автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Методы и инструментальные средства создания алгоритмической структуры и интеграции разнородных приложений в корпоративной информационной системе предприятия

4839801

ЛУКАНИН НИКОЛАЙ ВАЛЕНТИНОВИЧ

Методы и инструментальные средства создания алгоритмической структуры и интеграции разнородных приложений в корпоративной информационной системе

предприятия

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

О 3 СЛАР 23:1

Москва 2011

4839801

Работа выполнена в Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете (МАДИ)

Научный руководитель - Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Николаев Андрей Борисович

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор

Строганов Виктор Юрьевич

Кандидат технических наук, доцент Николаев Андрей Геннадьевич

Ведущая организация: Российский научно-исследовательский институт информационных технологий и систем автоматизированного проектирования (Рос НИИАТиАП),г. Москва.

Защита состоится «4» марта 2011 г. в 10 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.126.05 в Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете (МАДИ), по адресу: г. Москва, Ленинградский просп., д.64, ауд.42

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ).

Автореферат разослан «2» февраля 2011г.

Отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять в адрес совета института.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент

Михайлова Н.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

■ Современный уровень развития информационных технологий и вычислительной техники характеризуется проникновением ИТ во все области жизнедеятельности. Стремительное снижение стоимости информационных систем с одной стороны, а также увеличение конкуренции в промышленности с другой, привели к необходимости использования информационных технологий для всех задач промышленного производства. В частности, в последнее время автоматизации подвергаются промышленные процессы, критичные для функционирования предприятия, бизнес-процессы.

Повсеместная автоматизация бизнес-процессов, кроме того, ведет и к возникновению ситуации, при которой создание единой информационной системы предприятия практически невозможно. Возможны два выхода из такой ситуации - построение информационной системы с нуля и создание и использование технологий, позволяющих осуществлять интеграцию разнородных приложений и АСУ в единое информационное пространство. Особую важность для информационных систем любого комплекса или предприятия приобретают задачи, связанные с интеграцией существующих и вновь вводимых в эксплуатацию информационных систем. Это связано с непрерывностью работы информационных систем на предприятии и отсутствием возможности единовременного обновления компонентов информационной системы.

Цель и основные задачи исследования

Целью работы является повышение эффективности управления технологическими процессами и производствами за счет разработки методов и инструментальных средств создания алгоритмической структуры и интеграции разнородных приложений в корпоративной информационной системе предприятия.

В соответствии с поставленной целью в диссертации решаются следующие задачи:

1. Системный анализ методов и моделей интеграции разнородных приложений и баз данных в корпоративных информационных системах,

2. Разработка методов и моделей описания алгоритмических структур разнородных приложений с иерархической вложенной структурой.

3. Разработка принципов создания инструментальных средств интеграции разнородных приложений и структур данных.

4. Разработка методов и моделей преобразования структур данных для обеспечения синхронизации и приложений в едином сценарии.

5. Программная . реализация . компонентов системы . интеграции разнородных приложений.

Методы исследования

При разработке формальных моделей компонентов в диссертации использовались методы общей теории систем и классический теоретико-множественный аппарат. При разработке моделей функционирования компонентов использовалась теория графов, методы математического программирования, теория баз данных, процессно-ориентированный подход и другие.

Научную новизну работы определяют методы, модели и инструментальные средства интеграции разнородных приложений в корпоративной информационной системе. На защиту выносятся:

• модели структурной декомпозиции функциональных приложений;

• методика формирования алгоритмической структуры функциональных приложений;

• методика синхронизации, блокировок и согласования по данным разнородных программных приложений;

• модели иерархической структуризации разнородных приложений, интегрированных в гибридный сценарий.

Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов

Обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов, изложенных в работе, определена корректным использованием современных математических методов и моделей. Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения на предприятиях и в организациях.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Научные результаты, полученные в диссертации, доведены до практического использования. Они представляют непосредственный интерес в области создания корпоративных информационных систем. Методы и алгоритмы, а также программные средства могут быть использованы при решении задач автоматизации государственных и коммерческих предприятий и организаций.

Разработанные методы и алгоритмы прошли апробацию и внедрены для практического применения в ряде предприятий, а также используются в учебном процессе в МАДИ.

Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено и получило одобрение:

• на Российских, межрегиональных и международных научно-технических конференциях и семинарах (2007-2010 гг.);

• на заседании кафедры АСУ МАДИ.

Совокупность научных положений, идей и практических результатов исследований в области автоматизации и информатизации составляет актуальное направление в области теоретических и практических методов интеграции разнородных приложений и баз данных.

Структура работы соответствует списку перечисленных задач, содержит описание разработанных методов, моделей и методик,

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность решаемой проблемы, сформулирована цель и задачи исследования, приводится краткое описание содержания глав диссертации.

В первой главе проведен системный анализ методов и моделей интеграции разнородных приложений и баз данных. Показано, что для обеспечения интеграции данных необходимо выбрать стандартные форматы для данных. Стандартами интеграции являются те форматы, которые поддерживают использование и распространение информации и бизнес данных, т.е. стандарты являются основой для проведения интеграции корпоративных приложений. К ним относятся COM+/DCOM, CORBA, EDI, JavaRMI и XML.

Интеграция платформ касается процессов и инструментов, с помощью которых эти системы могут осуществлять безопасный и оптимальный обмен информацией. В результате, данные могут беспрепятственно передаваться по различным приложениям. Например, определение того, как нужно надежно передавать информацию с NT- на UNIX-машину, является чрезвычайно непростой задачей по интеграции всей корпоративной системы.

Так, спецификация OMG CORBA определяет базовый объектный адаптер, который должен быть реализован во всех брокерах запросов, Basic Object Adapter (BOA) - это набор интерфейсов для создания ссылок на удаленные объекты, регистрации объектов, авторизации запросов и активизации приложений. Базовый объектный адаптер является решением первоочередной задачи обеспечения связи между реализацией объекта и брокером запросов.

В диссертации проведен анализ основных методов интеграции данных: консолидация, федерализация и распространение.

При использовании метода консолидации данные собираются из нескольких первичных систем и интегрируются в одно постоянное место хранения. Такое место хранения может быть использовано для подготовки отчетности и проведения анализа, как в случае Хранилища данных, или как источник данных для других приложений, как в случае операционного склада данных. Консолидация данных -это основной подход, который используется приложениями Хранилищ

данных для построения и поддержки оперативных складов данных и корпоративных Хранилищ.

Федерализация данных обеспечивает единую виртуальную картину одного или нескольких первичных файлов данных. Если бизнес-приложение генерирует запрос к этой виртуальной картине, то процессор федерализации данных извлекает данные из соответствующих первичных складов данных, интегрирует их таким образом, чтобы они отвечали виртуальной картине и требованиям запроса, и отправляет результаты бизнес-приложению, от которого пришел запрос.

Приложения распространения данных осуществляют копирование данных из одного места е другое. Эти приложения обычно работают в оперативном режиме и производят перемещение данных к местам назначения, т.е. зависят от определенных событий. Обновления в первичной системе могут передаваться 8 конечную систему синхронно или асинхронно

В результате проведенного анализа показано, что необходима разработка новых методов и методик создания гибридных систем с открытой структурой, основанных на интеграции разнородных приложений, причем с алгоритмической структурой.

Во второй главе разработаны методы и модели открытой гибридной системы интеграции приложений с целью создания единой базы данных, методов, моделей и методик в виде отдельных компонентов, согласованных по интерфейсным связям и параметрам, с возможностью формирования их алгоритмической структуры.

В диссертации проведена параметризация исполняемых приложений на основании разработки универсального описания компонентов системы с использованием принципа «вход-выход-параметризация». Если в системе параллельно развивается т процессов, то в модели присутствует т инициаторов. При наличии эквивалентных параметризуемых приложений, а также реализации механизмов условного перехода по завершению приложения, сценарий системы поддержки принятия представляет алгоритмическую структуру (рис.1.}.

Г

V

П;

Рис. 1. Алгоритмическая структура приложений

В основе программного конструирования такой структуры приложений лежит формализованное описание элементарного приложения. В общем случае сценарий представляет собой совокупность элементарных приложений (фрагментов) с заданием алгоритмической структуры и развязки по данным. Фрагмент имеет структуру:

5 = ((■, й, аа,. $„ 4 р), (1)

где £г - тип фрагмента (информационный, расчетный, выбор и т.п.): $ -уровень сложности (для тестового контроля); а,- - уровень доступа к фрагменту; а-, - операция сравнения уровня доступа пользователя и уровня доступа фрагмента {Ф. < 5, =, г, >). в; - время принудительного окончания предъявления; г, - подмножество признаков, связанных с данным фрагментом, р, - параметризация при активации.

Для программной реализации формирования сценариев из элементарных приложений с учетом синхронизации и согласования по данным в диссертации разработаны формальные операции создания структуры приложений Для согласования последовательных связей приложений вводится операция • 51®52 = Эз каскадного соединения

З^Х^У^Ы 5гс(Хх2х2у2)хУ2, (ХгХу. (У>.У2),

<(х-, х2), {уь у2))е8з<=>32 : ((х,, (у1( г))е81л((хг, 2), у?)е52

Для согласования параллельных процессов вводится оператор 5гЭ5г=5з параллельного соединения:

Э^ххг«)*У,, 5?с(2х2^Х*?)лу, 53с(Х*,,Х%2)х{У

(З)

(Ри х2, 4 (уь Уг))е83 <=> : <{>,, г), уОе&лЦХа, г), у2)евг

У, X.

' «- у:

Рис. 2. Каскадное соединение (*)

Операция Р:Р(31)=32 - замыкание обратной связи, необходима для реализации интерактивных алгоритмов сценария:

в^Х-аф (У»,Д), Эг&Ъ*У% г^гуог!, 4

(х,, у^ей о 32: ((*,, г*), (у,. г^еЭ,

. _ Y, X,

z - " .

' - ;

:<lt % 11 ► x;

Рис 3, Параллельное-соединение (@)

. ' 1 X".....

»• «- ..... /

z z

л V

Рис, 4. Замыкание обратной связи (F)

Такими образом, выполнена формальная декомпозиция структуры гибридной системы. Определены управляющие и информационные связи, что позволяет сделать систему открытой для включения новых методов, моделей и данных, тем самым сформировать функционал программных приложений. Совместное использование введенных операций при наличии формализованного описания приложений и данных позволит автоматически генерировать программные методики.

В диссертации разработана модель иерархической структуризации пользовательских приложений. Множество ресурсов, обеспечивающих пользовательский функционал, образуют сеть, которая может быть формализована графом. Вершины графа представляют возможное размещение ресурсов M,¡, которые передаются в указанных дугами графа направлениях для обеспечения определенного функционала. В общем случае это граф произвольного вида.

Структурой приложений назовем граф G!=(M'.E'}, где М' -множество индексированных ресурсов:

М=Щ} i=1../¡ ¡rcarcM M'-üMf j-1.Ji-1J¡ (5)

В диссертации введено определение правильной иерархической структуры обладающей рядом свойств;

• ЗсеС (3jeJ Зче1, 3i2ei2 МреЕл Ц'1е£);

. с1бС(Ми*1еС1л Ма2еС\лМ^ >M¡22}=^

......асЧС(М^€Огл Af/eC2/» Mi2 >M/); 1 '

• r¡b!n 3i2e¡!2 М/!> /Ц,и) 3¡'2el¡2 M¡¡f1> /Ц¡n).

В работе показано, что посредством перенумерации ресурсов М в множество Ук , которое определяется на основании У, = М-г.

Yk = ММ, к = 2..L.

' . i ' .. (7)

У cardO'" cardo" -1

получается частично-упорядоченная структура, позволяющая ввести иерархию на всю совокупность ресурсов, что дает структуризацию всех пользовательских приложений обеспечивающих функционал конкретных групп пользователей.

Рис. 5. Структура вложенных сценариев

Уровень доступа определяет вложенность структуры сценария, что позволяет создавать иерархию сценариев, а использование механизмов блокировок реализовать структуру вложенных процессов. Параметризация приложения дает возможность не только настройки, но решения вопросов согласования по данным различных приложений, вкл;юченных в один сценарий (рис.5.),

Кроме того, средства синхронизации позволяют пользователю автоматически переходить на различные уровни сценария взаимодействия.

Для возможности формирования иерархической структуры алгоритмическая структура приложений формализована в виде сетей Петри, которые представляют собой двудольный граф позиций и переходов. Причем переход имеет множество входов и множество выходов и позволяет моделировать любое логическое условие, что дает возможность в инструментальной среде создавать механизмы блокировок по входам и любые логические условия перехода по выходам

Определение сети, на основе которого строятся различные классы сценариев и сети, представляющие введенные выше типы процессов, используются непосредственно для описания достижимости фрагментов.

Сеть — это тройка { Р, Т, Р), где Р — непустое множество мест, т — непустое множество переходов, ■— отношение инцидентности. Для сетей выполнены следующие условия.

А1. Р п Г ~ ф,

А2. (Р ф) л е Р и Т ,ЗуР о Т; уРу V уРх) (любой

элемент сети инцидентен хотя бы одному элементу другого типа). АЗ. V р,,р2еР : (р! = р! ) :::::> (р, = рг).

Для всех рассматриваемых ниже типов сетей, представляющих процессы, необходимы общие дополнения ограничения. В диссертации используются следующие обозначения:

0(%) ..........путь в сети, начинающийся элементом у, т е. конечная или

бесконечная последовательность (ХиХ?<---} такая что у - у, и V/ >1; -ьРх^;

® "'(х) — обратный путь в сети, заканчивающийся элементом , т.е. конечная или бесконечная последовательность {>;,7,...} такая, что

X - 11 и V / > 1; х ,Р 1 х,.! • где — обращение отношения г ;

0(%, у) — отрезок пути, начинающийся элементом х и заканчивающийся элементом 7;

О у у г у ) _ отрезок обратного пути, заканчивающийся элементом х и начинающийся элементом :

Н{Ы) — множество головных мест сети, не имеющих входных

переходов, т.е. Н(Л/} {р\'р ■■■ ф}.

.44. ¥х,уеХР иГ : уГ ^ у ■=?.....^уР'х): если ^ * , т.е.

отношение ' (транзитивное замыкание отношения /•') не симметрично, сеть не содержит циклов.

.45. Н(Ы) * ф а ¥х € X, ^О^(х): 0" '(х) — конечен. Это ограничение требует, чтобы любая сеть, представляющая процесс, имела непустое множество головных мест и не содержала бесконечных путей

А6. V/ е 7" ; "(: * ф л Г * ф. т.е. любой переход имеет хотя бы одно входное и одно выходное место.

А7. Ур е Р : М,,{р} = I 1 ^ Р&Н(Ю>

( О в противном случае .

Сеть сценария имеет начальную разметку, причем стандартную:

только головные места содержат по одной фишке

В работе построена сеть, представляющая параллельные процессы.

Параллельная сеть действий представляет сеть со стандартной

начальной разметкой, которая наряду с перечисленными выше

условиями А1-А7 удовлетворяет еще одному условию.

А8. ¥р е Р ; )* р (< 1 а ) р* |< 1, т.е. каждое место сети

имеет не более одного входного и не более одного выходного перехода.

Места, не имеющие выходных переходов, представляют собой хвостовые

ю

места сети. Все места, не входящие во множество головных или I множество хвостовых мест, имеют ровно по одному входному и одному выходному переходу.

Аналогично сцеплению объектов, а диссертации определяется сцелленность элементарных операторов процесса /?/ и Ьк ( /?; >Ьк), что соответствует элементарным приложения сценария. Тогда процессный подход к проектированию сценария позволит выявить взаимосцепленность процессов, которая приводит к конфликтной ситуации.

На рис.6, приведен пример для случая 9 параллельных процессов, где логические условия и определяют взаимосвязь пользователей в связанных сценариях и для каждого процесса указан текущий

элементарный оператор в следующих обозначениях /г,',,у , где \ -

! номер процесса (он же - номер строки); п -порядковый номер элементарного оператора в своем треке; с -символ "состояние1; у=л -I символ логического условия продвижения инициатора.

! Начальное состояние

'•"п. . И ' ■' II,." • V«,. 1-,

г,-к- А,- ! <ь„-, V 1 ".!',. .И..' •-» Л, ■• Чг-'

... . -1,, . >.5 /..■■'))„;' ь,/'. ................. --..... <4 С" '•К,.' К.

■ И,»1 •* 'а

V"

35, ■ .!!, г,"*»1"- V' у .,.(. к V.:.............. V' V » . п.,' ■ ■

'--■••■г: ■ ■1, ^к,:- "и

.................... V"'

ч»' .... *.......г ................. ...............

Ч» чг' Ч> У'

Рис. 6. Пример реализации процессов через события

Такими образом, приведенная схема управления имитационным процессом полностью переносится на управление пользовательскими сценариями для блокировки и активации элементарных приложений.

Инструментальные средства гибридной среды позволяют формировать алгоритмическую структуру программных приложений за счет задания переходов между приложениями по условиям его

завершения с использованием стандартизованного интерфейса, что и создает пользовательский сценарий. Все механизмы направлены на оперативное создание методик, имея типовой, отработанный набор

Элементарное приложение является гибким средством расширения возможностей, инвариантной составляющей системы. Помимо реализации дополнительных алгоритмов ■ исполняемые фрагменты позволяют организовать {рис.7.) работу с внешними файлами, обмен данными по сети, запуск внешних приложений, взаимодействие с внешними приложениями (обмен данными, использование сервисов) посредством ОЬЕ-автоматизации или других технологий и другие возможности, т.е. позволяют расширять возможности проигрывателя, как на системном, так и на прикладном уровне.

фрагмент

фрагмент I выполняемый фрагмент

фрагмент N | ! | "".....фрагв,ет '

Рис. 7. Расширение функционала за счет приложения

Пользовательский функционал обеспечивается конструкторами гибридной среды и проигрывателем сценария, которые определяют иерархию приложений с возможность запуска произвольного количества параллельных процессов. Это определяет функционал инвариантной компоненты гибридной системы. Каждое элементарное приложение имеет свой функционал {рис.8.).

Цель разбиения функций между инвариантной и предметной составляющей - максимально перенести функционал в приложения, что не вызовет больших временных затрат на перепрограммирование инвариантной части системы, т.е. вынести программирование вне системы. Унификация связи по данным позволит приложениям быть доступными друг для друга и для пользователя такое распределение функций будет невидимо.

Инвариантная составляющая

СтруЛуро

фунКЦИСнОП 4

* 7 .......► 3

Приг.охьнио N фун!

* N

ьГ-1

С'мОор ж Выбор г

I

[ки^чус мзкро

.....ч

Ативаи ч Оормооткл ршутлтл ,:•)

........I

У¥огкЬсск ЗаьзИсо,

Рис. 8. Перераспределение функционала приложений

6 третьей главе диссертации разрабатывается формальные модели и методы интеграции баз данных разнородных приложений.

Выполнен сравнительный анализ моделей данных с точки зрения возможностей их семантического моделирования Любая модель позволяет отражать семантику. Отражение семантики есть представление с помощью элементов и конструкций этой модели следующих понятий о предметной области: объект, свойство - домен, значение атрибута, наследование, агрегация, ассоциация, обобщение, классификация, связи между объектами, утверждение относительно типов связей, утверждение относительно значений (неопределенных, неизвестных), возможность моделирования времени или события, наличие правил конструирования.

Результат сравнительного анализа рассмотренных моделей данных на точность представления семантики о предметной области можно представить в виде табл. 1., где

+ - означает, что понятию в столбце таблицы соответствует элемент модели данных;

- - означает, что понятию в столбце таблицы непосредственно не соответствует элемент модели данных, однако оно может быть получено путем применения операций в этой модели данных.

Для оценки степени точности представления семантики вводится следующий показатель:

« 0, если в ¡-ой строке и ¡-ом столбце находится "-"

Ъ,

х = ¿1........ ¡= | ,, 1, если в ¡-ой строке и ¡-ом столбце находится "+"

ш

где т - количество понятий, т = 13, п - количество моделей, п = 20.

Название модели

Таблица 1. Модели представление семантики данных;

I Т 1Мг

1 I I, ТС,ЛНЗЯ < 1 ] С нт н модель H и t

е г9н q •супь

II дгпь на ; позиционных

; множествах Множественная модель......................

Р* 1ЯЦИСННЗЯ МО 1- ль

Ьр1 г.'екная

МО У ЛЬ______

M ("ЛЬ !

1С-НОЙ

ч t< f л цией И тр/н^

! ! 1- » t иная

< I 1 * f 1 о ' чая

П!>

4,1. t J"! одгга

' р рхическая

М.°й®Г'.Ь___________

Модель

°сущность-сзязь"_

Семантическая Л'Т асхическая модель

зя

;ская модель Модель в виде семантической сети

Объектно-ориентированная

модель

Сс'/снтическая

1отсгсрная

Mi л "ЛЬ

+ ! +

На основе таблицы построена диаграмма (рис. 9.). На горизонтальной линии диаграммы изображаются типы моделей, а вертикальная линия соответствует степени точности представления семантики. Данная диаграмма имеет качественный характер, однако, позволяет приблизительно указать соотношение между семантическими возможностями моделей

Более' насыщенная семантика

1

0,9 08.

0,7

0,6 0,5

0,4

0,3

Менее

0,2 0,1

!

насыщенная семантика 0

I

Рис. 9. Семантические возможности модулей

Степень формализации модели данных соответствует уровню формализации языка, с помощью которого определяются ее понятия. Для определения степени формализации предлагаются следующие критерии: степень использования теоретико-множественных понятий и конструкций в определении модели, степень использования естественного языка в определении модели, степень использования

графических символов и графовых моделей в определении модели данных.

С целью адекватного представления объектных моделей в работе предлагается модель данных, основанная на использовании математической теории категорий. Любой объект предметной области будем ассоциировать с некоторой универсальной сущностью Е. Каждый экземпляр сущности характеризуется множеством атрибутов А = {А. А2..., An}. Атрибуту соответствует область возможных значений. Между множеством атрибутов и областями возможных значений задается отображение вида:

Dom: А......+ D, (8)

где D = {D^ D2,.. . Оп} - области возможных значений; D,- область возможных значений.

Рис. 10. Общая структура доменно-орментированной информационной системы

Множество отображений вида А определяет множество объектов Ob(ER) категории сущностей ER. Значения атрибута А конкретной сущности е е Е с номером s = Dom(e) равно а = А($). Допускается, что для некоторого экземпляра сущности с номером s значение A(s) не определено. Этот факт будем обозначать как запись вида А($) = nil.

Отображения такого вида задают связи между сущностями (объектами). В зтом случае атрибут А отображения выступает как атрибут связи. Из этого множества отображений выделяется

единичное отображение le: Dom(E) .......* Dom(E), удовлетворяющее

свойству s=ie(s) для любого s е Dom(E).

В качестве множества значений атрибута А может выступать подмножество декартова произведения;

Dom(A) с Dom(A,)xDom(A2)x...xDom(AR), (9) :.

В качестве значения используются составные элементы, т.е.; последовательность значений соответственно из области значений атрибутов Ai, А2,..., А„.

Схему объекта (Sh) определим как совокупность, состоящую из имен (обозначений) сущностей и атрибутов. Для объектов А и В можно определить следующие схемы: Sh(A) = {Е, А1: А2,..., Ап} и Sh (В) = {Е, Bi, Вг,..., Вп}.

Частным случаем морфизмов является отображение между объектами из Ob(ER). Для каждой тройки объектов А. В, С определяется операция умножения или композиции морфизмов. Пусть морфизм и е Мог(Д В) и морфизм v е Mor(fí. С), тогда композиция морфизмов и и v определяется как композиция соответствующих им отношений:

и о v = {<г0, г3> | 3 <г0, г,> е и, 3 <г2, г3> £ v, г i= r2}. Í10)

Эта операция обладает следующими свойствами:

• ассоциативность v о (u о h)=(v о и)о h;

• существование единичного морфизма 1л s Мог(А, А), для которого справедливо соотношение 13 о и = и для любых и е Мог(А, В) и v о 1а = v для любых v е. Мог(С, А).

Для пары объектов:

A; Dom(E') > Dom(A1)xDom(A2)x...xDom(An) и

В: Dom(E") » Dom(B1)xDom(B2)x...xDom(Bl!)

В диссертации определена операция сцепления (конкатенация):

С = A fí={<s,a1)b1> | apA(s), b^fíCs), s e лЕ.(Д) n (fí),

a-, e Dom(A1)xDom(A2)x...xDom(An) (11)

bi e Dom(B1)xDom(B2)x...xDom(Bk)

Рассмотрим пример операции сцепления объектов А и В. Результатом операции является объект Сг.

Для пары объектов A: Dom(E') Dom(Ai)xDom(A2)x...xDom(An) и

В: Dom(E") Dom(B1)xDom(B2)x...xDom(BK) определим операцию агрегации С = А О В = {<f(x, у), А(х), в(у)> | х е Dom(E'), у е Dom(E")}, где f(x, у) - функция нумерации (кодирования) пар, которая задает для пары <х, у> уникальный номер.

Операция агрегации не является коммутативной операцией, т.е. А 0 fírí BOA. Особенностью данной операции является то, что ее применение дает объект, обозначающий возможную связь между двумя объектами.

Таким образом, в диссертации разработаны механизмы формирования и модификации структур данных.

Схематичное представление модели реляционной базы данных (РБД) приведено на рис.11. Представление модели данных табличного вида (ДТВ) - на рис.12.

Пр 'II!' И 11 1>.

........ .................. ......... 1

.......................... ... / /

ПМ Т 1 у /

/

п I

пк т?

17.

1 I

- Т.!,..

I I. И

| П1Т1.

П.МЛЪ

ПК'

Рис. 11. Схематичное представление РБД

П Р ед м с; тн а я с О д а сть

МП Г.ГГ2 МТО

П1 МП П1 ЫТ 2 ГТ! МТС)

Ш N1" 1 Л 2 ¡ТТ2 ПЭ МТС)

- I 1 1 I)

Рис.12, ихема данных табличного вида

Данные табличного вида представляются множеством ОТ = {1,0}, где 2 - множество заголовков, О - множество данных.

; = п >= 1, где п - степень множества заголовков. Допустима ситуация, когда 1, = 2т, / = Г«, т - ГУ?; / т , где п - степень множества заголовков, то есть, возможно полное совпадение заголовков.

В данных табличного вида возможны подзаголовки 1-го уровня, что формально выглядит следующим образом.

.....Р1Ч. г*и; к>= 2, (12)

где к - степень множества подзаголовков /-го заголовка.

2Р= {Р1р%, ...,Р1р;, Р1!)т}, , « 1т; т >= 2, (13)

где /л - степень множества подзаголовков р-го. заголовка. Допустима ситуация, когда:

Р2ц ~ Р1р!. (14)

В данных табличного вида возможны подзаголовки 2-го уровня, что формально выглядит следующим образом.

Р1Н = {РР1нЬ...,РР11р1. ...РР1'}, ,и==|, >= 2 , (15)

где { - степень множества подзаголовков 2-го уровня ¡¡-го подзаголовка 1-го уровня.

Р1р! = {РР2(,п, .... РР1р!г, .... г - и,;я>= 2 , (16)

где д - степень множества подзаголовков 2-го уровня рРго подзаголовка 1-го уровня.

Допустима ситуация, когда;

РР2,„;= РР1т . (17)

0 = ^ 0,2), (18) где 50 - множество строк данных.

Такого рода представление О допускает наличие нескольких заголовков и подзаголовков 1-го и 2-го уровней, расположенных в области данных. В том числе допускается наличие заголовков и подзаголовков, расположенных до, после и между записями. 80={501,....вО,-,ЭОп}. 1 = 1,/?; п » 1, где п - мощность множества строк данных.

Несмотря на некоторое сходство модели данных табличного вида и модели реляционной таблицы, в них имеются существенные различия. В результате реализована следующая процедура построения процесса проектирования РБД на основе ДТВ.

На первом этапе (по аналогии с описанием процесса взаимодействия решающих систем), используя отличия моделей ДТВ и РБД, в операторной форме описываются шаги преобразования ДТВ в РБД, формируются связи между ними, определяются правила и порядок их использования. Такое описание разработано с целью выявления основных компонент разрабатываемой интерактивной системы выявления основных связей между ними, построения модели процесса. Под оператором согласно его определению понимается отображение ОР: X > У, в котором множества X и У являются множествами функций с элементами х(1) и у(!). Формально факт преобразования функции х(() в функцию у(?) посредством выполнения оператора ОР отмечается следующим образом: у([) = ОР(х (()).

На втором этапе операторная модель используется в качестве исходной формализации для разработки модели процесса проектирования и формируется соответствующая сеть.

На третьем этапе выявляются и исключаются дефекты модели, а следовательно исключаются дефекты объекта моделирования. В

конечном итоге строится сетевая модель процесса проектирования, свободная от концептуальных ошибок.

На четвертом этапе с помощью деревьев достижимости анализируются динамические свойства процесса проектирования.

Для последовательного развертывания операторной модели в работе ■ рассмотрены ■ все возможные сочетания пунктов несоответствия модели ДТВ и модели РБД: ДТВ - нереляционные таблицы; ДТВ - ненормализованные таблицы; в ДТВ отсутствуют ключевые поля; таблицы ДТВ не связаны между собой. Соответствующие постфиксы в операторах модели "р". V, "к", "с". Индекс "и" используется для оператора импортирования, который задействован при любом сочетании.

Связи между таблицами РБД назначаются посредством ключевых полей. Поэтому выполнение операторов в строго указанной последовательности важно. Операторная модель преобразования ИТВ в РБД в этом случае выглядит следующим образом (рис.13,).

I т

СО!

I По

П л - «Ш ;-- Т'Т;п ! 1

|

1 С'0.1 ГСЬ: ! «ч 1 П • ! 1 ! с ох

I" 1

Рис. 13. Операторная форма модели преобразования ИТВ в РБД

Для параллельных пользовательских процессов, которые активируются в сетевой среде, реализованы механизмы синхронизации. Они выполнены на основе общего поля данных по принципу «положил-взял» и непосредственного взаимодействия фрагментов, где I и ] — фрагменты параллельных ветвей одного сценария.

В точках их активации выполняется синхронизация. ] — находится в ожидании, пока фрагмент I не выложит в общее поле данных ожидаемый информационный ресурс Гц, либо пока фрагмент I не передаст фрагменту \ ожидаемые данные непосредственно, \ — по завершению действий пользователя или окончанию обработки каких-либо данных, выполняет действие, ожидаемое фрагментом [ В общем случае, результат

выполнения фрагмента i может влиять на ход выполнения сценария как в роли А, так и в роли В.

Роль А

---^ ------у -V-.- V . r,-.i -......— V ..........--> •

...........► Г|.| :--► -V ■•■■ -г,; ; .....» ..........> i .....►

Роль В

Рис, 14. Механизмы синхронизации и обмена данными

Такая схема представления элементарных приложений и их взаимосвязь эквивалентна концепции имитационного моделирования, где роль исполняемых приложений выполняют операторы моделирующего алгоритма,

В четвертой главе в соответствии с предложенными методами и моделями интеграции разнородных программных приложений в диссертации разработана структура программного комплекса. Для организации открытой структуры в процессе его апробации и внедрения, система состоит из отдельных приложений, которые носят самостоятельный характер, а методы аналитической обработки данных базируются на интерфейсном взаимодействии с математическими пакетами.

Конструктор сценария предназначен для создания и редактирования сценария и позволяет включить в него кроме результирующих форм аналитической обработки дополнительные материалы, которые комментируют полученные результаты и могут представлять, текст, графику, анимации, видео и другие мультимедийные фрагменты.

Методика создания отчета состоит в последовательном выполнении ряда шагов:

1. Спроектировать последовательность воспроизведения компонентов в составе одного из тематических разделов.

2. Подготовить компоненты в одном из форматов (текстовые документы (.html, .rtf, .txt); графические компоненты (.bmp, .jpg, .gif); анимированные графические компоненты (.swf, .gif); видео компоненты (.avi, .mpg, .mov); аудио компоненты (.wav, .трЗ); графики Statistica 6.0 (.stg)).

3. С помощью инструментального средства конструктор отчетов задать последовательность.

4. Выполнить комплексные проверки правильности воспроизведения заданной последовательности и модифицировать в случае необходимости используемые компоненты.

5. Сохранить сценарий.

Инструментальная среда конструктора сценариев обладает несколькими универсальными особенностями: создание автопрезентации; возможность подключение звукового файла к каждому фрагменту; условные переходы между фрагментами; отображение замечаний и аннотаций к фрагментам; поддержка форматов swf, bmp, sta, stg, jpg, html, gif и др.

Структура программных модулей разработана так, чтобы в модуле, реализующем библиотеку расчетов находились только специфические для реализуемого метода расчета подпрограммы и данные, а все вспомогательные средства размещались в других модулях. Такая структура модулей позволяет при реализации нового метода расчета в виде встраиваемой библиотеки, использовать без модификации и перекомпиляции исходного кода большинство готовых модулей что упрощает процесс разработки. Структура программных модулей представлена на рис. 15.

Модуль CPLConsts содержит: константы кодов завершения; константы кодов ошибок; константы кодов предупреждений; константы идентификаторов элементов информации для метода расчета, функции метода и входной переменной функции метода; константы битовых масок для возможностей встраиваемой библиотеки расчетов.

Модуль CPLPublTypes содержит объявления базовых типов, используемых практически во всех остальных модулях встраиваемой библиотеки расчетов и модулях системы.

Модуль CPLPrivDefs содержит объявления вспомогательных типов, классов и констант, используемых только некоторыми модулями встраиваемой библиотеки расчетов.

Модуль CPLMiscTools содержит следующие основные вспомогательные подпрограммы: функция обработки оконных сообщений Windows; функция проверки значений параметров программных функций, реализующих соответствующие функции метода расчета; процедуры и функции для работы с динамическими массивами.

Модуль CPLMathTools содержит функции нахождения корня уравнения и функции вычисления интегралов.

Модуль CPLMethodlnfo содержит объявления типов, описывающих данные метода расчета, его функций, их входных переменных и иерархическую структуру всех перечисленных данных в целом,

Главный модуль ОН, реализующей встраиваемую библиотеку расчетов (СР1)

Модуль, реализующий данный метод расчета

| СР1,Ех

СРЦМеШосНпЛ)

СР1МаШТоо!з

СР1Рпу0еГ5

СР1М)8СТ00|8 _

| СР1РиЫТурез

СР1 С0П8:$ I

Рис. 15. Структура модулей, реализующих встраиваемую библиотеку расчетов

Модуль, реализующий метод расчета содержит программные функции, реализующие соответствующие функции метода, и иерархию данных о методе расчета, его функциях и их входных переменных проинициализированную конкретными данными.

Модуль СРЬЕхроП содержит экспортируемые интерфейсные функции встраиваемой библиотеки расчетов и секцию их экспорта.

Для работы со встраиваемой библиотекой расчетов разработан класс, инкапсулирующий библиотеку расчетов и содержащий методы, реализующие следующие основные операции: загрузка библиотеки е память и получение точек входа в экспортируемые ею интерфейсные функции; загрузка из библиотеки во внутренние поля класса информации о реализованном в ней методе расчета, его функциях и их переменных; более удобный вызов экспортируемых библиотекой

функций, чем их непосредственный вызов выгрузка библиотеки из памяти.

Приложение со встроенным OCX Stain?

Staint ActiveX

Текст макроса

©ормагы файлов

OLE

i ¡рипожение,

Рис. 16. Схема ActiveX Statistics

Разработаны программные ActiveX компоненты, предназначенные для аналитической обработки данных с последующим статистическим анализом в пакете Statistics (рис.16.).

Пользователь имеет возможность выбора из меню одной из реализованных администратором функций и получение результирующих форм. Пользовательская часть ActiveX выполняет следующие функции; обеспечивает открытие файла формата xls или sta для анализа данных; обеспечивает выбор статистического метода для анализа выбранного файла; обеспечивает задание параметров метода обработки данных; обеспечивает переход к новому сеансу статистической обработки и другие.

Администратор рассматривает запросы пользователей системы по разработке новых методов аналитической обработки и визуализации данных. Отработка методики выполняется в пакете Statistics, после чего реализуется генерация макроса, обеспечивающего реализацию отработанной и функции, который включается в общую базу данных параметрически настраиваемых макросов. После включения макроса в базу данных соответствующая функция доступна всем пользователям Statint.

Аналогичный компонент разработан для обработки информации методами и функциями пакета MatLab.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведен системный анализ методов и моделей интеграции разнородных приложений и баз данных в. корпоративных информационных системах.

2. Разработаны методы и модели описания алгоритмических структур разнородных приложений с иерархической вложенной структурой, что позволяет автоматизировать процессы интеграции в КИС.

3. Разработаны принципы создания инструментальных средств интеграции разнородных приложений и структур данных, обеспечивающих автоматическую генерацию произвольных алгоритмических структур.

4. Для обеспечения и организации общего информационного пространства приложений в едином сценарии разработаны методы и модели преобразования структур данных, что позволяет автоматизировать процедуры обмена между исполняемыми приложениями.

5. Предложена структурная декомпозиция функциональных приложений интегрированной среды, основанной на формализации элементарных приложений с динамической алгоритмической структурой сценария.

6. На основе процессно-ориентированной схемы описания параллельных сцепленных методов разработана формальная модель синхронизации разнородных программных приложений.

7. Разработана система баз данных и инструментальные средства гибридной адаптивной среды поддержки принятия решений для создания многоуровневых вложенных сценариев программных приложений.

8. Разработанные методы, модели, методики и программно-моделирующий комплекс внедрены для практического использования в ряде предприятий, а также используются в учебном процессе в МАДИ.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Научные статьи, опубликованные в центральных журналах

1. Луканин Н.В. Интеграция приложений в системах передачи технологической информации / Луканин Н.В. // Вестник МАДИ (ГТУ) -2010. №3(22). -С.29-33.

Научные статьи, опубликованные в других издательствах

2. Луканин Н.В. CORBA Механизм для осуществления интеграции приложений и систем / Николаев А.Б.. Луканин Н.В. // Принципы

построения и особенности использования мехатронных систем: сб. науч.. тр. МАДИ (ГТУ) № 3 (43) Ротапринт МАДИ {ГТУ).- М.. 2009. - С. 12 - 17.

3. Луканин Н.В. Подходы к созданию интеграционной инфраструктуры / Николаев А.Б., Луканин Н.В. II Принципы построения и особенности использования мехатронных систем; сб. науч. тр. МАДИ (ГТУ) № 3 (43). Ротапринт МДЦИ (ГТУ).- М„ 2009 .- С. 51 - 59

4. Луканин Н.В. Технологии интеграции приложений и систем с использованием промежуточного программного обеспечения CORBA / Николаев А.Б., Луканин Н.В. // Принципы построения и особенности использования мехатронных систем; сб. науч. тр. МАДИ (ГТУ) № 3 (43), Ротапринт МАДИ (ГТУ),- М„ 2009. - С. 60 - 75

5. Луканин Н.В. История формирования методов и средств интеграции корпоративных информационных систем / Николаев А.Б., Луканин Н.В. // Оптимизация решений в промышленности, строительстве и образовании: сб. науч. тр. МАДИ № 1/45 . Ротапринт МАДИ,- М, 2010 , -С. 39-48

6. Луканин Н.В. Интеграционные решения в корпоративных информационных системах / Николаев A.B., Луканин Н.В. H Интеграционные решения в промышленности, науке и образовании: сб. науч. тр. МАЦИ № 4/48 . Ротапринт МАДИ,- М„ 2010 . - С, 33-43,

Подписано в печать 01 февраля 2011 г. Формат 60x84x16 Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ №2 Типография «Техполиграфцентр» Россия, 125319, г. Москва, Ленинградский пр-т, д.64 Тел.: 8-926-724-79-21

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И МОДЕЛЕЙ ИНТЕГРАЦИИ РАЗНОРОДНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ И БАЗ ДАННЫХ.

1.1. Системный анализ проблем интеграции данных и приложений.

1.2. Основные этапы интеграции приложений.

1.3. Методы интеграции данных.

1.4. Аналитический обзор методологии проектировании баз данных.

1.4.1. Обеспечение целостности данных.

1.4.2. Принципы построения функциональных зависимостей.

1.4.3. Нормализация отношений.

1.5. Семантическое моделирование.

1.6. Основные направления развития информационных технологий в сфере управления предприятиями промышленности и транспортного комплекса .40 Выводы по главе 1.

2. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ ФОРМИРОВАНИЯ ОТКРЫТОЙ ГИБРИДНОЙ СРЕДЫ ИНТЕГРАЦИИ РАЗНОРОДНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ.

2.1. Формальные операции создания структуры приложений.

2.2. Схемы описаний элементарного приложения, структуры и сценария.

2.3. Синхронизация процессов и согласование элементарных приложений по данным.

2.4. Представление иерархической структуры приложений в виде сети Петри.

2.5. Механизмы описания сцепленности процессов, порождаемых приложениями.

2.6. Формирование структуры приложений и описание подобных процессов.

Выводы по главе 2.

3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СТРУКТУР ДАННЫХ ПРИ ИНТЕГРАЦИИ ПРИЛОЖЕНИЙ.

3.1. Анализ семантических свойств и теоретической обоснованности моделей данных.

3.2. Семантическое моделирование данных разнородных приложений.

3.3. Задача преобразования данных табличного вида в реляционную модель данных.

3.4. Функционал операторной модели преобразования данных.

Выводы к главе 3.

4. ПРОГРАММНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ГИБРИДНОЙ СРЕДЫ ИНТЕГРАЦИИ РАЗНОРОДНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ

4.1. Структура и функционал инструментальных средств интеграции приложений.

4.2. Программные технологии разработки инструментальных средств и приложений.

4.2.1. Универсальный набор фреймов интеграции программных компонентов.

4.2.2. Асйуе-Х компоненты интерфейсного взаимодействия.

4.2.3. Механизмы синхронизации и блокировок приложений сценария.

4.3. Интерфейс программных приложений.

4.4. Структура программных модулей, реализующих встраиваемую библиотеку расчетов.

Выводы по главе 4.

Современный уровень развития информационных технологий и вычислительной техники характеризуется проникновением ИТ во все области жизнедеятельности. Стремительное снижение стоимости информационных систем с одной стороны, а также увеличение конкуренции в промышленности с другой, привели к необходимости использования информационных технологий для всех задач промышленного производства. В частности, в последнее время автоматизации подвергаются промышленные процессы, критичные для функционирования предприятия, бизнес-процессы.

Повсеместная автоматизация бизнес-процессов, кроме того, ведет и к возникновению ситуации, при которой создание единой информационной системы предприятия практически невозможно. Возможны два выхода из такой ситуации - построение информационной системы с нуля и создание и использование технологий, позволяющих осуществлять интеграцию разнородных приложений и АСУ в единое информационное пространство. Особую важность для информационных систем любого комплекса или предприятия приобретают задачи, связанные с интеграцией существующих и вновь вводимых в эксплуатацию информационных систем. Это связано с непрерывностью работы информационных систем на предприятии и отсутствием возможности единовременного обновления компонентов информационной системы.

Целью работы является разработка методов и инструментальных средств создания алгоритмической структуры и интеграции разнородных приложений в корпоративной информационной системе предприятия.

В соответствии с поставленной целью в диссертации решаются следующие задачи:

1. Системный анализ методов и моделей интеграции разнородных приложений и баз данных в корпоративных информационных системах.

2. Разработка методов и моделей описания алгоритмических структур разнородных приложений с иерархической вложенной структурой.

3. Разработка принципов создания инструментальных средств интеграции разнородных приложений и структур данных.

4. Разработка методов и моделей преобразования структур данных для обеспечения синхронизации и приложений в едином сценарии.

5. Программная реализация компонентов системы интеграции разнородных приложений.

Научную новизну работы определяют методы, модели и инструментальные средства интеграции разнородных приложений в корпоративной информационной системе. На защиту выносятся:

• модели структурной декомпозиции функциональных приложений;

• методика синхронизации, блокировок и согласования по данным разнородных программных приложений, включенных в гибридную среду;

• модели иерархической структуризации разнородных приложений, интегрированных в гибридный сценарий.

Диссертация состоит из четырех глав, в которых приводится решение поставленных задач.

В первой главе проведен системный анализ методов и моделей интеграции разнородных приложений и баз данных. Показано, что для обеспечения интеграции данных необходимо выбрать стандартные форматы для данных. Стандартами интеграции являются те форматы, которые поддерживают использование и распространение информации и бизнес данных, т.е. стандарты являются основой для проведения интеграции корпоративных приложений. К ним относятся COM+/DCOM, CORBA, EDI, JavaRMI и XML.

Интеграция платформ касается процессов и инструментов, с помощью которых эти системы могут осуществлять безопасный и оптимальный обмен информацией. В результате, данные могут беспрепятственно передаваться по различным приложениям. Например, определение того, как нужно надежно передавать информацию с NT- на UNIX-машину, является чрезвычайно непростой задачей по интеграции всей корпоративной системы.

Так, спецификация OMG CORBA определяет базовый объектный адаптер, который должен быть реализован во всех брокерах запросов. Basic Object Adapter (BOA) - это набор интерфейсов для создания ссылок на удаленные объекты, регистрации объектов, авторизации запросов и активизации приложений. Базовый объектный адаптер является решением первоочередной задачи обеспечения связи между реализацией объекта и брокером запросов.

В диссертации проведен анализ основных методов интеграции данных: консолидация, федерализация и распространение.

Во второй главе разработаны методы и модели открытой гибридной системы интеграции приложений с целью создания единой базы данных, методов, моделей и методик в виде отдельных компонентов, согласованных по интерфейсным связям и параметрам, с возможностью формирования их алгоритмической структуры.

В диссертации проведена параметризация исполняемых приложений на основании разработки универсального описания компонентов системы с использованием принципа «вход-выход-параметризация».

Каждому процессу соответствует один инициатор. Если в системе параллельно развивается т процессов, то в модели присутствует т инициаторов. При наличии эквивалентных параметризуемых приложений, а также реализации механизмов условного перехода по завершению приложения, сценарий системы поддержки принятия представляет алгоритмическую структуру.

В результате выполнена формальная декомпозиция структуры гибридной системы, определены управляющие и информационные связи, что позволяет сделать систему открытой для включения новых методов, моделей и данных, тем самым сформировать функционал программных приложений. Совместное использование введенных операций при наличии формализованного описания приложений и данных позволит автоматически генерировать программные методики.

Алгоритмическая структура приложений формализована в виде сетей Петри, которые представляют собой двудольный граф позиций и переходов. Причем переход имеет множество входов и множество выходов и позволяет моделировать любое логическое условие, что дает возможность в инструментальной среде создавать механизмы блокировок по входам и любые логические условия перехода по выходам.

Инструментальные средства гибридной среды позволяют формировать алгоритмическую структуру программных приложений за счет задания переходов между приложениями по условиям его завершения с использованием стандартизованного интерфейса, что и создает пользовательский сценарий. Все механизмы направлены на оперативное создание методик, имея типовой, отработанный набор

В третьей главе диссертации разрабатывается формальные модели и методы интеграции баз данных разнородных приложений.

Для реализации структуры баз данных, учитывающей возможность добавления новых расчетных соотношений и методов расчета в работе предлагается категорный подход, в котором в качестве объектов выступают домены. Тогда информационная система может быть рассмотрена, как система взаимосвязанных определенным образом доменов. В диссертации приведена общая структура доменно-ориентированной системы.

Описание взаимосвязей между доменами задает схему доменов. Система управления связями между доменами позволяет по схеме доменов определить возможные связи между доменами.

Несмотря на то, что большинство объектов не предполагается детализировать на ранних этапах разработки, такие объекты, как модели данных табличного вида (ДТВ) и модели реляционной базы данных (РБД) в работе рассмотрены детально. Они являются основными компонентами моделей ДТВ и РБД, и именно отличия этих моделей в основном определяет состав необходимых методов решения задач проектирования БД.

В работе реализованы механизмы преобразования таблиц ИТВ, которые являются реляционными и нормализованными, но между таблицами нет связей, и в таблицах отсутствуют ключевые поля. В этом случае таблицы ИТВ можно импортировать в РБД, затем назначить им ключевые поля и только после этого сформировать связи.

В четвертой главе в соответствии с предложенными методами и моделями интеграции разнородных программных приложений в диссертации разработана структура программного комплекса. Для организации открытой структуры в процессе его апробации и внедрения, система состоит из отдельных приложений, которые носят самостоятельный характер, а методы аналитической обработки данных базируются на интерфейсном взаимодействии с математическими пакетами.

Конструктор сценария предназначен для создания и редактирования сценария и позволяет включить в него кроме результирующих форм аналитической обработки дополнительные материалы, которые комментируют полученные результаты и могут представлять, текст, графику, анимации, видео и другие мультимедийные фрагменты.

Структура программных модулей разработана так, чтобы в модуле, реализующем библиотеку расчетов находились только специфические для реализуемого метода расчета подпрограммы и данные, а все вспомогательные средства размещались в других модулях. Такая структура модулей позволяет при реализации нового метода расчета в виде встраиваемой библиотеки, использовать без модификации и перекомпиляции исходного кода большинство готовых модулей что упрощает процесс разработки.

Обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов, изложенных в работе, определена корректным использованием современных математических методов и моделей. Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения на предприятиях и в организациях.

Научные результаты, полученные в диссертации, доведены до практического использования. Они представляют непосредственный интерес в области создания корпоративных информационных систем. Методы и алгоритмы, а также программные средства могут быть использованы при решении задач автоматизации государственных и коммерческих предприятий и организаций.

Разработанные методы и алгоритмы прошли апробацию и внедрены для практического применения в ряде предприятий, а также используются в учебном процессе в МАДИ.

Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено и получило одобрение:

• на Российских, межрегиональных и международных научно-технических конференциях и семинарах (2007-2010 гг.);

• на заседании кафедры АСУ МАДИ.

Совокупность научных положений, идей и практических результатов исследований в области автоматизации и информатизации составляет актуальное направление в области теоретических и практических методов интеграции разнородных приложений и баз данных.

Структура работы соответствует списку перечисленных задач, содержит описание разработанных методов, моделей и методик.

Материалы диссертации отражены в 6 печатных работах.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 145 страницах машинописного текста, содержит 29 рисунков, 17 таблиц, список литературы из 115 наименований и приложения.

Выводы по главе 4

1. Разработана система баз данных и инструментальные средства разработки механизмов интеграции приложений.

2. Разработаны элементарные приложения организации динамического формирования структур данных для переноса компонентов пользовательского интерфейса.

3. Разработанные методы и алгоритмы прошли апробацию и внедрены для практического применения в ряде предприятий, а также используются в учебном процессе МАДИ.

Заключение

1. Проведен системный анализ методов и моделей интеграции разнородных приложений и баз данных в корпоративных информационных системах.

2. Разработаны методы и модели описания алгоритмических структур разнородных приложений с иерархической вложенной структурой.

3. Разработаны принципы создания инструментальных средств интеграции разнородных приложений и структур данных.

4. Разработка методов и моделей преобразования структур данных для обеспечения синхронизации и приложений в едином сценарии.

5. Предложена структурная декомпозиция функциональных приложений гибридной среды системы поддержки принятия решений, основанная на формализации элементарных приложений с динамической алгоритмической структурой сценария.

6. Разработана формальная модель синхронизации разнородных программных приложений и методика организации общего информационного пространства на основе процессно-ориентированной схемы описания параллельных сцепленных методов и алгоритмов.

7. Разработана система баз данных и инструментальные средства гибридной адаптивной среды поддержки принятия решений для создания многоуровневых вложенных сценариев программных приложений.

8. Разработанные методы, модели, методики и программно-моделирующий комплекс внедрены для практического использования в ряде предприятий, а также используются в учебном процессе в МАДИ.

1. Авдеев Е.В., Еремин А. Т., Норенков И. П., Песков М. И. /Под ред. Норенкова И. П. Системы автоматизированного проектирования в радиоэлектронике. -М.: Радио и связь, 1986. - 368 с.

2. Анисимов В.И., Дмитриевич Г.Д., Ежов С.Н. и др. /Под ред. Анисимова В.И. Автоматизация схемотехнического проектирования на мини ЭВМ. JL: Изд-во Ленинградского ун-та, 1983. - 200 с.

3. Аграновский А.В., Арутюнян Р.Э, Хади Р.А. Современные аспекты проблемы поиска в текстовых базах данных // Телекоммуникации. — 2003. -№3. С. 25-23.

4. Арсеньев Б.П., Яковлев С.А. Интеграция распределенных баз данных. СПб.: Лань, 2001.-461 с.

5. Аткинсон М., Бансилон Ф., Девитт Д., Дитрих К., Майнер Д., Здоник С. Манифест систем объектно-ориентированных баз данных СУБД. 1995. -№4.

6. Ахаян Р., Горев А., Макатирипов С. Эффективная работа с СУБД. -СПб.: Питер, 1997. 704 с.

7. Бабанов А.М. Теория семантически значимых отображений и ее применение для проектирования реляционных баз данных: Дисс. . канд. техн. наук (05.13.11). М., 2005. - 182 с.

8. Балдин А.В. Научные основы автоматизации и моделирования процессов управления на основе гибридных систем поддержки принятия решений с открытой структурой: Дисс. . докт. техн. наук (05.13.06). М., 2006.-330 с.-д.с.п.

9. Балл Г.А. Система понятий для описания приложений интеллекта // Кибернетика. 1979. - №2. - С. 109-113.

10. Баркер С.Ф. Профессиональное программирование в Microsoft Access 2002: Пер. с англ. М.: Вильяме, 2002. - 992 с.

11. Бекаревич Ю.Б., Пушкина H. В. Microsoft Access 2000. СПб.: БХВ - Петербург, 2001. - 480 с.

12. Боровиков В.В. Microsoft Access 2002: Программирование и разработка баз данных и приложений. М.: Солон - Р, 2002. - 560 с.

13. Бобровски С. Oracle 7: Вычисления клиент/сервер. М.: Лори, 1996. -651 с.

14. Бобровски С. Огас1е8: Архитектура : Пер с англ. М.: Лори, 1988.212 с.

15. Бобровски С. Oracle 8: Архитектура. М.: Лори, 1998. - 210 с.

16. Бойко В. В., Савинков В. М. Проектирование баз данных информационных систем. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 1989. - 350 с.

17. Боровицкий МД.1, Смирнов С.В. Реализация и исследования производительности объектно-ориентированной СУБД // Программирование. М., 1992.-С. 18-28.

18. Бочаров В. А., Маркин В.И. Основы логики. М.: Космополис, 1994. -272 с.

19. Буре P. XML и базы данных // Открытые системы. М., 2000. - № 10.- С. 62-65.

20. Буч. Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений. -М.: Бином, 2001. 560 с.

21. Вендров А. М. CASE технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем. - М.: Финансы и статистика, 1998. - 176 с.

22. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Высшая школа, 2001.576 с.

23. Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. СПб.: Питер, 2000. - 384 с.

24. Гандерлой Майк, Харкинз Сьюзан Сейлз. Автоматизация Microsof Access с помощью VBA: Пер. с англ. М.: Вильяме, 2006. - 416 с.

25. Гарсиа-Молина Г., Ульман Д., Уидом Д. Системы баз данных. Полный курс: Пер. с англ. М.: Вильяме, 2004. - 1088 с.

26. Гасанов Э.Э. Информационно-графовая модель хранения и поискданных//Интеллектуальные системы. 1998. - Т. 3. - С. 163-192.

27. Гасликова И. Поиск информации в контексте // Информационные ресурсы России. М., 1998. - № 6. - 31 с.

28. Гиффорд Двайн и др. Access 97. Энциклопедия пользователя: Пер. с англ. Киев: ДиаСофт, 1997. - 640 с.

29. Горчинская О.Ю., Калянов Г.Н. Современные CASE-технологии и Designer/2000 Oracle Magazine/RE. 1977. - №1. - С. 22-25.

30. Грабер M. M. SQL: Пер. с англ. M.: Лори, 2000. - 371 с.

31. Грабер M. М. Справочное руководство по SQL: Пер. с англ. М.: Лори, 1997. - 231 с.

32. Грей Д. Управление данными. Прошлое, настоящее и будущее. //СУБД. 1998. - №3. - С. 21-36.

33. Грей П. Логика, алгебра и базы данных: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1989. - 368 с.

34. Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных. 7-е изд.: Пер. с англ. -М.: Вильяме, 2001. 1072 с.

35. Дейт К., Дж. Введение в системы баз данных. 8-е изд.: Пер. с англ. -М.: Вильяме, 2005. 1328 с.

36. Денниг В., Эссиг Г., Маас С. Диалоговые системы "человек-ЭВМ". Адаптация к требованиям пользователя. М.: Мир, 1984. - 112 с.

37. Джексон Г. Проектирование реляционных баз данных для использования в микро ЭВМ: Пер. с англ. М.: Мир, 1991. - 252 с.

38. Джеффри Л. Бирн. Microsoft SQL Server. Руководство администратора: Пер. с англ. М.: Лори, 1998. - 214 с.

39. Джеффри Л. Бирн. Microsoft SQL Server. Руководствоадминистратора: Пер. с англ. М.: Лори, 1988. - 210 с.

40. Диго С.М. Проектирование и использование баз данных. М.: Финансы и статистика, 1995. - 208 с.

41. Замулин A.B. Системы программирования баз данных и знаний. -Новосибирск: Наука, 1990. 352 с.

42. Иванова Г.С. Технология программирования. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 320 с.

43. Иванова Г.С., Ничушкина Т.Н. Проектирование программного обеспечения: Методическое пособие по выполнению и оформлению курсовых, дипломных и квалификационных работ. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 83 с.

44. Информационная технология. Язык баз данных SQL. ISO/МЭК 9075-93. Введ. 01.07.94. - М., 1993. - 26 с.

45. Калиниченко JI.A. Метод построения коммутативных отображений моделей данных при интеграции неоднородных баз данных // Программирование. 1978. - № 6.- С. 60-71.

46. Карпова Т.С. Базы данных: модели, разработка, реализация. СПб.: Питер, 2001.-304 с.

47. Коршунов Ю.М. Математические основы кибернетики. М.: Энергия, 1980. - 424 с.

48. Когаловский М.Р. Абстракции и модели в системах баз данных // СУБД.-М., 1998.-№4-5.

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

50. Когаловский М.Р. Технология баз данных на персональных ЭВМ. -М.: Финансы и статистика, 1992. 223 с.

51. Колетски П., Дорси П. Oracle Designer. Настольная книга пользователя: Пер. с англ. М.: Лори, 1999 - 592 с.

52. Корнеев В.В. и др. Базы данных. Интеллектуальная обработка информации. М.: Нолидж, 2000. - 162 с.

53. Кренке Д. Теория и практика построения баз данных: Пер. с англ. — СПб.: Питер, 2003. 800 с.

54. Кузнецов О.П., Адельсон-Вельский Г.М. Дискретная математика для инженера. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 480 с.

55. Кузнецов С.Д. СУБД (системы управления базами данных) и файловые системы. М.: Майор, 2001. - 128 с.

56. Кузьменко В. Г. Базы данных в Visual Basic и VBA. Самоучитель. -M.: Бином-Пресс, 2004. 416 с.

57. Литвин П. и др. Разработка настольных приложений в Access 2002. Для профессионалов: Пер. с англ. СПб.: Питер, 2002. - 1008 с.

58. Мак-Федрис П. Моя первая книга о VBA: Пер. с англ. М.: Эксмо, 2005.-352 с.

59. Мейер Д. Теория реляционных баз данных. М.: Мир, 1987. - 608с.

60. Норенков И.П. Разработка систем автоматизированного проектирования: Учебник для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1994.-207 с.

61. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: Учебник для вузов. 2-е изд., переработ, и доп.- М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 336 с.

62. Норенков И.П., Маничев В.Б. Системы автоматизированного проектирования электронной и вычислительной аппаратуры. М.: Высшая школа, 1983. - 272 с.

63. Озкарахан Э. Машины баз данных и управления базами данных: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 695 с.

64. Петер Пин, Шен Чен. Модель "сущность-связь" шаг к единому представлению о данных// СУБД. - 1995. - № 3. - С. 137-158.

65. Петрова И.Ю., Лазуткина Е.А. Организация баз данных. -Астрахань: Астраханский ГТУ, 1999. 192 с.

66. Питерсон Дж. Теория сетей Петри и моделирования систем: Пер. с англ. М.: Мир, 1984. - 264 с.

67. Пол Литвинг, Кен Гетц, Майкл Гилберт. Access 2000. Руководство разработчика. Корпоративные приложения: Пер. с англ. Киев: BHV, 2001. -Т. 2.-912 с.

68. Препарата Ф. Шеймос. М. Вычислительная геометрия. Введение. -М.: Мир, 1989.-478 с.

69. Пржиялковский В.В. Сложный анализ данных большого объема. Новые перспективы компьютеризации. // СУБД. 1996. - № 4. - С. 71-83.

70. Пржиялковский В.В. Новые одежды знакомых СУБД. Объектная реальность, данная нам. // СУБД. 1997. - № 4.

71. Райан Стивене, Рональд Плю. SQL.: Пер с англ. М.: Бином, 1998. -400 с.

72. Ревунков Г.И., Самохвалов Э.Н., Чистов В.В. Базы и банки данных и знаний. М.: Высшая школа, 1992. - 392 с.

73. Роберт Дж. Мюллер. ORACLE Developer/2000. Настольная книга пользователя: Пер. с англ. М.: Лори, 1999. - 384 с.

74. Розмахов О.Г. Основы проектирования баз данных. М.: Московский авиационный институт, 1993. - 24 с.

75. Россеева О.И., Загорулько Ю.А. Организация эффективного поиска данных//Интеллектуальные системы. 1998. - № 3-4. - С. 163-192.

76. Саймон А.Р. Стратегические технологии баз данных. М.: Финансы и статистика, 1999. - 479 с.

77. Система управления базами данных. Руководство прикладного программиста. М.: Информ-Икс, 1997. - 47 с.

78. Система управления базами данных. Руководство по проектированию структур данных. М.: Информ Икс, 1997. - 14 с.

79. Системы автоматизированного проектирования. Кн.2: Федорук В.Г., Черненький В.М. Информационное и прикладное обеспечение. М.: Высшая школа, 1986. - 159 с.

80. Стоунбрейкер. Объектно-реляционные системы баз данных // Открытые системы. 1994. - № 4.

81. Суслов А. Языки запросов для XML-данных // Открытые системы. -2001,-№2.

82. Тиори Т., Фрай Д. Проектирование структур баз данных: Пер. с англ. М.: Мир, 1985. - 287 с.

83. Тихомиров Ю.В. Microsoft SQL Server 7.0. СПб.: БХВ-Петербург, 1999.-720 с.

84. Тихомиров Ю.В. Micrjsoft SQL Server 7.0: разработка приложений.- СПб.: БХВ Петербург, 1999. - 352 с.

85. Урман С. Oracle 8. Программирование на языке PL/SQL. М.: Лори, 1999.-607 с.

86. Ульман Дж. Основы систем баз данных: Пер. с англ. М.Р. Когаловского и В.В. Когутовского. М.: Финансы и статистика, 1983. - 334 с.

87. Ульман Д., Уидом Д. Введение в системы баз данных: Пер. с англ. -М.: Лори, 2000.-319 с.

88. Фаронов В.В., Шумаков П.В. Delphi 4. Руководство разработчика баз данных. М.: Нолидж, 1999. - 560 с.

89. Федорук В. Г. Математическое и программное обеспечение анализа БИС: Дисс. .канд. техн. наук (05.13.12). -М., 1983.-200 с.-д.с.п.

90. Харитонова И.А., Михеева В.Д. Microsoft Access 2000. СПб.: БХВ-Петербург, 2001. - 819 с.

91. Хьюз Дж., Мичтом Дж. Структурный подход к программированию.- М.: Мир, 1980.-278 с.

92. Шпеник М., Следж О. Руководство администратора баз данных Microsoft SQL Server 2000: Пер. с англ. М.: Вильяме, 2001. - 928 с.

93. Энциклопедия пользователя. Огас1е8.: Пер. с англ. /Компания Advanced Information Systems и др. Киев: ДиаСофт, 1999. - 864 с.

94. Buff H.W. Why Codd's Rule №> 6 Must Be Reformulated // ACM SIGMOD. December 1988. - 17, № 4.

95. Cattell R.G.G. Object data management.- Addison- Wesley: Reading, MA, 1994.

96. Celko J. SQL for Smarties: Advanced SQL Programming. San Francisco, Calif.: Morgan Kaufmann, 1995.

97. Chamberlin D.D. et. al. Support for Repetitive Transactions and Ad Hoc Queries in System R // ACM TODS. March 1981. - 6, № 1.

98. Chamberlin D.D. et. al. A History and Evaluation of System R // CACM. -October 1981.-24, № io.

99. Codd E.F. A relational model data for larger shared data banks // Comm; ACM.- 1970. V.13.- № 6.- P. 377-387.

100. Codd E.F. The Relational Model For Database Management Version 2. Reading, Mass.: Addison-Wesley, 1990.

101. Darwen H. Relation-Valued Attributes // Date C. J. and Hugh Darwen. Relational Database Writings 1989 1991. - Reading, Mass.: Addison-Wesley, 1992.

102. Darwen H. Without Check Option // Date C. J. and Darwen H. Relational Database Writings 1989 1991. - Reading, Mass.: Addison-Wesley, 1992.

103. Darwen H. The Role of Functional Dependes in Query Decomposition//Date C.J., Darwen H. Relation Writing 1989-1991.-Reding, Mass.: Addison-Wesley, 1992.

104. Date C. J. Why Quantifier Order Is Important // Date C. J. and Hugh Darwen. Relational Database Writings 1989 1991. - Reading, Mass.: Addison-Wesley, 1992.

105. Date C. J. What's Wrong with SQL? // Date C. J. Relational Database Writings 1985 1989. - Reading, Mass.: Addison-Wesley, 1990.

106. Date C. J. How We Missed the Relational Boat // Date C. J. Relational Database Writings 1991 1994. - Reading, Mass.: Addison-Wesley, 1995.

107. Date C. J. Why Relational? // C.J. Date. Relational Database Writings 1985 1989. - Reading, Mass.: Addison-Wesley, 1990.

108. Date C. J. What Not How: The Business Rules Approach to Application Devolopment.-Reading, Mass.: Addison-Wesley, 2000

109. Eisenberg A., Melton J/ SQL: 1999, Formerly Known as SQL3 // ACM SIGMOD Record. March 1999. - 28, № 4.

110. Halpin T. Information Modeling and Relational Databases: From Conceptual Analusis to Logical Design. San Francisco, Calif.: Morgan Kaufmann, 2001.

111. Klug A. Equivalence of Relational Algebra and Relational Calculus Query Languages Having Aggregate Functions // JACM 29. July 1982. - № 3.

112. Mediators in the architecture of future information systems // IEEE Computer.-1999.- V.25.-№3.- P. 38-49.

113. Yannis Kotidis and Nick Roussopoulos. DynaMat: A Dynamic ViewManagement System for Data Warehouses. In Proc. of ACM SIGMOD Conference, 1999 June.

114. Yemeni R., Papakonstantinou Y., Abiteboul S., and Garcia-Molina H.Fusion queries over internet databases // In proc. of the conf. on extending database technology (EDBT). Valencia: Spain, 1998.- P. 57-71.