы в режиме реального времени без привлечения специалистов в области программирования и баз данных, полноценную информационно-справочную систему, прозрачность доступа к данным и настраиваемость интерфейса под нужды конкретного пользователя, а также информационную безопасность. Методология ФПД тесно связана с методологией концептуального метода проектирования баз данных, т.е. систематический подход к созданию, применению и управлению базами данных и метаданных.

Объект исследования - информационные системы с настраиваемой концептуальной моделью данных в аспекте их гибкости при ограничениях, налагаемых особенностями и спецификой ПрО.

Под гибкостью информационной системы понимается ее способность изменять состояние или поведение системы в соответствии с изменяющимися требованиями со стороны ПрО (вводом/изменением понятий ПрО, ростом числа задач хранения и обработки информации, дополнением функционала и т.д.).

ИС с настраиваемой КМД — это ИС, дающие пользователю возможность изменения в режиме реального времени структуры данных, состояния или поведения системы без привлечения специалистов в области программирования и баз данных.

Под базой метаданных (БМД) понимается структурированный организованный набор данных, описывающих особенности ПрО, для которой создается система, условия ее работы и характеристики процессов и пользователей. Банк данных (БнД) - это хранилище, способное осуществлять накопление и обработку наряду с фрагментами информации также фрагменты метаинформации. Концептуальный метод проектирования банков данных (КМП) понимается как систематический подход к созданию, применению и управлению БД и БМД, обеспечивающий учет изменений ПрО или ее представления, в том числе увеличения степени подробности или обобщения информации. Объектно-реляционное отображение (ОРО) - запись объектов программы в реляционную БД, отображение объекта и его представления в виде набора таблиц. Модель сущность-атрибут-значение - модель представления данных, предполагающая хранение описания сущностей и-их атрибутов в БД, а также хранение значений атрибутов в одной общей таблице. Под информагрюнной безопасностью понимается защищенность информации и поддерживающей ее инфраструктуры от любых случайных или злонамеренных воздействий, результатом которых может явиться нанесение ущерба самой информации, ее владельцам или поддерживающей инфраструктуре.

Целью работы является повышение гибкости разработки, сопровождения, использования и управления ИС с настраиваемой КМД за счет разработки методов хранения, формирования и обработки представлений данных из описаний объектов БД.

Основные задачи исследования. Достижение поставленной цели предполагает решение следующих основных задач:

— анализ существующих методов хранения и обработки данных в современных информационных системах;

— разработку количественного метода оценки гибкости ИС на базе предложенной модели гибкости;

— разработку метода хранения формируемых представлений данных, позволяющего существенно повысить уровень гибкости ИС с настраиваемой КМД;

— разработку модели базы ФПД (БФПД);

— автоматизацию процедур формирования и обработки представлений данных из описаний объектов, хранящихся в БФПД;

— создание методики разработки информационных систем на основе ФПД;

— создание и внедрение в производство ИС, поддерживающей модель данных на основе разработанного метода хранения формируемых представлений данных.

Методы исследования. Научные положения, выводы и рекомендации обоснованы теоретически с помощью математических доказательств с использованием методов теории массового обслуживания, теории реляционных баз данных, теории множеств. При выполнении диссертации использовались: метод концептуального проектирования баз данных (Вольфенгаген В.Э.), теория Тенцера, теория объектов, методы типизации объектов данных, методы объектно-ориентированного программирования, методы формализованного представления систем (Волкова В.Н., Денисов A.A.), методы эргономического проектирования пользовательского интерфейса. Для исследования эффективности разработанного метода хранения сущностей и атрибутов было проведено имитационное моделирование на ПЭВМ, создана база формируемых представлений данных и автоматизированная информационная система мульти-приложений (АИСМП).

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обоснованы теоретически с помощью надежных методов исследования, а также подтверждается данными, полученными в результате экспериментальных исследований.

Научная новизна диссертационной работы состоит в разработке:

— математической модели, позволяющей количественно оценить уровень гибкости информационной системы;

— метода хранения формируемых представлений данных, позволяющего существенно повысить уровеньхибкости И С с настраиваемой КМД;

— модели базы ФПД;

— методов формирования и обработки представлений данных из описаний объектов, хранящихся в БФПД;

— методики разработки ИС на основе формируемых представлений данных.

Практическая ценность результатов работы заключается в:

— возможности модификации структуры данных АИС в кратчайшие сроки без привлечения специалистов;

— возможности применения разработанной модели для количественной оценки гибкости информационной системы;

— обеспечении экономии труда, затрачиваемого на прикладное программирование;

— снижении усилий, затрачиваемых на сопровождение БнД в составе АИС за счет упрощения внесения изменений при его модернизации, упрощения обучения новых пользователей;

— возможности внедрения в существующую ИС на основе изложенных методов и методик программных алгоритмов и модулей для увеличения гибкости системы и уменьшения стоимости ее сопровождения без привлечения новых аппаратных средств и программистов;

— возможности использования методики разработки, физической модели и диаграмм для ускорения и формализации процесса проектирования информационной системы на основе ФПД.

Реализация результатов работы. Результаты работы в целом, инструментальные средства, базы данных и отдельные компоненты использованы при построении АИС различного назначения в организациях Генерального штаба Министерства обороны РФ, в организационном управлении Генеральной прокуратуры РФ, на предприятиях ЗАО «Научно производственный центр информационных региональных систем», ООО «Ансер ПРО», Комитете по культурному наследию города Москвы, о чем свидетельствуют соответствующие акты внедрения, а также используются в учебном процессе кафедры «Персональные компьютеры и сети» МГУПИ при изучении дисциплины «Управление большими базами данных».

Апробация работы. Основные результаты работ были изложены на конференциях и семинарах: Научная конференция МГУПИ «Актуальные проблемы приборостроения, информатики и социально-экономических наук» - МГУПИ, 26 мая 2008 года, Международная научно-практическая Интернет-конференция «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития '2009» - Одесса, июнь 2008, Международная научно-практическая Интернет-конференция «Актуальные проблемы аппаратно-программного и информационного обеспечения науки, образования, культуры и бизнеса». МГУПИ, 25-26 ноября 2008 года, Московская государственная академия приборостроения и информатики, научных семинарах кафедры «Персональные компьютеры и сети» под руководством д.т.н., проф. Б. М. Михайлова, 22 октября 2009 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, из них 1 [1] в ведущем рецензируемом журнале, определяемом Высшей аттестационной комиссией.

Вклад автора в проведенное исследование.

Все результаты проведенного исследования получены автором самостоятельно.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из сокращений, введения, 4 глав, выводов, заключения, библиографии (80 наименований) и 9 приложений. Работа изложена на 136 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков и 43 таблицы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цель работы, а также задачи для ее достижения. Изложены основные идеи, показан вклад автора в проведенное исследование, степень новизны и практическая значимость результатов работы. Изложена структура диссертации и приведена краткая аннотация ее глав.

В первой главе описаны особенности проектирования БнД концептуальным методом. Приведен обзор современных методов проектирования ИС, в том числе базирующихся на методе концептуального проектирования. Подробно описаны различные методы хранения данных, позволяющих повысить уровень гибкости АИС. Проведен анализ современного состояния в области ИС с настраиваемой КМД.

В первом разделе рассмотрены современные методы проектирования АИС, этапы их жизненного цикла, дан анализ применения и тенденций развития.

Существуют общие подходы к созданию гибких ИС. Одним из таких методов является технология MDA (Model Driven Architecture - Управляемая моделью архитектура) и DSM (Domain Specific Modeling - Моделирование, определяемое предметной областью). Средства адаптации могут базироваться на использовании динамических языков

программирования, допускающих возможность переопределения структуры программ и данных, модернизации программ за счет изменения их компонентов, языков DSL (Domain-Specific Languages), которые разрабатываются для разнообразных ПрО. В конце первого раздела дается сравнительный анализ разработки с использованием GPL, DSL и ФПД (Рис. 1).

В следующем разделе приведен обзор различных методов хранения данных, позволяющих повысить уровень гибкости АИС, в том числе с настраиваемой КМД, таких как модель Тенцера (модель сущность-атрибут-значение), модель AxSystem ORC и др.

Выделен класс ИС, работающих с БнД, обеспечивающих высокий уровень гибкости на различных этапах их жизненного цикла. Особен- ложений с' иаюль30'вател, GPL, DSL ности рассматриваемого класса И С следующие: и ФПД

- БнД, с которым работают программы,

постоянно модифицируется и поддерживает ведение истории модификации как ее данных, так и ее структуры;

- интенсивность потока изменения системы больше интенсивности потока требований об этих изменениях;

- системы поддерживают незапланированные запросы к БнД и обеспечивают их соответствие пользовательским ограничениям;

- запросы к данным и изменения их структуры производятся не специалистами в этой области;

- математические методы, используемые для выполнения пользовательских задач, не являются зафиксированными, их набор и реализация может изменяться;

- указанные системы работают с БнД, который используется для решения не только выделенной, но и других задач.

Дан краткий обзор наиболее популярных ИС с настраиваемой КМД (Alpha Five, Dabble DB, QuickBase, FileMaker), приводятся основные технологии, применимые к ним и рассматриваются области их применения.

В заключение главы сформулирована постановка задачи диссертационной работы, а также определены основные направления исследования.

Во второй главе описана схема формирования гибкости ИС. Дано определение и классификация гибкости АИС. Приведена модель гибкости ИС и ее возможное применение. Разработан количественный метод оценки гибкости ИС.

На рисунке 2а представлена зависимость количества требований об изменении системы от срока эксплуатации ИС, не предусматривающей изменение ПрО. Изменение таких систем в соответствии с требованиями ПрО после периода разработки крайне сложно, поэтому количество требований о модификации системы возрастает в течение всего срока эксплуатации системы.

Задача

Создо»ие концептуально« иодоги

\7

Решение

Мйитдгьнчн работа

ПрОфИ WM14CVOB

7

< »|1

^ ПО (исходный код) ^

Описание предметной области

ПО (исполняемый код)

3

Рис. 1. - Сравнение оазоаботки паи-

а)

использование

Л

рсмя на обработку требований

V > тш

время между поступлением требований

~тт~

использование

1-й тип требований

разработка обработка требований

Рис. 2. Зависимость количества требований об изменении от срока эксплуатации ИС: а) не предусматривающей изменение IIрО; б) предусматривающей изменение ПрО; в) с настраиваемой концептуальной моделью данных;

Период эксплуатации системы, поддерживающей изменение ПрО, складывается из суммы времен между поступлением требований о модификации системы и суммы времен на их обработку (рис. 26). Очевидно, что для того, чтобы система могла поддерживать оперативное изменение предметной области, требования должны обрабатываться за минимально возможное время (v min).

В информационных системах с настраиваемой КМД обработка требований о модификации системы производится, не прибегая к услугам разработчиков, следовательно, существенно снижается время обработки требования (рис. 2в), что увеличивает время использования системы.

Как следует из определения, гибкость информационной системы - это способность изменять состояние или поведение системы в соответствии с изменяющимися требованиями со стороны ПрО. Существуют критические значения параметров системы, превышение которых ведет к ее качественной перестройке. Это состояние системы характеризует предел гибкости системы.

В реальных приложениях, сосуществуют два типа изменений: непрерывные и периодические. Обычно изменение АИС выполняется в реальном времени при дополнениях особенностей АИС из-за изменений в предметной области, критических отказах или существенных отклонений от требований технического задания. Другие незначительные требования к АИС, исправление мелких ошибок, добавление функционала для проектирования, разработки и поддержки АИС, а также контроля исполнения бизнес-процесса, не требуют незамедлительного внимания и поэтому обрабатываются периодически.

Д. Гебауер и Ф. Шобер рассматривают гибкость информационной системы как гибкость использования и гибкость изменения системы. В данной работе мы включаем в ее анализ гибкость проектирования и разработки, гибкость управления ИС.

Основываясь на стандартных схемах формирования требований, предложенных в литературе, мы полагаем, что "критические" требования, названные требованиями I типа, возникают непрерывно. К требованиям 11-го типа относятся "некритические" требования, возникающие в рамках периодического обслуживания (рис. 2в).

В качестве критерия гибкости информационной системы выбран коэффициент загрузки системы, равный отношению интенсивность потока требований Л к интенсивности потока обслуживания этих требований р.

Исходя из предположения, что потоки требований 11-го типа имеют Пуассонов-ский характер, построен граф состояний и переходов системы массового обслуживания (см. рис. 3).

Рис. 3. - Диаграмма интенсивностей переходов системы М/М/1/ю где, 50 - канал обслуживания свободен; - канал обслуживания занят, но очереди нет; - канал обслуживания занят, в очереди одно требование; , 1 - канал обслуживания занят, в очереди к требований; Я - интенсивность потока поступления в систему требований; р - интенсивность обслуживания требований.

В этом случае среднее время между соседними требованиями

* = 1/Л. (1)

Система уравнений Колмогорова для этой системы:

Я,Д') = -а+//)Л(/) + Мч(0+ж+,С), /> 1- (2)

Из уравнений локального баланса находим, что решение системы уравнений (2) задается формулой

= О, (3)

где коэффициент загрузки системы р определяется как отношение интенсивностей потока требований и потока изменений:

Р = -. (4)

М

Вероятность того, что в очереди нет ни одного требования:

(5)

Тогда с учетом (3) окончательное выражение дляр, принимает вид:

Л=(1-р)р',/>0. (6) Из решения системы уравнений (6) определяются основные параметры системы массового обслуживания:

• среднее число требований на обслуживании:

« = (7)

,«() м> \}-Р)

• среднее число длины очереди:

е=1«-1)л =о-/»¿у-!)/»■ =(¡77)-

• среднее время ожидания начала обслуживания:

и> = "\xdWix) = -а>'(0) = ———-, (9)

о ^О-Р)

• среднее время пребывания требования на обслуживании:

у = 1х4У(х) = -1р,(0) = \ч+~ =-!-. (10)

А //(1-Р)

Суммарная интенсивность входного потока требований II типа

Л/=а,+Я„+Я,„), (11)

где Хр, Хи, Х,„ - интенсивности потока требований соответственно от разработчиков, исполнителей и требований управленческого характера от руководителей предприятия.

Интенсивность потока требований Л(г) предполагается пропорциональной числу оставшихся в ТЗ требований т„ (г) (Рис. 2):

Д(г) = етв(г), (12)

где т0(т)=М-т(т), М —исходное число требований в ТЗ, т(т) — число требований, реализованных к моменту времени г, с — коэффициент, учитывающий уплотнение тестового времени по сравнению с временем реальной эксплуатации.

Если в процессе изменения ПО не появляются новые требования, то интенсивность реализации требований — будет равна интенсивности их возникновения:

с/т

d г

С учетом этого можно определить зависимость н;(г): т{т)=М^ 1-<Гсг].

(13)

(14)

Тогда

А(т)=спц (г) = сМ - сМ + сМе~ст = сМе~ ст. (15)

Интенсивность потока требований от разработчиков АИС может быть описана следующим образом:

ХР = 1!Л'-т>.,+ + +Хс»'„-'М<"',..'е '"'"' + Ц,ск1,.«ммг..,е "'* • Об)

(=[ }=\ (=1 1-1 »1=1

где Яг_;)/,(, Л'-ет.; > Лил — интенсивности потока требований разработчиков соответственно к /-му стороннему приложению, _/'-ой сторонней БД и к-ой поставляемой СУБД; с,,,. ,, Мпг ,, с&;г,„, Ма ,„ — параметры, определяющие интенсивность потока

требований разработчиков соответственно к I-му ПО и яг-ой БД, входящих в АИС; С учетом изложенного, модель адаптивности АИС:

¿л = +А.+4 = + ХЛ'-w,,- + YjK-ku + ÉcC/Î,„.

_<Ч'Г , «Y -cv , W

(17)

где с,;/.,, с ,„,_,, МПКЛ—параметры, определяющие интенсивность по-

тока требований соответственно пользователей к /-му ПО и руководителей к /-му ПО, входящих в АИС;

Тогда предел гибкости АИС с учетом (1)

1

tu =1 /Я„ =-

XÂw,,'i r ХЛ'-И'., +

—с

Л--И./ +ХСИ„.»А/ВД.....е

,Г+г M е С'"'"'Г+г

(18)

Изменения АИС появляются при поступлении некоторых требований, которые АИС не в состоянии обработать корректно. Таким образом, интенсивность потока «критических» изменений уменьшается по мере выполнения соответствующих требований при обновлении системы. Причем такие требования могут поступать сразу группами.

Такая система имеет характеристику М[Х]/М/]& с групповым поступлением тр е-бований.

Система уравнений Колмогорова для этой системы:

С р\1(1) = -Яр„(1) + №1(1),

у, (I) = -(Л + ц)р, (0 + р, (/)/,_, + №м (0; 1 > 1,

)то в группе будет ровн ланса(см.рисунок 4)

где / - вероятность того, что в группе будет ровно к требований. Уравнение локального баланса (см. рисунок 4)

(19)

(20)

Эс

Эо э, в, 1 1 1.

!

Рис. 4. Диаграмма интенсивности переходов системы А/^/Ш/оо где х " множество состояний ^ = {50,5'1,...,5',.}.

Случай а отражает ситуацию для состояния ¿'0, а случай б - для остальных состояний / > 1.

Вероятность того, что в очереди нет ни одного требования:

(21)

где р = 1р=— - коэффициент загрузки системы. М

Основные параметры системы массового обслуживания М[х'/М/1/со: • среднее число требований на обслуживании:

л, 1а'+1~

N =-р,

2(1 ~Р)

где /(21 - второй момент числа требований в группе {''

среднее число длимы очереди: Q = N-p,

среднее время ожидания начала обслуживания:

VI' = -со' (0) =

Г'+1

1 _

2///(1 - р) ц XI • среднее время пребывания требования на обслуживании: „„, - 1 /<!,+/ N

V = (0) = + — =-= —.

М 2р1(\-р) Л! Интенсивность потока требований 1-го типа:

»г.„ х, _с г

* II с

(24)

(25)

(26)

Модель гибкости АИС с учетом требований как 1-го (26), так и 11-го типа (17), можно представить в виде потока требований с интенсивностью:

*,-,»■ м *и _с г

сш„.»Мтг Ме +

I

, (27)

где Лц, — сум.марная интенсивность требований 1-го и 11-го типов. В заключение главы рассмотрено возможное применение описанной выше модели гибкости.

В третьей главе дано формальное описание метода хранения ФПД. Приведены основные положения БФПД. Подробно описана структура базы ФПД. Рассмотрено использование метода хранения ФПД для решения конкретной задачи.

Ключевым понятием в методе хранения ФПД является понятие метаданных. Метаданные (Л/) - описание сущности, однозначно его идентифицирующее, где отражаются как его статические, так и динамические характеристики. Па основании разработанной структуры метаданных предложены логическая и физическая модели данных их представления.

Основным объектом АИС является понятие процесса. Для его определения введены понятия модуля, задачи, функции, отчета, фрагмента, сущности и ее атрибутов. Для обеспечения возможности управления безопасностью введены понятия пользователя и группы пользователей.

Модулемр называется набор:

Р = (Т,ЕГ,М1„СР), (28)

где ре Р\ Т - множество решаемых модулем задач; Ег сТхТ - отношение иерархичности задач; М,, - метаданные модуля, С,, - множество групп пользователей модуля, ответственных за выполнение его задач, причем С с С; Задачей I называется набор:

/ = (/'-,Д,И/,,Л,5,Л/„С,}, (29)

где I б Т; Г - множество функций, необходимых для решения данной задачи; А, -множество атрибутов сущностей, входящих в представление, причем А, с А; IV, - множество условий отбора данных, причем с ¡V; к - множество отчетов, отнесенных к задаче; 5 - множество пользовательских настроек; М, - метаданные задачи, й, - множество групп исполнителей задачи, ответственных за ее выполнение, причем С, с С; Функцией/называется пара:

/={о,М/,0/), (30)

где /е^; о - элементарное действие, выполняемое системой и возвращающее определённый результат (добавление, удаление данных, поиск и т.д.); Мг - метаданные функции, С) - множество групп пользователей, имеющих доступ к функции, причем С,сС;

Отчетом по задаче г будем называть пространство:

г = (С,.,М,.,Сг}, (34)

где ге Я; Сг - множество фрагментов данных отчета, причем Сг с С; Мг - метаданные отчета, б, - множество групп пользователей отчета, причем С,, с С . Фрагментом данных с называется набор:

с = (Ас,РУе,МсА)< (36)

где се С; Ас - множество атрибутов фрагмента, причем Ас с А; И/с - множество условий отбора данных, причем 1УС с IV; Мс - метаданные фрагмента, С(. - множество групп пользователей фрагмента, причем С,, с С .

Пользовательской настройкой 5 называется пара:

¡={и,М>), (38)

где $е 5; и - пользователь, сохранивший настройку, причем ие1/\ М, - метаданные пользовательской настройки.

Сущность - это скорее логическое понятие, его главное назначение - предоставить уникальный идентификатор и набор атрибутов, по которым она будет отличаться. Атрибутом а сущности называется набор:

а = (ГС, 0. МД ТРЕ, Ма, 0„), (39)

где ае А, причем А - множество всех атрибутов системы; - множество полей БД, из которых состоит атрибут; Еп с /^х/^хГЛ - подмножество связей полей, 77? -тип связи; <9 - множество операторов получения атрибута (=#,<,<,>,>,+,-,*,/ и др.); МБ -множество методов БД для преобразования полей (унарные операторы, встроенные функции, пользовательские функции, агрегаты БД и т.д.); ТРЕ - множество типов редакторов соответствующего типа поля; М„ - метаданные атрибута, С„ - множество групп пользователей атрибута, причем б, сС; Полемназывается пара:

/5=(ГР,М,), (41)

где /¡е ^"5; ТР - множество типов полей системы; М!х - метаданные поля. Гоуппой пользователей g называется пара:

g=(u,M|:), (42)

■ множество пользовате-

(43)

(44)

^Процесс^

Т

где я е С, а С - множество всех групп пользователей; и лей группы, причем

и=(М,11,М„2,-,МШ),

Мц - метаданные группы пользователей.

Пользователь может быть членом различных групп:

31/(ке л... лае gn).

Процессом Ь называется пара:

Ь = (Р.М,), (45)

где Р - множество модулей, задействованных в выполнении процесса; Мь

данные БП. _

Для всех объектов информационной модели представлено табличное описание структуры метаданных и отношений с другими объектами. Отношения основных информационных объектов изображены на рисунке 5.

Описана методология формируемых представлений данных. Приведены основные принципы ФПД.

Рассмотрена модель взаимодействия БФПД с приложением, которое происходит в процессе перевода отображенной ПрО в описание базы данных - концептуальную схему. Приведены преимущества такого подхода.

Предложена структура базы формируемых представлений данных, включающая в себя метаданные приложений и модулей, задач и атрибутов задач, полей атрибутов, связей между ними, функций, фрагментов данных, отчетов, разграничений доступа, логического контроля данных и т.д.

мета-

Г

^ Модуль ^

с

Задача ^

-( Отчег )

—г—

^ Фрагмент^

Г^ГЧ.....

у>»6ора дан и ы у

I

(=) ^ Функция*^ *

Г—С П°пе )-------»(объект БД )

свя,м попчи ( Схема I

СЮ

(г РУ"ПЗ

^опцганщйл^

Рис. 5. Логическая модель данных БФПД

Предложены методы увеличения производительности сформированных представлений данных.

В заключение главы содержится пример решения конкретной задачи с помощью БФПД.

В четвертой главе описана АИСМП, реализованная для работы с БФПД. Предложена методика разработки ИС на основе метода ФПД. Предложены методы увеличения производительности отображения сформированных представлений данных. Описан процесс формирования фрагментов данных и подготовки отчетной информации в АИСМП. Интернационализация и интерактивная система помощи. Описан модуль администрирования БФПД и его возможности по настройке базы ФПД. Приведен сравнительный анализ уровня гибкости различных информационных систем с настраиваемой КМД.

В первом разделе главы приведено описание и классификация моделей метаданных АИСМП, предложена методика проектирования АИСМП, описаны использованные приемы и информационные технологии проектирования и разработки программного обеспечения. Общая структура предлагаемой методики разработки приведена на рис. 6.

Анализ предметной обласи

¿ле инфицирование интерфейсов для _задач

Проектирование модулей БФПД

Настройка метаданных БФПД, описывающих _ПрО_

Разработка У/сЬ-компононта

Разработка специфического пользовательского интерфейса

Создание характерных настроек

Дополнение системы безопасности

Расширение системы типизации

Разработка модулей БФПД

Добавление необходимых фрагментов данных

Разработка отчетной информации, характерной для данной предметной области

Дополнение системы экспорта/импорта данных

Подготовка руководстиэ лользооателя

Интернационализация

Отладка и тестирование

Рис. б. Структура предлагаемой методики разработки

Из методики видно, что этап разработки модулей БФПД является необязательным, т.е. при помощи средства разработки объектных моделей можно не только спроектировать, но и реализовать ИС, не прибегая к услугам разработчиков. Весь процесс разработки предполагает минимальное участие человеческого фактора, что обеспечивает надежность и низкие стоимостные показатели модификации программной системы.

Предложены методы формирования и обработки представлений данных из описаний объектов, хранящихся в БФПД для отображения в соответствующей модели АИСМП.

'«НИК |

данных

I ИСТО"'

ЗЭНМ 1

Модель

Отображение

Представление

Редактирование

Делегат

Табличное представление

<

Модель

I

Отображение

Рис. 7. Архитектура модель/представление 16

Приведена функционально-технологическая архитектура построения информационных систем на базе БФПД. Описаны компоненты, составляющие АИСМП.

Рассмотрены возможности по настройке АИСМП с помощью модуля администрирования БФПД (МАБФПД). В том числе возможности по разграничению доступа пользователей к объектам БФПД, а также возможности по администрированию групп пользователей, задач, атрибутов и методов их формирования и связей, функций, фрагментов данных, логических условий, отчетных форм документов и т.д. Отметим, что МАБФПД также построен на основе метода хранения ФПД и позволяет вести БМД о себе самом.

В заключение главы дан сравнительный анализ качественных и количественных характеристик гибкости различных АИС, в том числе АИСМП:

Количественно оценивается уровень гибкости различных автоматизированных информационных систем, используя модель гибкости, полученную во второй главе.

Рис. 8 Коэффициент загрузки различных АИС

где X - интенсивность потока требований от разработчиков, пользователей и руководителей о модификации системы, ¡л - интенсивность потока обработки этих требований, р - коэффициент загрузки системы.

Как видно из рисунка 8, для заданного диапазона интенсивности потока требований о модификации системы X ИС, разработанные на основе метода хранения данных САЗ не обеспечивают должный уровень интенсивности потока обработки этих требований /л, а значит такие ИС не смогут автоматизировать интенсивно меняющуюся ПрО. АИСМП же имеет низкий коэффициент загрузки системы за счет возможности в режиме реального времени оперативно изменять структуру данных, состояние или поведение системы.

В заключение диссертации сформулированы основные результаты и выводы работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В работе получены следующие результаты:

1. Разработан количественный метод оценки гибкости информационной системы на базе предложенной модели гибкости.

2. Разработан метод хранения формируемых представлений данных, позволяющей существенно повысить уровень гибкости информационной системы.

3. Разработана модель базы формируемых представлений данных.

4. Разработаны методы формирования и обработки представлений данных из описаний объектов, хранящихся в БФПД.

5. Предложена методика разработки информационных систем на основе формируемых представлений данных.

6. Реализована и внедрена в производство информационная система, поддерживающая модель данных на основе разработанного метода хранения формируемых представлений данных.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

Статьи в журналах, рекомендованных в ВАК

1. Целуйко Д.С. Модель оценки воздействия гибкости информационной системы на эффективность выполнения бизнес-процесса // Научно-технические ведомости СПбГПУ. № 1. - СПб.: СПбГПУ, 2010.

Публикации в других изданиях

2. Целуйко Д.С. Использование метода формируемых представлений данных (ФПД) для увеличения гибкости автоматизированных информационных систем // Международная научно-практическая Интернет-конференция «Актуальные проблемы аппаратно-программного и информационного обеспечения науки, образования, культуры и бизнеса». МГУПИ, 25-26 ноября 2008 года.

3. Целуйко Д.С. Метод хранения формируемых представлений данных // Научная конференция МГУПИ «Актуальные проблемы приборостроения, информатики и социально-экономических наук» - МГУПИ, 26 мая 2008 года.

4. Целуйко Д.С. Формирование гибкости АСУ // Международная научно-практическая Интернет-конференция «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития '2009» - Одесса, июнь 2008.

5. Целуйко Д.С. Приложения на основе метода хранения ФПД // Сборник трудов научной конференции "Актуальные проблемы приборостроения, информатики и социально-экономических наук, МГУПИ 2009".

6. Целуйко Д.С. Структура базы формируемых представлений данных // Сборник трудов научной конференции "Актуальные проблемы приборостроения, информатики и социально-экономических наук, МГУПИ 2009".

7. Целуйко Д.С. Метод хранения формируемых представлений данных // Сборник трудов научной конференции "Актуальные проблемы приборостроения, информатики и социально-экономических наук, МГУПИ 2009".

Авторские свидетельства, патенты, информационные карты и алгоритмы

8. Целуйко Д.С. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Система мульти-приложений». № 2010611894, 12.03.2010 г.

Заказ № 09-А/05/2011 Подписано в печать 04.05.2011 Тираж 100 экз. Усл. пл. 1.0

ООО "Цифровичок", тел. (495) 649-83-30 www.cfr.ru; е-пшИ:1п/о@с/г.ги

СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ГИБКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ (АИС).

1.1. ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЙ СОЗДАНИЯ ГИБКИХ АИС.

1.2. ОБЗОР МЕТОДОВ ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ, ПОЗВОЛЯЮЩИХ ПОВЫСИТЬ УРОВЕНЬ ГИБКОСТИ АИС.

1.3. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ АИС С НАСТРАИВАЕМОЙ КМД.

1.4. ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 2. ГИБКОСТЬ АИС.

2.1. СХЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ГИБКОСТИ АИС.

2.1.1. Гибкость разработки АИС.

2.1.2. Гибкость использования АИС.

2.1.3. Гибкость управления и контроля АИС.:.

2.1.4. Гибкость изменения и поддержки АИС (нормативная гибкость).

2.2. МОДЕЛЬ ГИБКОСТИ АИС.

2.2.1. Модель адаптивной гибкости.

2.2.2. Модель нормативной гибкости.

2.2.3. Применение модели гибкости.

ГЛАВА 3. НОВЫЙ МЕТОД ХРАНЕНИЯ ФОРМИРУЕМЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ДАННЫХ (ФПД).

3.1. ФОРМАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ МЕТОДА.

3.2. БАЗОВЫЕ ТЕЗИСЫ БФПД.

3.3. СТРУКТУРА БФПД.

3.4. РАСШИРЕНИЕ БФПД.

3.5. ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БФПД.

ГЛАВА 4. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА МУЛЬТИ-ПРИЛОЖЕНИЙ (АИСПМ).

4.1. СОЗДАНИЕ ГИБКИХ АИС, УПРАВЛЯЕМЫХ

МЕТАДАННЫМИ.

4.2. СТРУКТУРА ПРЕДЛАГАЕМОЙ МЕТОДИКИ РАЗРАБОТКИ

4.2.1. Реализация пользовательских презентационных моделей.

4.2.2. Интерактивная система помощи.

4.2.3. Интернационализация.

4.2.4. Формирование фрагментов данных в АИСМП.

4.3. МОДУЛЬ АДМИНИСТРИРОВАНИЯ БАЗЫ ФОРМИРУЕМЫХ

ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ДАННЫХ.

4.4. ФУНКЦИОНАЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АРХИТЕКТУРА

АИСМП.

4.5. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ УРОВНЯ ГИБКОСТИ АИС.

ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

Актуальность темы.

Ряд современных информационных систем, работающих с базами данных, таких, например, как электронные системы учета информации об объектах культурного наследия, требуют возможности оперативного изменения структуры хранимых данных. Процесс изменения структуры данных (добавление новой сущности, изменение перечня атрибутов, изменение типа атрибута и т.д.) в подобных системах является неотъемлемой частью жизненного цикла и служит для поддержания их актуальности.

Для реализации требований интенсивно меняющейся предметной области (ПрО) информационная система должна быть в состоянии обеспечить определенное количество изменений за короткий период времени, т.е. быть гибкой. Недостаточная гибкость может ограничить использование информационной системы, не позволяя пользоваться ею для решения определенных задач и создавая необходимость реализовывать специализированный функционал. Кроме того, недостаточная гибкость может уменьшить продолжительность жизни системы. Гибкость предотвращает перепроектирование системы для обеспечения изменений ПрО.

Изучением вопросов увеличения гибкости информационных систем и уменьшения затрат на их программирование и эксплуатацию занимаются следующие ученые: Р. Банкер, Ф. Бернштайн, Б. Боэм, Л. Бродский, Т. Бэрд, Д. Гебауер, Р. Доусинг, Н. Дункан, Д. Зенг, Л. Жао, С. Мельник, Е. Монтейро, С. Мукержи, К. Паттен, А. Савидис, Д. Тернер, О. Хансет, М. Хатлинг, Ф. Шобер и др.

Одной из основных проблем в области построения информационных систем, допускающих изменение структуры хранимых данных, является необходимость участия в модификации специально подготовленных работников или программистов. Возможность модификации структуры данных таких систем без продолжительного перепроектирования достигается использованием метода хранения данных, допускающего настройку концептуальной модели.

Значительный вклад в развитие информационных систем с настраиваемой концептуальной моделью данных (КМД) внесли следующие отечественные и зарубежные ученые: JL Бродский, В.Э. Вольфенгаген, А. Гаврилов, Д. Джонсон, С. Завозкин, А. Зуенко, Р. Игнатович, A.C. Клещев, Д. Кондраков, JI. Лядова, С. Мельник, Р. Морс, П. Надкарни, П. Олейник, В.А. Орлов, Е. Павлова, JI. Рейнгольд, Д. Рябко, А. Симановский, М. Стоунбрейкер, А. Тенцер, JI. Черняк, М. Шпаков и др.

Несмотря на интенсивные исследования в области информационных систем с настраиваемой КМД, научной проблемой остается низкий уровень гибкости их разработки, сопровождения, использования и управления.

Существующие методы хранения данных и построенные на них информационные системы с настраиваемой КМД не предоставляют возможность их оперативной модификации, что не обеспечивает должного уровня гибкости при интенсивном потоке требований о модификации системы в связи с изменением ПрО.

Использование нового метода хранения формируемых представлений данных (ФПД), их объектно-реляционное отображение и использование принципа модульности позволяют обеспечить: возможность оперативного изменения пользователем структуры данных системы в режиме реального времени без привлечения специалистов в области программирования и баз данных, полноценную информационно-справочную систему, прозрачность доступа к данным и настраиваемость интерфейса под нужды конкретного пользователя, а также информационную безопасность. Методология ФПД тесно связана с методологией концептуального метода проектирования баз данных, т.е. систематический подход к созданию, применению и управлению базами данных и метаданных.

Объект исследования.

Объектом исследования диссертационной работы являются информационные системы с настраиваемой концептуальной моделью данных в аспекте их гибкости при ограничениях, налагаемых особенностями и спецификой интенсивно меняющейся ПрО.

Под гибкостью информационной системы понимается ее способность изменять состояние или поведение системы в соответствии с изменяющимися требованиями со стороны ПрО (вводом/изменением понятий ПрО, ростом числа задач хранения и обработки информации, дополнением функционала и т.д.).

Концептуальная модель данных (КМД) — модель ПрО, состоящей из перечня взаимосвязанных понятий, используемых для описания этой области, вместе со свойствами и характеристиками, классификацией этих понятий, по типам, ситуациям, признакам в данной области и законов протекания процессов в ней. ИС с настраиваемой КМД— это ИС, дающие пользователю возможность изменения в режиме реального времени структуры данных, состояния или поведения системы без привлечения специалистов в области программирования и баз данных.

Под базой данных (БД) понимается структурированный организованный набор данных, описывающих характеристики какой-либо физической или виртуальной системы. Под базой метаданных (БМД) понимается структурированный организованный набор данных, описывающих особенности ПрО, для которой создается система, условия ее работы и характеристики бизнес-процессов и пользователей. Бизнес-процесс — это последовательность взаимосвязанных активностей или задач, которые приводят к созданию определенного продукта или услуги для потребителей. Банк данных (БнД) - это хранилище, способное осуществлять накопление и обработку наряду с фрагментами информации также фрагменты метаинформации. Модель сущность-атрибут-знаяение — модель представления данных, предполагающая хранение описания сущностей и их 7 атрибутов в БД, а также хранение значений атрибутов в одной общей таблице. Концептуальный метод проектирования банков данных (КМП) понимается как систематический подход к созданию, применению и управлению базами данных и метаданных, обеспечивающий учет изменений ПрО или ее представления, в том числе увеличения степени подробности или обобщения информации; управление базами данных и метаданных, включая совместное использование (интегрированное) объектов данных, объектов метаданных и программ, обеспечение полноты единого языка взаимодействия с такой совокупностью и возможности его расширения всеми имеющимися средствами вычислительной среды; унификацию представления данных, метаданных (в виде объектов данных и объектов метаданных) и языковых средств работы с ними в рамках общей вычислительной модели, допускающей ряд специализаций; обеспечение проектных процедур представления ПрО многоуровневой концептуализации путем установления связей объектов данных и объектов метаданных; поддержание возрастающего со временем многообразия данных, метаданных и языковых средств работы с ними [48]. Объектно-реляционное отображение (ОРО) - запись объектов программы в реляционную базу данных, отображение объекта и его представления в виде набора таблиц. Объектно-ориентированное программирование (ООП) — парадигма программирования, в которой основными концепциями являются понятия объектов и классов. Под информационной безопасностью понимается защищенность информации и поддерживающей ее инфраструктуры от любых случайных или злонамеренных воздействий, результатом которых может явиться нанесение ущерба самой информации, ее владельцам или поддерживающей инфраструктуре.

Целью работы является повышение гибкости разработки, сопровождения, использования и управления информационными системами с настраиваемой концептуальной моделью данных за счет разработки \ методов хранения, формирования и обработки представлений данных из описаний объектов БД.

Основные задачи исследования. Достижение поставленной цели предполагает решение следующих основных задач: анализ существующих методов хранения и обработки данных в современных информационных системах; разработку количественного метода оценки гибкости информационной системы на базе предложенной модели гибкости; разработку нового метода хранения формируемых представлений данных, позволяющего существенно повысить уровень гибкости разработки, сопровождения, использования и управления информационной системы ИС с настраиваемой КМД; разработку модели базы ФПД (БФПД); автоматизацию процедур формирования и обработки представлений данных из описаний объектов, хранящихся в БФПД; создание методики разработки ИС с настраиваемой КМД на основе формируемых представлений данных; создание и внедрение в производство информационной системы, с поддерживающей модель данных на основе разработанного метода хранения формируемых представлений данных.

Вклад автора в проведенное исследование.

Все результаты проведенного исследования получены автором самостоятельно.

Структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из сокращений, введения, 4 глав, выводов, заключения, библиографии (81 наименование) и 9 приложений. Работа изложена на 136 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков и 43 таблицы.

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цель работы, а также задачи для ее достижения. Изложены основные идеи, показан вклад автора в проведенное исследование, степень 9 новизны и практическая значимость результатов работы. Изложена структура диссертации и приведена краткая аннотация ее глав.

В первой главе описаны особенности проектирования банков данных концептуальным методом. Приведен обзор современных методов проектирования информационных систем, в том числе базирующихся на методе концептуального проектирования. Подробно описаны различные методы хранения данных, позволяющих повысить уровень гибкости АИС. Проведен анализ современного состояния в области ИС с настраиваемой КМД.

Во второй главе описана схема формирования гибкости информационных систем. Дано определение и классификация гибкости АИС. Приведена модель гибкости информационной системы и ее возможное применение. Разработан количественный метод оценки гибкости ИС.

В третьей главе дано формальное описание метода хранения формируемых представлений данных. Приведены основные положения БФПД. Подробно описана структура базы ФПД. Рассмотрено использование метода хранения ФПД для решения конкретной задачи.

В четвертой главе описана автоматизированная информационная система мульти-приложений (АИСМП), реализованная для работы с БФПД. Предложена методика разработки информационных систем на основе метода ФПД. Предложены методы увеличения производительности отображения сформированных представлений данных. Описан процесс формирования фрагментов данных и подготовки отчетной информации в АИСМП. Интернационализация и интерактивная система помощи. Описан модуль администрирования БФПД и его возможности по настройке базы ФПД. Приведен сравнительный анализ уровня гибкости различных информационных систем с настраиваемой КМД.

В заключение диссертации сформулированы основные результаты и выводы работы.

Научная новизна диссертационной работы состоит в разработке: математической модели, позволяющей количественно оценить уровень гибкости информационной системы; метода хранения формируемых представлений данных, позволяющего существенно повысить уровень гибкости разработки, сопровождения, использования и управления информационной системы с настраиваемой КМД; модели базы ФПД; методов формирования и обработки представлений данных из описаний объектов, хранящихся в БФПД; методики разработки ИС с настраиваемой КМД на основе формируемых представлений данных.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обоснованы теоретически с помощью надежных методов исследования, а также подтверждается данными, полученными в результате экспериментальных исследований.

Методы исследования. Научные положения, выводы и рекомендации обоснованы теоретически с помощью математических доказательств с использованием методов теории массового обслуживания, теории реляционных баз данных, теории множеств. При выполнении диссертации использовались: метод концептуального проектирования баз данных (Вольфенгаген В.Э.), теория Тенцера, теория объектов, методы типизации объектов данных, методы объектно-ориентированного программирования, методы формализованного представления систем (Волкова В.Н., Денисов A.A.), методы эргономического проектирования пользовательского интерфейса. Для исследования эффективности разработанного метода хранения сущностей и атрибутов было проведено имитационное моделирование на ПЭВМ, создана база формируемых представлений данных и автоматизированная информационная система мульти-приложений.

Апробация работы. Основные результаты работ были изложены на конференциях и семинарах: Научная конференция МГУПИ «Актуальные проблемы приборостроения, информатики и социально-экономических наук» - МГУПИ, 26 мая 2008 года, Международная научно-практическая Интернет-конференция «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития '2009» - Одесса, июнь 2008, Международная научно-практическая Интернетконференция «Актуальные проблемы аппаратно-программного и информационного обеспечения науки, образования, культуры и бизнеса». МГУПИ, 25-26 ноября 2008 года, Московская государственная академия приборостроения и информатики, научных семинарах кафедры «Персональные компьютеры и сети» под руководством д.т.н., проф. Б. М. Михайлова, 22 октября 2009 г.

Публикации по теме. Основные результаты диссертационной работы изложены в семи публикациях:

Статьи в журналах, рекомендованных в ВАК

1. Целуйко Д. С. Модель оценки воздействия гибкости информационной системы на эффективность выполнения бизнес-процесса // Научно-технические ведомости СПбГПУ. №1. - СПб.: СПбГПУ, 2010.

Публикации в других изданиях

2. Целуйко Д.С. Использование метода формируемых представлений данных (ФПД) для увеличения гибкости автоматизированных информационных систем //Международная научно-практическая Интернет-конференция «Актуальные проблемы аппаратно-программного и информационного обеспечения науки, образования, культуры и бизнеса». МГУПИ, 25-26 ноября 2008 года.

3. Целуйко Д.С. Метод хранения формируемых представлений данных // Научная конференция МГУПИ «Актуальные проблемы приборостроения, информатики и социально-экономических наук» -МГУПИ, 26 мая 2008 года.

4. Целуйко Д.С. Формирование гибкости АСУ // Международная научно-практическая Интернет-конференция «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития '2009» -Одесса, июнь 2008.

5. Целуйко Д.С. Приложения на основе метода хранения ФПД // Сборник трудов научной конференции "Актуальные проблемы приборостроения, информатики и социально-экономических наук, МГУПИ 2009".

6. Целуйко Д.С. Структура базы формируемых представлений данных // Сборник трудов научной конференции "Актуальные проблемы приборостроения, информатики и социально-экономических наук, МГУПИ 2009".

7. Целуйко Д.С. Метод хранения формируемых представлений данных // Сборник трудов научной конференции "Актуальные проблемы приборостроения, информатики и социально-экономических наук, МГУПИ 2009".

Авторские свидетельства, патенты, информационные карты и алгоритмы

Целуйко Д.С. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Система мульти-приложений». № 2010611894, 12.03.2010 г.

Реализация результатов работы. Результаты работы в целом, инструментальные средства, базы данных и отдельные компоненты использованы при построении АИС различного назначения в организациях Генерального штаба Министерства обороны Российской Федерации, в организационном управлении Генеральной прокуратуры РФ, на предприятиях ЗАО «Научно производственный центр информационных региональных систем», ООО «Ансер ПРО», Комитете по культурному наследию города Москвы, о чем свидетельствуют соответствующие акты внедрения, а также используются в учебном процессе кафедры «Персональные компьютеры и сети» МГУПИ при изучении дисциплины «Управление большими базами данных».

Практическая ценность результатов работы заключается в:

- возможности модификации структуры данных АИС в кратчайшие сроки без привлечения специалистов;

- возможности применения разработанной модели для количественной оценки гибкости информационной системы;

- обеспечении экономии труда, затрачиваемого на прикладное программирование;

- снижении усилий, затрачиваемых на сопровождение БнД в составе АИС за счет упрощения внесения изменений при его модернизации, упрощения обучения новых пользователей;

- возможности внедрения в существующую информационную систему на основе изложенных методов и методик программных алгоритмов и модулей для увеличения гибкости системы и уменьшения стоимости ее сопровождения без привлечения новых аппаратных средств и программистов;

- возможности использования методики разработки, физической модели и диаграмм для ускорения и формализации процесса проектирования информационной системы на основе ФПД.

Выводы и результаты работы

Работа посвящена проблеме повышения уровня гибкости разработки, сопровождения, использования и управления информационных систем за счет использования метода формируемых представлений данных и методов их объектно-реляционного отображения. Обобщая результаты проведенных исследований, можно сделать следующие выводы.

1. Разработан количественный метод оценки гибкости ИС, основанный на ее рассмотрении с позиции системы массового обслуживания, в которую поступают требования о модификации системы от разработчиков, пользователей и руководителей.

2. Разработан новый метод хранения формируемых представлений данных, их объектно-реляционное отображение, позволяющие за счет возможности фрагментации данных и хранения как общесистемных, так и пользовательских параметров в БМД существенно повысить уровень гибкости разработки, сопровождения, использования и управления ИС с настраиваемой КМД.

3. На основе разработанного метода хранения данных создана модель базы формируемых представлений данных.

4. Разработаны методы формирования и обработки представлений данных из описаний объектов, хранящихся в БФПД.

5. Предложена методика разработки ИС на основе формируемых представлений данных, основывающаяся на настройке концептуальной модели данных, а также специфицировании интерфейсов для задач и отличающаяся отсутствием обязательной стадии разработки модулей БФПД с помощью квалифицированного персонала.

6. Реализована и внедрена в производство информационная система, поддерживающая модель данных на основе разработанного метода хранения формируемых представлений данных.

1. Adán I., Resing J. Queueing Theory. Department of Mathematics and Computing Science Eindhoven University of Technology. The Netherlands. February 2002. 180 p.

2. Alpha Five. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.alphasoftware.com/.

3. Ambler S.W. Agile Database Techniques—Effective Strategies for the Agile Soft-ware, John Wiley & Sons, 2003, 373p.

4. Banker R., Data S., Kemerer C., and Zweig D. "Software Complexity and Maintenance Costs," Communications of the ACM, Vol. 36, No. 11, 1993.

5. Boehm B. "Software Engineering Economics," Pretice Hall, 1981.

6. Byrd, T.A., and Turner, D.E. (2000) "Measuring the flexibility of information technology infrastructure: Exploratory analysis of a construct," Journal of Management Information Systems 17(1), 167-208.

7. Chan T., Chung S., and Ho T. "An Economic Model to Estimate Software Rewriting and Replacement Times," IEEE Trans. On Software Engineering, Vol. 22, No. 8, August 1996.

8. Cook St. Domain-Specific Modeling and Model Driven Architecture // MDA Journal, January 2004. Pp. 2-10.

9. Dabble DB. Электронный ресурс. Режим доступа: http://dabbledb.com/.

10. Dowsing R. D. Flexibility and the Technology of Computer-Aided Assessment. School of Information Systems, University of East Anglia. UK. ASCILITE '98.

11. Duncan N.B. (1995) "Capturing flexibility of information technology infrastructure: A study of resource characteristics and their measure," Journal of Management Information Systems 12 (2), 37-57.

12. Eden H. Amnon, Mens T. "Measuring Software Flexibility." London, UK: The Institution of Engineering and Technology. IEE Software, Vol. 153, No. 3 (Jun. 2006), pp. 113-126.

13. Erdil K, Finn E., Keating K., Meattle J., Park S., Yoon D. Software Maintenance As Part of the Software Life Cycle. Comp 180: Software Engineering. 2003.49 p.

14. FileMaker. Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.filemaker.com/.

15. Gebauer J., Schober F. Information system flexibility and the cost efficiency of business processes. Forthcoming in the Journal of the Association for Information Systems. 2005. 34 p.

16. Gebauer J., F. Schober (2006) "Information System Flexibility and the Cost Efficiency of Business Processes," Journal of the AIS, 7 (3), pp. 122-147.

17. Gebauer J., F. Lee (2007) "Enterprise System Flexibility and Implementation Strategies: Aligning Theory with Evidence from a Case Study," Information Systems Management, 25, pp. 71-82.

18. Gebauer J. and F. Schober (2008). How Much to Spend on Flexibility? Determining the Value of Information System Flexibility. 23 p.

19. Hanseth O., Monteiro E. and Hatling M. (1996) "Developing information infrastructure: The tension between standardization and flexibility," Science, Technology, and Human Values, 11(4), 407-426.

20. Intuit QuickBase. Электронный ресурс. Режим доступа: http://quickbase.intuit.com/.

21. ISO 15836:2009. Information and documentation — The Dublin Core metadata element set. 2009.

22. Laird L. M., Brennan M. C. Software Measurement and Estimation: A Practical Approach. A John Wiley & Sons, Inc., Publication, 2006. 276 p.

23. Liu H. H. Applying Queuing Theory to Optimizing the Performance of Enterprise Software Applications. BMC Software. Computer Measurement Group; USA. 1997. pages 457-468.

24. Mookerjee V., Tan Y. "Optimal Software Maintenance and Replacement Policies," Proceedings of Ninth Workshop on Information Technologies and Systems, 1999, December.

25. Patten K., Fjermestad J., Whitworth В., Mahinda E. Leading IT Flexibility: Anticipation, Agility and Adaptability. Eleventh Americas Conference on Information Systems, Omaha, NE, USA August 11th-14th 2005.

26. Prakash Nadkarni MD. An Introduction to Entity-Attribute-Value Design for Generic Clinical Study Data Management Systems, National GCRC Meeting, Baltimore, MD, April 13, 2002.

27. Prakash Nadkarni MD. The EAV/CR Physical Data Model for Heterogeneous Scientific Databases Human Brain Project Annual Meeting, NIH, Jun 5,1999.

28. Pujawan I.N. Assessing supply chain flexibility: a conceptual framework and case study. Integrated Supply Management, Vol. 1, No. 1, 2004.

29. Spoor E.R.K., Boogaard M. Information Systems Flexibility: A Conceptual Framework. Universiteit Amsterdam (Dec. 1993).

30. The Architecture of Choice for a Changing World. 2009 Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.omg.org/mda/.

31. Vanmarcke L. Lieven. Defining flexibility for information systems. Massachusetts Institute of Technology (May 1988).

32. Weibel S., Kunze J., Lagoze C., Wolf M. Dublin Core Metadata for Resource Discovery. Network Working Group 1998.

33. Zeng D. Daniel, Zhao J. Leon. Achieving Software Flexibility via Intelligent Workflow Techniques. University of Arizona, Tucson, AZ. Proceedings of the 35th Hawaii International Conference on System Sciences 2002.

34. Авсиевич A.B., Авсиевич E.H. Теория массового обслуживания. Потоки требований, системы массового обслуживания. Методические указания и контрольные задания. Самара 2004. 24 с.

35. Базы данных для всех. PC Magazine/RE 2003 / Апрель. Электронный ресурс. Режим доступа: http://ivww.pcmag.ru/issues/sub detail.php?ID=6944&SUB PAGE=1.

36. Белый M. дтн, проф. Приходько В. ктн, доц. "К вопросу о гибкости организаций органического типа". Ульяновский государственный технический университет. 8 с.

37. Бидер И. Практически ориентированная концептуальная модель OLAP. TDAN.com. Апрель 2002. 12 с.

38. Бланшет Ж. Саммерфилд M. Qt4: Программирование GUI на С++. КУДИЦ-ПРЕСС. М. 2007.

39. Бочаров П.П., Печинкин A.B. Теория массового обслуживания. — М.: РУДН, 1995. — С. 530.

40. Брейман А.Д. Математическое и программное обеспечение адаптивных систем персональных баз данных. Московский государственный университет приборостроения и информатики. М. 2007.

41. Бродский JL «Критерии выбора информационной системы для автоматизации бюджетирования». Опубликовано в журнале «Финансовый директор», №12, декабрь 2007.

42. Вольфенгаген В.Э. "Концептуальный метод проектирования банков данных". Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М: Учебно-консультационный центр "ЮрИнфоР" 1998-2001.-430 с.

43. Гаврилов А. Павлова Е. DSL Tools for Model-Driven Development. SEC(R) 2006.

44. Гринфилд Д., Шорт К., Кук С., Кент С., Крупи Д. Фабрики разработки программ: потоковая сборка типовых приложений, моделирование, структуры и инструменты. ДИАЛЕКТИКА. М. 2007. 592 с.

45. Гурьянов В. И., "Многоагентная модель среды поддержки программного продукта для систем со слоистой архитектурой", УБС, 22 (2008), 101-118.

46. Джонсон Д.: Концептуальная модель — первый важный шаг в проектировании пользовательского интерфейса. 2008 г. 5 с.

47. Змеев O.A., Моисеев А.Н. Сравнительный анализ некоторых методов O-R-преобразования. Вестник Томского государственного университета № 280. Декабрь 2003. 263-272.

48. Зыков C.B. Технология разработки корпоративных программных комплексов — от моделей к внедрениям // Безопасность информационных технологий, 2008. № №1. С. с.87—90.

49. Каган Б.М., Мкртумян И.Б. Основы эксплуатации ЭВМ. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 432с. :ил.

50. Клейнрок JI. Теория массового обслуживания. — М.: Машиностроение, 1979. — С. 432.

51. Кондраков Д.Ю., Игнатович Р.В. Объектно-ориентированная модель учётных баз данных. Сборник научных трудов СевКавГТУ. Серия "Экономические науки" № 1. 2000.

52. Лаврищева Е.М. , Петрухин В.А. Методы и средства инженерии программного обеспечения. Учебное пособие. МФТИ. -М. 2006. 304 с.

53. Лаврусь O.E. Миронов Ф.С. Теория массового обслуживания. Методические указания. Самара 2002. 40 с.

54. Меламед А. Я. Методы оценки трудоемкости разработки программного обеспечения корпоративных информационных систем.

55. Московский государственный институт электроники и математики. М. 2006 г.

56. Олейник П.П., к.т.н. Один из подходов к организации объектной системы на основе реляционной СУБД. 2008 г. 5 с.

57. Орлов В.А., Клещев A.C. Компьютерные банки знаний. Многоцелевой банк знаний. Информационные технологии, №2. 2006.

58. Орлов В.А., Клещев A.C. Компьютерные банки знаний. Универсальный подход к решению проблемы редактирования информации. Информационные технологии, №5. 2006.

59. Папа Д. Точки данных. Разработка сущностной модели данных. MSDN. 2008 г. 11 с.

60. Письменный А. База данных эпохи Web 2.0. Журнал «Компьютерра». 2007.

61. Плоткин Б.И. Универсальная алгебра., алгебраическая логика и базы данных. М. "Наука". Главная редакция физико-математической литературы. 1991. 449 с.

62. Рейнгольд JL Унификация данных в автоматизированных информационных системах. Владимирский Гос. Университет. 2004. 6 с.

63. Рыжиков Ю.И. Теория очередей и управление запасами. Учебное пособие для ВУЗов. СПб: Питер, 2001.-384 с.

64. Рябко Д.М. Подход к реализации среды разработки для DSL. Проблеми програмування. 2007. № 4.

65. Симановский A.A. Согласованные эволюционные трансформации взаимозависимых слабоструктурированных и реляционных схем. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. СПГУ. 2007.

66. Тенцер А.Н. База данных хранилище объектов. КомпьютерПресс 8'2001 г. 14 с.

67. Флауер M. Архитектура корпоративных программных приложений, Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2004. - 544 е.: ил. - Парал. тит. англ.

68. Хемди A. Taxa Глава 17. Системы массового обслуживания // Введение в исследование операций = Operations Research: An Introduction. — 7-е изд. — M.: «Вильяме», 2007. — С. 629-697. — ISBN 0-13-032374-8.

69. Хинчин А .Я. Работы по математической теории массового обслуживания. Под ред. В.В. Гнеденко. М.: Государственное издательство физико-математической литературы. 1963. 237 с.

70. Чернова JI. В. Разработка методов и средств автоматизации процесса подготовки метаданных в полнотекстовых информационных системах. Дипломный проект. РГГУ. 2009.

71. Черняк JI. Адаптивность и адаптируемость. «Открытые системы», № 2, 2004. 9 с.

72. Шинкаренко В.И. Временная оценка операций обработки структурированных данных с учетом конвейеризации и кэширования. Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта им. академика В. Лазаряна. Проблеми програмування. 2006. № 23.

73. Шлее M. Qt4.5. Профессиональное программирование на С++. СПб. «БХВ-Петербург». 2010.