автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Математическое моделирование и технологии интеграции данных в учетных информационных системах

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ, ПРИНЦИПЫ И ТЕХНОЛОГИИ ИНТЕГРАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ И СИСТЕМ

1.1. Концепция интеграции информационных ресурсов и систем

1.2. Основные подходы интеграции информационных ресурсов

1.3. Классификация методов и подходов интеграции данных

1.4. Общие принципы моделирования

1.5. Классификация основных понятий учетных информационных систем

ГЛАВА 2. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ИНТЕГРАЦИИ ДАННЫХ

2.1. Описание модели интеграции данных

2.2. Семантические зависимости

2.3. Определение степени зависимости между информационными системами

2.4. Объектная модель учетных информационных систем

2.5. Представление элементов модели

ГЛАВА 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕГРИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЫ НА ПРИМЕРЕ

ДЕПАРТАМЕНТА ИМУЩЕСТВЕННЫХ ОТНОШЕНИЙ ATO

3.1. Информационная инфраструктура Департамента имущественных отношений ATO

3.2. Формирование информационных объектов

3.3. Многоуровневые объектные схемы в УИС

3.4. Создание информационного банка данных

3.5. Проектирование интегрированной информационной среды

3.6. Этапы программной реализации интеграции данных

Информатизация территориального управления является одним из ведущих направлений информатизации государственных и муниципальных административных органов. Отдавая предпочтение первостепенным задачам разграничения полномочий федерального, регионального управления и местного самоуправления, эффективным экономическим механизмам их конкретной реализации, следует отметить, что своевременная и качественная информационная поддержка этих процессов - залог успешного решения проблемы в целом при рациональном их использовании.

На федеральном и на региональном и муниципальном уровнях создавались и продолжают создаваться локальные автоматизированные информационные системы, не ориентированные на взаимодействие. Каждая из таких систем, применяющая свои стандарты описания и представления данных, как правило, представляет собой сложный комплекс, который включает в себя продукты и технологии от разных производителей, использует различные форматы данных. При этом с одной стороны, информация об объектах зачастую дублируется и не всегда актуальна, что приводит к ее противоречивости и неполноте. С другой стороны, для поддержки принятия решений в области комплексного управления возникает необходимость получения результатов на основе всех данных, собираемых и обрабатываемых различными структурами.

Помимо прямой задачи получения интегрированных данных существует и обратная задача: есть входной управляющий документ, который определяет необходимость изменения некоторой информации в разных системах. Проблема заключается в обеспечении целостности всей совокупности данных.

Существуют различные подходы к решению указанных задач. В работах зарубежных и отечественных авторов (К.А.Лисянский, А.Г.Назаров, А.А.Сухобоков, С.А.Хабаров, Л.Черняк, Ф.Бруссар, Б.Голд-Бернштейн, С.Крэггс, М.Кубок, Дж.Мэдден, Т.Мэттьюс, Дж.Тейлор) [10-14, 69, 84, 85, 96] предлагаются различные способы формирования интегрированной информационной среды: от создания систем на основе единой структуры данных до использования больших хранилищ данных, а также универсальной платформы бизнес-интеграции, которая объединила бы разрозненные технологии в едином продукте, позволяющем решить задачи интеграции корпоративных приложений. Представляется перспективным подход к серверным мощностям, устройствам хранения, настольным сервисам и приложениям как к универсальным ресурсам. Для решения отдельных задач интеграции используются системы гарантированной доставки сообщений, интеграционные брокеры, средства моделирования бизнес-процессов, серверы приложений, портальные системы, средства бизнес-аналитики. Но при таком подходе возрастает сложность проекта - слишком много различных инструментальных средств придется использовать при разработке, а после внедрения нужно будет еще и поддерживать отдельные компоненты интеграционного решения. Из-за этой сложности множество проектов интеграции не достигли всех своих целей.

Тем не менее, единый подход к реализации процесса интеграции данных отсутствует, что делает актуальным построение и исследование моделей, позволяющих анализировать межсистемные связи, а также разработку принципов и методов интеграции, в которых поддерживается согласованное изменение данных и получение интегрированной информации.

Цель работы

Разработка принципов, моделей и технологий интеграции данных в учетных информационных системах (УИС), позволяющих обеспечить целостность, корректность и согласованность информации, и апробация предложенного подхода в рамках программной реализации.

Основные задачи работы

• анализ существующих принципов и технологий интеграции данных;

• систематизация и классификация основных понятий УИС;

• построение и исследование моделей интеграции данных, определяющих интегрированную систему полного учета объектов;

• создание концептуальной объектной модели для исследования, построения и интеграции данных из учетных информационных систем;

• разработка на базе предложенной модели технологии интеграции данных;

• программная реализация принципов, моделей и технологий интеграции данных.

Методы исследования

При решении поставленных задач использовались методы теории графов, теории множеств, теории баз данных, объектно-ориентированные методы анализа и проектирования УИС.

Научная новизна и теоретическая значимость

• уточнен понятийный аппарат — систематизация и раскрытие содержания основных понятий УИС;

• предложена модель интеграции данных, позволяющая анализировать межсистемные связи, зависимости и закономерности, возникающие между информационными объектами и системами;

• на основе построенной модели разработаны принципы и методы интеграции, поддерживающие согласованное изменение данных и получение интегрированной информации;

• предложена объектная модель для построения и интеграции данных в учетных информационных системах.

Практическая ценность работы

На основе предложенной модели информационного пространства разработана технология, которая позволяет обеспечить целостность, корректность и согласованность информации при организации доступа к интегрированным данным. Результаты исследований обобщены и реализованы в проектах многофункциональных автоматизированных систем для ведения соответствующих УИС в Центре мониторинга качества образования Тюменской области, в филиале ТюмГУ (г. Нягань), в Департаменте имущественных отношений Администрации Тюменской области. Апробация работы

Основные результаты докладывались на научно-технических советах Департамента имущественных отношений Администрации Тюменской области (2001-2005 гг.), на Международных научных конференциях: ММТТ-2000 (Санкт-Петербург, 2000), ММТТ-18 (Казань, 2005), на Межвузовской электронной научно-технической конференции «Управляющие и вычислительные системы. Новые технологии» (Вологда, 2000, 2001), на научно-методических семинарах Факультета математики и компьютерных наук и кафедры программного обеспечения Тюменского государственного университета (20002005 гг.).

Работа поддержана грантом № 75-12 (подпрограмма 301, раздел 301.5) «Разработка проекта программы развития единой образовательной информационной среды Тюменской области», 2001 год.

На защиту выносятся

• модель интеграции данных, позволяющая анализировать межсистемные связи УИС;

• концептуальная объектная модель для исследования, построения и интеграции УИС;

• принципы интеграции учетных информационных систем на основе использования ХМЬ-технологии;

• проблемно-ориентированная программная реализация интеграции данных на основе предложенных моделей.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 10 работ.

Структура и объем работы: текст диссертации состоит из введения, 3 глав, заключения, содержит 130 страниц, в том числе 37 рисунков и 7 таблиц. К тексту прилагается список литературы из 99 наименований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При выполнении диссертационной работы были получены следующие результаты:

1. Проанализированы существующие принципы и технологии интеграции данных, исследованы применяемые в настоящее время методы и подходы интеграции данных информационных систем, показана актуальность формирования интегрированной информационной среды. Как показывает проведенное исследование, в настоящее время проблема интеграции привлекает внимание и управленцев предприятий, и разработчиков программ и программного обеспечения. Одних интересует получение необходимой информации за короткий промежуток времени и с наименьшими затратами, других - создание универсальных инструментальных программных средств, позволяющих интегрировать информационные ресурсы и системы. Универсального решения консолидации данных не существует, при выборе подхода надо учитывать несколько аспектов: стратегию, организационную структуру предприятия, технический опыт, наличие финансовых средств.

2. В рамках уточнения понятийного аппарата систематизировано, раскрыто содержание основных понятий учетных информационных систем: учетная информация, объект учета, единое информационное пространство, выделяются составляющие УИС, строится функциональная цепочка УИС.

3. Построена математическая модель интегрированной системы учета информационных объектов, являющаяся интеграционным центром представления информации из систем в едином информационном пространстве и эквивалентно представляющая внутренние особенности и межсистемные связи между объектами и системами. Для информационных объектов, входящих в системы, определены типы зависимостей, которые позволяют проверить наличие или отсутствие нарушения связей с предоставлением механизма корректировки зависимых информационных объектов. При добавлении нового объекта в систему без потери целостности, корректности и доступности всей информации пространства предложен способ оценивая степени зависимости между информационными системами.

4. Разработана многоуровневая объектная модель интеграции учетных информационных систем для основных и вспомогательных классов объектов, с определением характеристик.

5. Рассмотрены основные принципы создания информационного банка данных и карты соответствия данных, в которой отмечены схемы размещения данных в подсистемах единого пространства и учитываются семантические зависимости между информационными объектами и системами.

6. Приведена проблемно-ориентированная программная реализация интеграции данных на основе предложенных моделей. Подробно описывается информационная инфраструктура Департамента имущественных отношений ATO, для которой определяются многоуровневые объектные схемы, включающие в себя классы информационных объектов и расширяющиеся в зависимости от специфики предметной области. Функционирование интегрированной информационной среды производится в нотации методологии функционального моделирования, в которой выделены основные процессы и подпроцессы.

Результаты исследований обобщены и реализованы в проектах многофункциональных автоматизированных систем для ведения соответствующих учетных информационных систем в информационном отделе Центра мониторинга качества образования Тюменской области, в учебной части филиала ТюмГУ (г. Нягань), в Департаменте имущественных отношений Администрации Тюменской области.

1. Arango G., Prieto-Diaz R. Introduction and overview: Domain analysis concepts and research directions. Los Alamitos, CA: IE Computer Society Press, 1991. — p. 9-26.

2. Canonical XML. Version 1.0. W3C Recommendation. 15 March 2001. http://www.w3/org/TR/2001/REC-xml-c 14n-20010319/.

3. Coad P., Yourdon E. Object-Oriented Analysis. New-York: Yourdon Press, 1994.

4. Codd E.F. A relational model for lage shared data banks // Comm. ACM. 1970.13:6 pp.377-387.

5. Cooper R.R, Kaplan R.S. The promise and peril - of integrated cost systems. -Harvard Business Review, 1996.

6. Hammer M and Champy J. Reengineering the Corporation: A Manifesto for Business Revolution. NY, New York: HarperCollins Business, 1993.

7. Inmon W. H. Building the Data Warehouse (Second Edition). NY, New York: John Wiley & Sons. - 1993.

8. Inmon W. H. The data warehouse and data mining. Communication of the ACM 39 (11).-1996. p. 49-50.

9. Intersoft Lab. Интеграция корпоративной информации: новое направление. http://www.iso.ru/journal/articles/362.html.

10. Intersoft Lab. Консолидация аналитических данных. http://www.iso.ru/journal/articles/361.html.

11. Intersoft Lab. Обоснование необходимости хранилища данных. http://www.getinfo.ru/get.html?did=237.

12. Intersoft Lab. Совместное использование учетных систем и технологии OLAP. http://www.iso.ru/journal/articles/248.html.

13. Intersoft Lab. Стратегии консолидации разрозненных аналитических данных и приложений, http://www.iso.ru/journal/articles/353.html.

14. Intersoft Lab. Экономическая эффективность проектов по консолидации аналитических структур, http://www.iso.ru/journal/articles/362.html.

15. Rumbaugh J., Blaha M., Premerlani W., Eddy F., Larensen W. Object-Oriented Modeling and Design. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1999.

16. SAP Net Weaver. Открытая платформа для интеграции и поддержки приложений. http ://www.gazintech.ru/site/sapep.htm.

17. Skonnard A., Laskey В. BizTalk Server 2000: Architecture and Tools for Trading < Partner Integration, http://msdn.microsoft.com/issues/0500/biztalk/biztalk.asp.

18. Арсеньев Б.П., Яковлев С.А. Интеграция распределенных баз данных.i

19. СПб.: Издательство «Лань», 2001.-464 с.

20. Белоусов А. И., Ткачев С. Б. Дискретная математика М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.-744 с.

21. Бочков И. Стандарты и технологии системного взаимодействия //Журнал для ИТ профессионалов «Открытые системы». 2002. - № 11. - С. 49-52.

22. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование: с примерами приложений. СПб: "Издательство Бином", 1998. - 560 с.

23. Валиков А.Н. Технология XSLT. СПб.: БХВ-Петербург, 2002. - 355 с.

24. Ванг Ш. Объектно-ориентированный анализ. Информационные технологии в бизнесе / Под ред. М. Желены. СПб: Питер, 2002. - С. 719-739.

25. Вендров A.M. Практикум по проектированию программного обеспечения экономических информационных систем. М.: Финансы и статистика, 2002. -240 с.

26. Верещагин Н.К., Шень А. Начала теории множеств М.: МЦНМО, 1999. -127 с.

27. Веселов В., Долженков А. XML и технологии баз данных. http://www.osp.ru/os/2001/02/.

28. Воробьева М. С. Автоматизация процесса приема, обработки и комплексной проверки данных. Управляющие и вычислительные системы. Новые технологии: Материалы межвузовской электронной научно-технической конференции. Вологда: ВоГТУ, 2001. - С. 6-7.f >

29. Воробьева М. С. Объектно-ориентированный подход моделирования технологических схем кадастра. ММТТ-2000: Сб. трудов Международной научной конференции. Санкт-Петербург, 2000. С. 112-113.

30. Воробьева М. С. Особенности проектирования информационной системыучета имущества. Компьютерные технологии. Сб.трудов V РеспубликанскойIнаучно-технической конференции. Екатеринбург: УрГГА, 2000. С. 94-95.

31. Воробьева М. С., Каданцев М.В. Технология организации резервного копирования служебной информации. ММТТ-18: Сб. трудов XVIII Международной научной конференции. Казань: Изд-во Казанского ГТУ, 2005. - С. 175177.

32. Громов Г.Р. Очерки информационной технологии М.: ИнформАрт, 1992. -336 с.

33. Галиева Р. Субъекты и объекты земельных прав // Российская юстиция. -2002. № Ю.-С. 27-29.

34. Гамма Э, Хелм Р., Джонсон Р., Влиссидес Дж. Приемы объектно-ориентированного проектирования. Патенты проектирования. СПб.: Питер, 2001.-368 с.

35. Гладкий В.И. Кадастровые работы в городах. — Новосибирск: Наука. Сиб. Предприятие РАН, 1998.-281 с.

36. Горбань A.A. Сравнительный анализ интеграционных платформ. http://integration.ibs.ru/content/231/article.asp.

37. Дубова Н. Хранилища данных: устройство и назначение // Журнал для ИТ-профессионалов «Открытые системы». 2002. - № 3. - С. 65-70.

38. Еом С.Б. Хранилища данных. Информационные технологии в бизнесе / Под ред. М. Желены. СПб: Питер, 2002. - С. 619-628.

39. Желудкова О.В. Построение оптимальной модели комплексного муниципального кадастра // Межвузовский тематический сборник. Математическое и информационное моделирование. Тюмень: Изд-во Вектор-Бук, 2003. С. 54-59.

40. Желудкова О.В., Захаров A.A. Интеграция информационных муниципальных ресурсов. // Информационные технологии и решения для "Электронной России". Сборник научных трудов. Часть 2. Х-М: Комитет по информационным ресурсам ХМАО, 2003. С. 81-83.

41. Интеграционные платформы // BYTE/Россия. 2005. - № 9. - С. 6-18.

42. Информатика. Учебник под ред. Н.В. Макаровой. М.: Финансы и статистика, 2002. - 768 с.

43. Информационные технологии бухгалтерского учета / Под ред. О.П. Ильина. СПб.: Питер, 2001. - 688 с.51 .Информационные технологии в бизнесе. Энциклопедия / Под ред. М. Желе-ны. СПб: Питер, 2002. - 1120 е.: ил.

44. Калянов Г.Н. CASE. Структурный системный анализ (автоматизация и применение). М.: "Лори", 1996. - 247 с.

45. Кириллов П., Шабаев И. Загрузка и согласование данных при построении хранилищ данных // Журнал для профессионалов в области ИТ «Открытые системы». 2000. - № 11. - С. 19-22.

46. Ковалевский С.С., Кульба В.В. Модели, методы и средства создания распределенных интегрированных информационных систем для управления хозяйством. http://www.compulog.ru/compulog/public/4-97/al-l .html.,

47. Когаловский М.Р. XML: возможности и перспективы. 4.2. Базы данных XML, семантика XML-документов, перспективы // Директор информационной службы. 2001. Февраль. - С. 16-20.

48. Когаловский М.Р. Энциклопедия баз данных. М.: Финансы и статистика, 2002. - 800 с.

49. Козлов В.А. Открытые информационные системы. М.: Финансы и статистика, 1999. - 244 с.

50. Концепция создания информационных ресурсов, методы обеспечения их совместимости и взаимодействия, http://www.admsrt.ru/infres/city004.htm.

51. Коржов В. Центр управления информацией // Журнал для ИТ-профессионалов «Открытые системы». 2002. - № 10. - С. 36-39.

52. Кострикин А.И. Введение в алгебру. 2-е изд., испр. - М.: Физматлит, 2001. - 271 с.

53. Коуд П., Норт Д., Мейфилд М. Объектные модели. Стратегии, шаблоны и приложения. Пер. с англ. - М.: Лори, 1999. - 434 с.

54. Краснощеков П.С., Петров A.A. Принципы построения моделей 2-е изд., пересмотр, и доп. - М.: Фазис: Вычисл. центр РАН, 2000. - 411 с.

55. Лисянский К.А. Архитектурные решения и моделирование данных для хранилищ и витрин данных, http://olap.ru/basic/diasoftl.asp.

56. Львов В. Создание систем поддержки принятия решений на основе хранилищ данных // СУБД. 1999. - №3. - С. 30-39.

57. Малкольм Г. Программирование с использованием XML. М.: Издательско-торговый дом "Русская Редакция", 2002. - 255 с.

58. Математическое моделирование композиционных объектов : Сб. ст. / Отв. ред. В.Р.Хачатуров. М.: ВЦ РАН, 1994. - 137 с.

59. Международный консорциум по интеграции. http://www.iso.ru/journal/articles/360.html.

60. Мещеряков Е.В., Хоменко А.Д. Публикация баз данных в Интернете. СПб.: БХВ-Петербург, 2001. - т560 с.

61. Мэттьюс Т. Анализ нетрадиционных источников данных. http://www.enterpriseappspipeline.com/howto/23902175.

62. Оганесян А. Модели и инструменты интеграции //Журнал для ИТ-профессионалов «Открытые системы». 2002. - № 10. - С. 42-48.

63. Опыт создания и ведения кадастра за рубежом // Обзорная информация. НИИПГ. М.: ЦНИИГАиК. 2002. - 45 с.

64. Павловский Ю.Н., Смирнова Т.Г. Проблема декомпозиции в математическом моделировании. -М.: ФАЗИС, 1998 -VI, 265 с. 4.1. 1987. 464 с.

65. Палей Д. Моделирование структурированных данных // Журнал для ИТ-профессионалов «Открытые системы». 2002. - № 3. - С. 57-64.

66. Паронджанов С. Объектно-ориентированные средства анализа, проектирования и реинжениринга информационных систем. http://www.citforum.ru/programming/prg96/paronganov.shtml.

67. Пендс H.H. OLAP продукты и приложения, http ://mf.grsu.by/other/lib/olap/intro2.

68. Проблема консолидирования аналитических данных, http://www.iso.ru/cgi-bin/main/newstech.cgi?id=232.

69. Самарский A.A., Михайлов A.JI. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. М.: Наука. Изд. Фирма "Физ.- мат. лит.", 1997. - 316 с.

70. Сахариа А, Сандо К. Системы планирования ресурсов предприятия. Информационные технологии в бизнесе / Под ред. М. Желены. СПб: Питер, 2002. - С. 644-658.

71. Сахаров А. А. Концепции построения и реализации информационных систем, ориентированных на анализ данных // СУБД. — 1996. N 4. С. 55-70.

72. Сбор данных и получение отчетности: реальные задачи // Журнал для ИТ-профессионалов «BYTE/ Россия». 2005. №9. - С.40-45.

73. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учеб.для вузов 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Высш.шк., 2001 - 343 с.

74. Спирли Э. Корпоративные хранилища данных. Планирование, разработка, реализация. Том 1.: Пер. с англ. М.: Изд. дом «Вильяме», 2001. - 400 с.

75. Сухобоков A.A. Легкие, средние и тяжелые ERP-системы. // BYTE. 2005. №9.-с. 19-24.

76. Тейлор Д. Интеграция корпоративной информации.http ://www.dmreview.com/articlesub.cfm?articleId=l 009669.

77. Тейлор Д., Голд-Бернштейн Б., Мэттьюс Т. Архитектурные подходы к консолидации. http://zeus.sai.msu.ru:7000/consulting/BI/archconsolid/.

78. Труды 2-й региональной научно-практической конференции 17-18 июня 1999 года: Проблемы муниципального управления. Таганрог: Изд-во Таганрогского ГРУ, 1999. 218 с.

79. Филиппов В. Электронные хранилища информации и Web-технологии. М.: УРСС, 2001.-500 с.

80. Хабибуллин И.Ш. Самоучитель XML. СПб.: БХВ-Петербург, 2003. - 289 с.

81. Хансен Г., Хансен Д. Базы данных: Разработка и управление: Пер.с англ -М.: БИНОМ, 1999.-699 с.

82. Харрингтон Д. Проектирование объекно-ориентированных баз данных: пер. с англ. М.: ДМК Пресс, 2001. - 272 с.

83. Хелд Г. Технологии передачи данных. 7-е изд. - СПб.: Питер, 2003. - 720 с.

84. Цаленко М.Ш. Семантические и математические модели баз данных // Итоги науки и техники. Сер. Информатика. М.: Финансы и статистика, 1985. -344 с.

85. Цикритзис Д., Лоховски Ф. Модели данных: пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1985. - 344 с.

86. Черняк Л. Виртуализация систем хранения. http://www.osp.ru/os/2002/04/050.htm.

87. Широких В.Д. Использование моделирования при проектировании информационных систем. Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2000. - 160 с.

88. Шлеер С., Меллор С. Объектно-ориентированный анализ: моделирование мира в состояниях. Киев: Диалектика, 1993. - 240 с.

89. Язык XML как средство интеграции информационных ресурсов / С.П. Алва-ров, Ю.Л. Ижванов, А.Б. Козлов, Ю.М. Кузнецов // Индустрия образования: Сборник статей. -М.: МГИУ, 2001. Т. 1. - С.305-308.