Моделі та інформаційні технології адміністрування інформаційного комплексу автоматизованих систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Харківський національний університет радіоелектроніки

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

05.13.06 - інформаційні технології

Моделі та інформаційні технології адміністрування інформаційного комплексу автоматизованих систем

Керносов Максим Андрійович

Харків 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському національному університеті радіоелектроніки Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Левикін Віктор Макарович, Харківський національний університет радіоелектроніки завідувач кафедри інформаційних управляючих систем.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Єрохін Андрій Леонідович, Харківський національний університет внутрішніх справ, начальник кафедри інформатики;

доктор технічних наук, професор Федорович Олег Євгенович, Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського „ХАІ”, завідувач кафедри інформаційних управляючих систем.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради І.П. Плісс.

Анотація

інформаційний користувач типізація

Керносов М.А. Моделі та інформаційні технології адміністрування інформаційного комплексу автоматизованих систем. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - інформаційні технології. - Харківський національний університет радіоелектроніки. - Харків, 2010.

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної науково-практичної задачі розробки нових моделей та інформаційних технологій адміністрування інформаційного комплексу автоматизованих систем. Розроблено модель інформаційного комплексу автоматизованої системи, елементами якого є структури даних та електронні документи, і модель запиту до інформаційного комплексу системи. Для опису документів запропоновано фреймову модель типового документа, яка використана в розробленій моделі актуалізації оперативних даних інформаційного комплексу автоматизованої системи.

Запропоновано інформаційні технологій формування інтерфейсу користувача для роботи з документами, контролю формування документів, актуалізації даних в автоматизованій системі за запитами користувачів з використанням документів, адміністрування запитів до інформаційного комплексу системи. Зазначені технології використані в розробленій підсистемі адміністрування автоматизованої системи, впроваджені в декількох організаціях та підприємствах.

Ключові слова: модель, інформаційна технологія, адміністрування, інформаційний комплекс автоматизованої системи, запит до інформаційного комплексу, типовий електронний документ, актуалізація даних.

Аннотация

Керносов М.А. Модели и информационные технологии администрирования информационного комплекса автоматизированных систем. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 - информационные технологии. - Харьковский национальный университет радиоэлектроники. - Харьков, 2010.

Диссертационная работа посвящена решению актуальной научно-практической задачи разработки новых моделей и информационных технологий администрирования информационного комплекса автоматизированных систем. Первый раздел посвящен анализу современного состояния проблемы администрирования автоматизированных систем (АС), включая анализ существующих специализированных систем администрирования и функций администрирования, реализованных в самих АС. Обозначена актуальность решения в настоящее время задач администрирования информационного комплекса (ИК) в АС, проанализированы используемые при их решении современные концепции, стандарты, модели и технологии. Обоснована необходимость разработки новых моделей и информационных технологий администрирования ИК АС и преимущество их реализации в подсистеме администрирования АС перед интеграцией АС со специализированными системами администрирования.

Во втором разделе выделены функции администрирования ИК АС, показана их взаимосвязь с другими функциями администрирования АС. В качестве информационных единиц ИК системы предложены структуры данных, хранимых в базе данных АС, и формируемые и обрабатываемые при решении функциональных задач системы электронные документы. Осуществлена формальная постановка задачи исследования с использованием выделенных множеств информационных единиц ИК, которые имеют различную структуру и природу, и функций отображения информационных единиц, осуществляемых по запросам пользователей. С применением технологий многомерных баз данных разработана математическая модель ИК АС, элементами которого являются структуры данных и электронные документы. Описаны особенности формирования модели ИК конкретной АС в зависимости от используемых в БД АС моделей данных (применительно к реляционной, объектно-реляционной и объектно-ориентированной моделям данных).

Предложенная модель ИК АС обладает следующими характеристиками: ИК АС описан как многомерный гиперкуб данных, который может быть трансформирован в OLAP-куб; к данной модели ИК могут быть применены операции, определённые на многомерной модели данных (срез, вращение, консолидация и детализация); ИК АС включает информационные комплексы функциональных задач системы.

С учетом данных характеристик модели ИК АС разработана модель запроса к ИК системы, входными и выходными параметрами которого являются данные и документы, концептуально представленного в виде конечного автомата Мили. Структуры данных описаны кортежами. Для описания электронных документов предложена фреймовая модель типового документа, которая основана на объектной модели документа и описывает его элементы в виде экземпляров фреймов. Применение фреймов позволяет упростить программную реализацию модели документа и включить в неё функциональность, определяющую взаимодействие структурных элементов электронного документа.

В третьем разделе разработана модель актуализации оперативных данных ИК АС с использованием документов, которая предполагает отображение электронных документов, описанных с применением фреймовой модели типового документа, в структуры данных, хранимых в базе данных АС. На основе предложенных моделей ИК АС, его информационных единиц и их отображения разработаны информационные технологии формирования интерфейса пользователя для работы с документами, контроля формирования документов, актуализации данных в АС с применением электронных документов, администрирования запросов к ИК АС. Данные информационные технологии охватывают различные этапы создания и эксплуатации ИК АС и поддерживают жизненный цикл данных и электронных документов в системе. В четвертом разделе осуществлён анализ типовых объектов управления, для которых применимы результаты диссертационных исследований, проанализированы потоки данных и документов, сопровождающих их бизнес-процессы. Применение предложенных моделей и информационных технологий позволило разработать подсистему администрирования АС и реализовать в ней задачи администрирования ИК системы и обеспечить возможность осуществления его оперативного анализа.

Анализ внедрения результатов диссертационных исследований показал, что использование разработанных моделей и информационных технологий администрирования ИК АС позволило: значительно сократить затраты времени и трудоёмкость выполнения операций администрирования ИК АС; снизить время выполнения запросов пользователей к ИК и актуализации данных в АС посредством обработки типовых электронных документов при решении функциональных задач системы; уменьшить количество ошибок во вносимых в АС данных и в выходных документах системы.

Ключевые слова: модель, информационная технология, администрирование, информационный комплекс автоматизированной системы, запрос к информационному комплексу, типовой электронный документ, актуализация данных.

Annotation

Kernosov M.A. Models and information technologies for the management of automated systems information complex. - Manuscript.

The thesis for candidate degree in technical science by specialty 05.13.06 - information technologies - Kharkiv National University of Radio Electronics. - Kharkiv, 2010.

The present thesis is focusing on solving an actual scientific and practical task regarding the development of new models and technologies for the management of automated systems information complex.

A model of automated system information complex has been developed, whose elements are data structures and electronic documents, as well as a model query to the system's information complex. A typical document frame model has been suggested to describe documents. This model was further used in the designed model of automated systems information complex data updating. Information technologies were developed for user interface generation to handle with documents, control the documents generation, and update the system data in response to user's request on the basis of the documents as well as for management of queries to the system's information complex. The above mentioned technologies have been used in the developed subsystem of the automated system management and implemented on a range of organizations and enterprises.

Keywords: a model, an information technology, management, an automated system information complex, a query to an information complex, a typical electronic document, data updating.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. В теперішній час наукові дослідження, пов'язані з адмініструванням автоматизованих систем (АС), набули особливого значення, оскільки дозволяють забезпечити подовження життєвого циклу системи та її оперативне супроводження. Одним з напрямків цих досліджень, що активно розвивається, є адміністрування інформаційного комплексу (ІК) АС, який охоплює адміністрування даних та електронних документів як інформаційних ресурсів підприємства.

Дослідження проблеми адміністрування ІК АС найбільш актуальне відносно АС організаційного управління. Системи даного класу дозволяють вирішувати задачі автоматизації збирання, зберігання, передачі й обробки інформації для різноманітних підприємств, організацій і установ, бізнес-процеси яких супроводжуються регулярним документообігом. Сучасні концепції, які визначають розвиток таких систем, відображають зростання вимог до АС, декларують необхідність забезпечення можливості настроювання та управління взаємодією й обміном даними та електронними документами між її підсистемами з метою надання актуальних даних за запитами користувачів. Таким чином, існує необхідність розробки АС з новими властивостями. Такі АС мають забезпечувати гнучкість адміністрування: автоматизовану адаптацію системи до змін вимог і запитів користувачів та форм вихідних документів, контроль формування документів і їх обробку для актуалізації даних в ІК системи.

Вирішення задач адміністрування ІК АС можливе за рахунок використання математичних моделей для уніфікованого опису ІК системи і його елементів та інформаційних технологій для реалізації функцій адміністрування ІК АС з використанням формальних моделей. Великий внесок у розвиток моделей даних, формалізованих описів структур фактографічних даних і електронних документів, запитів до АС, а також у розробку інформаційних технологій проектування та адміністрування таких систем і їх компонентів внесли зарубіжні й вітчизняні вчені: Г. Кастлер, К.Е. Шеннон, М. Мінський, Е.Ф. Кодд, Г. Буч, Д. Рамбо, А. Джекобсон, В.М. Глушков, О.А. Павлов, Д.А. Поспєлов, С.Д. Кузнєцов. Зараз над вирішенням деяких питань адміністрування ІК АС і автоматизації формування та обробки електронних документів активно працюють К.М. Саммерс, С.А. Клейменов. Значний внесок у розвиток галузі науки і техніки, при-свяченій розробці та адмініструванню ІК АС, зробили такі організації, як Міжнародна асоціація управління інформацією та зображеннями (The Association for Information and Image Management - AIIM), консорціум World Wide Web та інші, які визначають тенденції в області розробки АС і стандартизації технологій обробки даних.

Проте, існуючі моделі та інформаційні технології, які використовуються під час вирішення традиційних задач розробки ІК АС і адміністрування документів і систем управління базами даних, фокусуються лише на окремих елементах ІК, не розглядають документи як елементи ІК системи, відокремлюють адміністрування даних та електронних документів і не надають можливості системного вирішення всіх задач адміністрування ІК АС. Тому дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної науково-практичної задачі розробки моделей та інформаційних технологій адміністрування ІК АС, яку зараз опрацьовано недостатньо.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження, подані у дисертаційній роботі, проводилися автором на кафедрі інформаційних управляючих систем Харківського національного університету радіоелектроніки (ХНУРЕ) та у Центрі інформаційних систем і технологій ХНУРЕ в рамках держбюджетних НДР № 172 „Розробка типової інформаційно-аналітичної системи (ІАС) „Університет” (ІІ черга)” (№ ДР 0103U001560, автор є виконавцем), № 243 „Методи, моделі та інформаційні технології розбудови соціально-економічної мережі з метою інтеграції у європейський простір” (№ ДР 0109U002497, автор є виконавцем), а також госпдоговірних НДР № 06-06 „Розробка інформаційної системи управління навчальним процесом (І черга)” за замовленням Чернівецького торговельно-економічного інституту Київського національного торговельно-економічного університету (№ ДР 0106U008279, автор є виконавцем) і НТП № 09-26 „Дослідження та адміністрування апаратного та програмного забезпечень, що входить до комп'ютерної мережі” за замовленням Харківської обласної ради (автор є відповідальним виконавцем).

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка моделей та інформаційних технологій, що забезпечують підвищення ефективності адміністрування ІК АС, та актуальності даних, які використовуються для виконання змінюваних запитів користувачів.

Поставлена мета передбачає вирішення таких задач:

- аналіз сучасних концепцій, моделей та інформаційних технологій, які застосовуються під час розробки й адміністрування ІК АС;

- розробка математичної моделі ІК АС;

- розробка моделі запиту до ІК АС;

- розробка моделі типового електронного документа як елемента ІК АС;

- розробка моделі актуалізації оперативних даних ІК АС;

- розробка інформаційних технологій адміністрування ІК АС;

- реалізація й апробація розроблених інформаційних технологій.

Об'єкт дослідження: процеси адміністрування інформаційного комплексу автоматизованих систем.

Предмет дослідження: моделі та інформаційні технології адміністрування інформаційного комплексу автоматизованих систем, які базуються на формалізованому поданні інформаційного комплексу та його елементів.

Методи дослідження: системний аналіз, методи теорії множин та алгебри логіки, які були використані для розробки моделі ІК АС, та визначення умов її формування в залежності від використовуваної в системі моделі даних та умов спільного використання пакетів даних для вирішення задач адміністрування ІК; методи теорії автоматів, які були використані для розробки моделі запиту до ІК на концептуальному рівні; методи теорії фреймів та алгоритмічного моделювання, які були використані для розробки об'єктної моделі типового документа та інформаційних технології адміністрування ІК.

Наукова новизна отриманих результатів. Внаслідок вирішення поставлених у дисертаційній роботі задач отримані такі нові результати:

1. Вперше розроблено модель актуалізації оперативних даних інформаційного комплексу автоматизованої системи, яка описує вплив вхідних електронних документів на стан інформаційного комплексу, що дозволяє автоматизувати функції обробки документів в автоматизованій системі та отримати кількісну оцінку фактографічних даних цих документів.

2. Вдосконалено об'єктну модель типового документа, яка, на відміну від існуючих, подає електронний документ як ієрархію модифікованих фреймів, що дозволяє скоротити витрати на формування й обробку електронних екземплярів документів як композицій типових програмних класів.

3. Набула подальшого розвитку математична модель інформаційного комплексу автоматизованої системи, яка, на відміну від існуючих, дозволяє об'єднати описи даних і електронних документів за ознакою їх використання в конкретній функціональній задачі, що дозволяє розширити функції адміністрування інформаційного комплексу системи за рахунок типізації функцій адміністрування даних і документів.

4. Набула подальшого розвитку модель запиту до інформаційного комплексу автоматизованої системи, яка, на відміну від існуючих, базується на поданні інформаційного комплексу у вигляді сукупності даних та електронних документів, що дозволяє знизити витрати часу на виконання запитів до інформаційного комплексу за рахунок типізації функцій адміністрування їх формування й обробки.

Практичне значення отриманих результатів. Запропоновані в дисертаційній роботі моделі та інформаційні технології можуть бути застосовані під час адміністрування, розробки, супроводження та адаптації організаційних АС до об'єктів управління, функціонування яких супроводжується обробкою змінюваних запитів користувачів до ІК системи і формуванням документації, яка містить фактографічні дані, що суттєво впливають на бізнес-процеси. До таких об'єктів управління належать, як правило, крупні державні та приватні підприємства, установи й навчальні заклади, але отримані результати також можуть бути застосовані на підприємствах і в організаціях, які належать до сфери дрібного та середнього бізнесу. З використанням запропонованих моделей і технологій розроблена підсистема адміністрування АС підприємства, яка реалізує функції управління адаптацією системи до предметної області й об'єкта управління, адміністрування запитів користувачів до ІК АС, формування документів, контролю коректності документів, що формуються, та актуалізації облікових даних в ІК системи внаслідок обробки документів.

Результати дисертаційної роботи впроваджені у таких організаціях і підприємствах: Харківська обласна рада (акт від 04.08.2009 р.), ВАТ „Костянтинівський метизний завод” (акт від 17.12.2008 р.), ЗАТ „Костянтинівський металургійний за-вод” (акт від 27.01.2009 р.). Розроблена підсистема адміністрування АС впроваджена в Центрі інформаційних систем і технологій, а також у відділі кадрів ХНУРЕ у складі ІАС „Університет” (акт від 20.05.2009 р.). Основні результати дисертаційної роботи використовуються у навчальному процесі ХНУРЕ за напрямом 6.050101 „Комп'ютерні науки” і за спеціальністю 7.080401 „Інформаційні управляючі системи і технології” в лабораторному практикумі дисциплін „Інформаційні системи та структури даних” і „Технології баз даних” (акт від 28.09.2009 р.).

Особистий внесок здобувача. Усі наукові результати, викладені в дисертації, отримані автором особисто. У роботах, які написано у співавторстві, авторові належать: подання електронного документа як елемента забезпечуючої частини АС, а також застосування продукційних правил для здійснення контролю коректності структури документа та її заповнення фактографічними даними; формалізоване подання ІК АС і модель запиту до ІК АС; фреймова модель типового документа як елемента ІК АС; інформаційна технологія формування інтерфейсу користувача АС для роботи з документами; описи функцій підсистеми адміністрування АС і взаємодії адміністратора АС з адміністраторами видів забезпечень системи; підходи, на яких базується інформаційна технологія побудови гетерогенних корпоративних АС, що мають слабкозв'язну модульну архітектуру; схема кешування даних компонентами розподіленої АС і використання механізмів переключення виконання окремих бізнес-функцій системи в автономний режим; підхід до автоматизації формування й обробки документів як елементів забезпечуючої частини АС; аналіз особливостей автоматизації бізнес-процесів вузу; аналіз розузгодження облікових даних в АС з поточним станом бізнес-процесів із використанням супровідної документації; опис особливостей використання електронних документів для актуалізації даних в ІК АС; використання математичної моделі інформаційного комплексу автоматизованої системи в інформаційній технології оцінки якості діяльності підприємства.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися на таких конференціях і форумах: VIII Міжнародній науково-практичній конференції «Наука і освіта» (Дніпропетровськ, 2005 р.); VI Всеукраїнській науково-практичній конференції «Комп'ютерне моделювання та інформаційні технології в науці, економіці та освіті» (Кривий Ріг, 2005 р.); IX, X и XII Международных молодёжных форумах «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке» (Харків, 2005, 2006, 2008 рр.); II, III Міжнародних науково-технічних конференціях «Матеріали електронної техніки та сучасні інформаційні технології» (Кременчук, 2006, 2008 рр.); Всеукраїнській науково-практичній конференції «Інформаційні технології та молодь в ХХІ столітті» (Харків, 2006 р.); I Міжнародній науково-практичній конференції «Європейська наука XXI ст.: стратегія і перспективи розвитку» (Дніпропетровськ, 2006 р.); 2-й Международной студенческой научно-технической конференции «Информатика и компьютерные технологии» (Донецьк, 2006 р.); Международной научно-практической конференции «Стратегии IT-технологий в образовании, экономике и экологии» (Харків, 2007 р.); II Міжвузівській науково-технічній конференції «Інформаційні технології в економічних та технічних системах» (Кременчук, 2007 р.); XIII Всероссийской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов «Новые информационные технологии в научных исследованиях и образовании» (Рязань, 2008 р.); 3-м Международном радиоэлектронном форуме «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» (Харків, 2008 р.); VIII Конференции по физике высоких энергий, ядерной физике и ускорителям (Харків, 2010 р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 22 наукові праці, а саме: 9 статей, серед яких 8 - у виданнях, що входять до переліку ВАК України з технічних наук (з них 2 статті одноосібно), 1 стаття в іноземному періодичному науково-технічному журналі та 13 публікацій у працях наукових конференцій та форумів.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, додатків та списку використаних джерел. Повний обсяг дисертації складає 227 с., у тому числі: основний текст дисертації - 153 с., 13 ілюстрацій за текстом, 9 ілюстрацій на окремих 9 с., 13 додатків на 50 с., список використаних джерел з 159 найменувань на 15 с.

2. Основний зміст роботи

У вступі наведено загальну характеристику роботи: обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету та задачі дослідження, визначено об'єкт, предмет і методи дослідження, наукову новизну і практичне значення отриманих результатів, наведено дані про публікації, особистий внесок автора в роботи, виконані у співавторстві, та відомості про апробацію результатів дисертації. У першому розділі виконано аналіз сучасного стану проблеми адміністрування автоматизованих систем, зокрема адміністрування ІК АС, включаючи існуючі концепції, використовувані моделі, інформаційні технології та їх практичні реалізації. Зазначено, що ІК АС - це сукупність даних, які зберігаються в базах і сховищах даних, та електронних документів, які супроводжують бізнес-процеси підприємства, формуються та обробляються під час вирішення функціональних задач (ФЗ) системи. Наведено структуру ІК системи, визначено його інформаційні одиниці - структури даних та електронні документи. Адміністрування ІК АС визначено як множину організаційних, інформаційних, програмних і технічних операцій, що здійснюються на етапах розробки та експлуатації АС і забезпечують підтримку її адаптації до бізнес-процесів об'єкта управління, функціонування АС в належному режимі, спроможності системи виконувати запити користувачів та здійснювати обмін даними з іншими системами.

Результати проведеного аналізу дозволяють зробити такі висновки:

- традиційні функції адміністрування окремих видів забезпечень АС не дозволяють вирішувати задачі адміністрування ІК АС, реалізація яких дуже трудомістка;

- існуючі спеціалізовані системи адміністрування АС надають засоби інтеграції лише з найбільш розповсюдженими АС і не забезпечують вирішення всіх задач адміністрування ІК системи;

- існуючі моделі ІК АС є декларативними (подані формальними теоретико-множинними системами), характеризуються високим рівнем абстракції і не відображують фізичну природу ІК АС, розрізняють описи даних та електронних документів; при використанні термінів багатовимірних баз даних охоплюють лише частину вимірів ІК АС і не враховують зв'язок ІК з функціональною структурою АС;

- існуючі моделі запиту до ІК АС розраховані на взаємодію з ІК, поданим у вигляді лише набору даних (моделі запитів до баз даних) або лише набору документів (моделі запитів до інформаційно-пошукових систем для контекстного пошуку);

- існуючі моделі типового документу є декларативними (подані мережними моделями), не містять функціональних компонентів, що ускладнює їх програмну обробку, розраховані на певні формати електронних документів і не є універсальними.

Наведені висновки відображають перспективність розробки підсистеми адміністрування АС для вирішення задач адміністрування ІК та визначають основний напрямок досліджень роботи як створення моделей та інформаційних технологій адміністрування ІК АС. Виходячи з цього, в розділі сформульовано мету і задачі дослідження.

У другому розділі виділено функції підсистеми адміністрування ІК, зроблено формальну постановку задачі дослідження з використанням множин інформаційних одиниць ІК, що мають різну структуру і природу, та функцій відображення інформаційних одиниць, здійснюваних за запитами користувачів. Крім того, в розділі з використанням технологій багатовимірних баз даних (БД) розроблено математичну модель ІК АС, модель запиту до ІК та фреймову модель типового електронного документа.

Для розробки математичної моделі ІК АС за областю використання даних та електронних документів (відповідно до сучасних тенденцій розвитку технологій баз даних) виділені такі структурні рівні ІК:

- оперативні дані та документи , що відображають поточний стан бізнес-процесів;

- аналітичні дані та документи , що відображають історію змін у бізнес-процесах;

- допоміжні, службові або словникові дані та документи .

Модель взаємозв'язку оперативного та аналітичного рівнів ІК АС має вигляд:



де - поточний момент часу; - момент впровадження АС в експлуатацію або початку збору історичних даних; - моменти часу, в які модифікуються або додаються нові дані та документи, що підтримують ФЗ (); - стан оперативного рівня ІК АС в момент часу .

Множиною даних і документів, які мають відповідну область застосування й необхідні для вирішення функціональних задач АС, визначається кожен з рівнів ІК:

Размещено на http://www.allbest.ru/

де - структурний рівень ІК АС (множина оперативних, аналітичних або допоміжних даних і документів); - кількість функціональних задач АС; - дані і документи, що підтримують h-у ФЗ та відповідають області використання :

Размещено на http://www.allbest.ru/

де - кількість таблиць у БД або сховищі даних (СД), які містять дані та електронні документи області використання , необхідні для вирішення h-ї ФЗ;

- множина записів (інформаційних одиниць, елементів ІК АС: даних і електронних документів) у таблиці БД АС, що використовуються для вирішення h-ї ФЗ і відповідають області використання .

Математична модель ІК АС () з використанням виразів (1)-(3) має вигляд:

, ,

- стан оперативного, службового та аналітичний рівнів ІК АС на момент (аналітичний рівень ІК АС містить історію станів оперативного рівня від до ); - момент впровадження АС в експлуатацію (початок збору історичних даних); - моменти фіксації станів оперативного рівня ІК АС з моменту до .

Наведеній моделі ІК АС (4) притаманні такі характеристики: ІК АС описаний з використанням термінів багатовимірної моделі даних як гіперкуб даних (виміри „Таблиці” - , „Записи” - , „Функціональні задачі АС” - , „Час” - , „Рівні ІК” - ), який може бути трансформований в OLAP-куб; до моделі ІК АС можуть бути застосовані операції, визначені на багатовимірній моделі даних (зріз - slice, обертання - rotate, консолідація та деталізація - drill up/down); ІК АС містить інформаційні комплекси функціональних задач АС (ІК ФЗ АС може бути отриманий при фіксацій виміру „Функціональні задачі” ІК АС).

Таким чином, фізично ІК АС утворюється таблицями БД і даними та документами, що містяться в них і використовуються для вирішення ФЗ АС. Для цих вимірів ІК АС як багатовимірний гіперкуб даних описується так: вимір - впорядкована множина таблиць БД АС ( - таблиця БД АС, - кількість таблиць в БД АС); вимір - впорядкована множина записів у таблицях БД АС ( - запис в i-й таблиці, - кількість записів у таблиці ); вимір - впорядкована множина ФЗ АС ( - функціональна задача АС, - кількість функціональних задач АС); - елемент гіперкубу з координатами (i, j, h), значення якого , якщо запис таблиці використовується для рішення ФЗ , і в протилежному випадку; - значення елемента зрізу ІК АС за осями та , що дорівнює кількості ФЗ АС, для вирішення яких використовується запис ; - значення елемента зрізу ІК АС за осями і , що дорівнює кількості записів таблиці БД АС, які використовуються для вирішення функціональної задачі ; - елемент зрізу ІК АС за осями та для фіксованої таблиці, значення якого , якщо запис використовується для вирішення ФЗ , і в протилежному випадку.

Такі характеристики впливають на організацію зберігання елементів ІК АС і його підтримку в актуальному стані. При цьому для вирішення таких задач адміністрування даних, документів та запитів до ІК враховується умова спільного використання пакетів даних для вирішення задач адміністрування ІК АС.

Размещено на http://www.allbest.ru/

де - коефіцієнт, що відображує спільність ситуацій використання елементів та ІК АС; та - елементи ІК АС (записи - структури даних та електронні документи); - номер таблиці БД АС; - номер запису в таблиці БД АС; - рівень ІК, до якого належить даний елемент; - кількість функціональних задач АС, для вирішення яких використовується запис таблиці ; - відстань між множинами підтримуваних функціональних задач; - коефіцієнт, що відображує відмінність у координатах записів (тобто в значеннях первинних ключів, у таблицях, де зберігаються записи, в їх області використання); - функція порівняння координат і двох елементів ІК:

Формування кожної математичної моделі ІК АС залежить від моделей даних, використовуваних у БД і СД. Для реляційної моделі даних процедура формування моделі ІК АС передбачає такі етапи:

Етап 1. Формування фізичної схеми даних.

Размещено на http://www.allbest.ru/

де - фізична схема даних АС, яка реалізує множину ФЗ ; - множина відношень (таблиць) схеми даних, кожне з яких характеризується схемою відношення ( - множиною атрибутів відношення), а також часом створення та іменем користувача-власника; - множина представлень реалізованої схеми даних; - множина зв'язків між таблицями і представленнями схеми даних.

Етап 2. Формування множини таблиць моделі ІК АС.

Размещено на http://www.allbest.ru/

де - бієктивне відображення множини таблиць фізичної схеми даних у таблиці моделі ІК АС, тобто (область визначення відображення , область значень ); - впорядкована множина, на якій задано відношення строгого порядку , таке що момент створення є раніше ніж ; - кількість таблиць у схемі даних БД АС.

Етап 3. Відображення множини сховищ документів у таблиці моделі ІК АС (поширення множини ).

Етап 4. Формування множини функціональних задач .

Етап 5. Відображення множини таблиць математичної моделі ІК АС на множину функціональних задач (задається розробником АС): - нефункціональне відношення: ;

Етап 6. Формування множин записів (кортежів і документів) для кожної таблиці ІК АС (задається з використанням словника даних БД): , де - множина множин записів у таблицях моделі ІК АС. Для об'єктно-орієнтованої моделі даних процедура формування математичної моделі ІК АС залишається без змін для всіх етапів, крім першого та другого. На цих етапах здійснюється формування множини таблиць моделі ІК АС шляхом відображення множини класів аналогічно виразам (6), (7). Класи описуються фреймами , де - ім'я слота, - значення слота.

Функція бієктивного відображення передбачає відображення множини імен слотів кожного фрейма у множину атрибутів відповідної таблиці: .Запропонована модель ІК АС, що об'єднує описи даних і електронних документів як інформаційних одиниць ІК, обумовлює зміни і у використовуваній моделі запиту () до інформаційного комплексу автоматизованої системи, яка має вигляд:

Размещено на http://www.allbest.ru/

де - запит до ІК АС, концептуально поданий у вигляді кінцевого автомата Мілі; - множина станів ІК АС, що характеризується набором фактографічних даних і документів в АС у момент виконання запиту; - вихідні документи () та структури даних (), передані разом із запитом до ІК АС; - збурна дія, що приводить до створення нових форм вихідних документів і структур даних або виникнення помилок під час формування існуючих; - вихідні документи () та структури даних (), отримані внаслідок виконання запиту до ІК системи; - регулярні вихідні документи, що є результатом обробки вхідних даних (); - вихідні документи, модифіковані внаслідок впливу збурної дії ; - документи, видання яких викликане виявленими невідповідностями в раніше сформованих вихідних документах; - початковий стан ІК АС у момент впровадження системи; - функції переходів ІК АС з одного стану в інший (реалізуються у програмному та інформаційному забезпеченні системи); - фактографічні дані та документи, що формують початковий стан ІК на момент виконання запиту; - фактографічні дані та документи, що формують кінцевий стан ІК внаслідок виконання функцій переходів; - функції виходів (реалізуються у програмному та інформаційному забезпеченні системи). Як було зазначено вище, інформаційними одиницями ІК АС є записи в таблицях БД та СД, що є кортежами, та електронні документи (8). Більшість документів, які супроводжують бізнес-процеси підприємства, належать до систем розпорядницької та інформаційно-довідкової документації, мають типові форми та можуть бути декомпозовані на складові елементи, що змінюються з часом. Для опису таких документів може бути використана об'єктна модель документа, яка передбачає його подання як ієрархії елементів. Структурні елементи документа можуть бути описані з використанням теорії фреймів, що має бути поширена сучасними термінами об'єктно-орієнтованого програмування (які не мають аналогів у теорії фреймів) для її використання разом із об'єктною моделлю документа.

Так модель фрейма можна поширити елементом „інтерфейс фрейма”, що є аналогом терміну „інтерфейс класу”: , де - інтерфейс фрейма, - GUID (унікальний ідентифікатор); і - множини методів та атрибутів, оголошених в інтерфейсі фрейма. При цьому , де - ім'я атрибута, - метод, що повертає значення атрибуту, - метод, що встановлює значення атрибуту. Таким чином, модифікована структура фрейма матиме вигляд:

Размещено на http://www.allbest.ru/

де - ім'я фрейма; - множина інтерфейсів, реалізованих фреймом; - ім'я слота (); - значення слота; - ім'я приєднаної процедури; - множина методів фрейма, таких що .

Відповідно модель типового документа, заснована на поширеній моделі фрейму, потребує розробки моделі аналізу () реалізації фреймом () інтерфейсу ():

Размещено на http://www.allbest.ru/

де - множина атрибутів, оголошених в інтерфейсі ; - ім'я атрибуту інтерфейсу; - множина імен слотів фрейма ; - множина методів, оголошених в інтерфейсі ; - множина методів, пов'язаних з фреймом. Згідно з виразом (9), математична модель типового документа () матиме вигляд:

Размещено на http://www.allbest.ru/

де - множина фреймів-екземплярів, що є елементами документа;

- множина зв'язків між елементами документа.

Така модель дозволяє визначити набір фактографічних даних () фрейма та документа і отримати кількісну характеристику даних, що містяться в документі , де - кількість символів (розмір) значення атрибута фрейма .

Отже, розроблена багатовимірна математична модель ІК АС містить виміри, відсутні у звичайних багатовимірних моделях баз і сховищ даних, крім того, вона об'єднує описи структур даних та електронних документів. Для опису інформаційних одиниць ІК та запитів до нього розроблені також відповідні моделі, що дозволяють об'єднати функції адміністрування даних, документів і запитів до ІК в комплексі задач адміністрування ІК підсистеми адміністрування АС. Основні результати розділу опубліковано у роботах.

Третій розділ присвячено розробці моделі актуалізації оперативних даних в ІК АС та інформаційних технологій адміністрування ІК системи. Якщо документи, які супроводжують бізнес-процеси підприємства, мають типові форми та містять фактографічні дані, що зберігаються в БД та необхідні для подальшого здійснення автоматизованих бізнес-процесів (5), можливе використання таких документів для актуалізації оперативних даних ІК АС. При цьому зміна стану рівня оперативних даних ІК АС після затвердження та обробки такого документа має вигляд:

Размещено на http://www.allbest.ru/

де та - множина оперативних даних і документів ІК АС до і після обробки документа; - модель актуалізації даних в АС з використанням електронних документів; - фреймова модель затвердженого документа (11), що оброблюється процедурами актуалізації даних; - множина фреймів-екземплярів , що є елементами документа; - множина зв'язків між елементами документа; - кількість ФЗ АС; - кількість таблиць ІК, що містять оперативні дані та документи, необхідні для вирішення h-ї ФЗ; - множина записів таблиці , необхідних для вирішення h-ї ФЗ, що належать до оперативного рівня ІК АС; - множина записів таблиці модифікована внаслідок виконання процедур актуалізації (враховуючи операції додавання, модифікації та вилучення записів). Модель актуалізації оперативних даних ІК АС за запитами користувачів, зазначена у виразі (12), матиме вигляд:



Размещено на http://www.allbest.ru/

де - множина всіх процедур актуалізації даних у системі, як правило, реалізованих у вигляді PL/SQL-процедур, що приймають як вхідні параметри значення слотів фрейма ; - сюр'єктивне відображення, таке, що фрейму відповідає одна і тільки одна процедура актуалізації даних .Використання фреймів для опису елементів документів дозволяє розробити інформаційну технологію формування інтерфейсу користувача АС для роботи з документами, що базується на моделі формування інтерфейсу користувача в момент його відображення ():

,

де - фрейм, який відповідає обраному користувачем елементу документа (типовому формулюванню); - інтерфейс фрейма, структура даних, що вносяться до фрагмента типового формулювання; - множина інтерфейсів, реалізованих фреймом (); - модель аналізу (10) реалізації фреймом інтерфейсу ; - множина візуальних компонентів, що складають інтерфейс користувача АС для роботи з документами, одному інтерфейсу фрейма відповідає один і тільки один візуальний компонент (сюр'єктивне відображення ).

Таким чином, розроблена інформаційна технологія формування інтерфейсу користувача для роботи з документами передбачає такі етапи:

Етап 1. Виділення множини інтерфейсів класу, реалізованих фреймом, який описує обраний елемент документа.

Етап 2. Формування множини візуальних компонентів для їх відображення в інтерфейсі користувача (14).

Етап 3. Ранжування множини візуальних компонентів за заданими пріоритетами, що визначають порядок їх розміщення в інтерфейсі користувача.

Етап 4. Відображення сформованого інтерфейсу користувача АС для заповнення обраного елемента структури документа фактографічними даними. Оскільки електронні документи можуть використовуватися для актуалізації даних, необхідне забезпечення контролю їх формування та заповнення даними. Запропонована інформаційна технологія контролю формування документів передбачає такі етапи:

Етап 1. Формування бази продукційних правил.

Етап 2. Контроль несуперечності сформованих продукційних правил.

Етап 3. Контроль коректності структур документів, що формуються.

Етап 4. Контроль внесення даних у документи.

Під час формування бази правил продукційне правило пов'язується тільки з одним фреймом-прототипом та усіма його екземплярами. Внаслідок великої кількості використовуваних продукцій наведена інформаційна технологія передбачає групування правил для контролю їх несуперечності. Група правил однієї сфери використання також має сюр'єктивне відображення : , де - область застосування групи правил; - логічний оператор, що застосовується для об'єднання результатів виконання правил групи. Етап контролю формування структури документа описує вираз (15):

Размещено на http://www.allbest.ru/

де - результат, який повертається ядром продукційного правила і може бути отриманий лише у випадку виконання ядра правила. Етап контролю внесення даних у структурні елементи документа описує вираз (16):

Размещено на http://www.allbest.ru/

де - документ, що формується, структурними елементами якого є фрейми .

Здійснення контролю формування вихідних документів АС дозволяє знизити кількість помилок під час формування і обробки документів в АС та забезпечити їх використання для актуалізації даних (автоматичний внесок та модифікацію фактографічних даних у ІК під час вирішення ФЗ АС внаслідок обробки документів). Наведена в роботі інформаційна технологія актуалізації даних в АС передбачає такі етапи:

Етап 1. Визначення політики актуалізації даних в АС.

Етап 2. Виділення елементів (множини фреймів ), що формують структуру фреймової моделі документа.

Етап 3. Застосування моделі актуалізації даних (13) для виділення множини PL/SQL-процедур актуалізації даних, які відповідають фреймам-елементам документа.

Етап 4. Виконання процедур актуалізації даних відповідно до обраної політики.

Для спрощення адаптації АС або окремих її підсистем до об'єкта управління та їх специфіки необхідне також вирішення задач адміністрування запитів до ІК системи. Запропонована інформаційна технологія адміністрування запитів користувачів містить два етапи.

I етап. Формування схеми даних частинної конфігурації АС та наповнення її даними - створення ІК:

- виділення множини таблиць , необхідних для вирішення кожної ФЗ АС;

- виділення множини даних, які потрібно внести до таблиць для кожної ФЗ АС;

- виділення множини інших об'єктів БД, необхідних для вирішення кожної ФЗ АС.

Таким чином, набір таблиць варіанта частинної конфігурації АС , де - множина таблиць частинної конфігурації АС; - кількість ФЗ з можливих, включених до частинної конфігурації АС; - множина таблиць, необхідних для вирішення h-ї ФЗ АС. При цьому , де - таблиці, в які вносяться дані в процесі вирішення відокремлюваної ФЗ; - таблиці, що містять облікові дані інших ФЗ, які використовуються для вирішення h-ї ФЗ. Зв'язки таблиць, включених до обраної конфігурації АС, з таблицями, які в неї включені не були (), розриваються: , де - зв'язок, що поєднує дві таблиці, одна з яких є головною (), а інша - залежною (); - стовпець, чи набір стовпців, що є зовнішнім ключем.

IІ етап. Адміністрування запитів до ІК АС з використанням правил їх обробки, які задаються адміністратором, та частини даних БД, що формується, для обробки нестандартних запитів користувачів. Розроблені інформаційні технології засновані на запропонованих моделях ІК АС і дозволяють вирішити задачі адміністрування ІК, що досліджуються в дисертаційній роботі. Основні результати розділу опубліковано у роботах.

Четвертий розділ присвячено практичній реалізації розроблених моделей та ІТ адміністрування ІК АС. В даному розділі досліджено типові об'єкти управління, проаналізовано потоки даних і документів, що супроводжують їх бізнес-процеси, досліджено кількісні показники, що характеризують актуалізацію даних в АС з використанням електронних документів. Запропоновані моделі та ІТ реалізовано в розробленій підсистемі адміністрування АС, яка вирішує всі зазначені в роботі задачі адміністрування ІК, і була впроваджена в промислову експлуатацію в Центрі інформаційних систем і технологій ХНУРЕ у складі ІАС „Університет”. Фрагмент ІК ІАС „Університет” наведено на рис. 1.

Рис. 1. Фрагмент ІК ІАС „Університет”

Результати дисертаційної роботи впроваджені у кількох організаціях і підприємствах, що підтверджено відповідними актами впровадження. Основні результати розділу опубліковано у роботах [7, 11, 13-15, 21].

У додатках до дисертації наведено акти про впровадження результатів дисертаційної роботи, характеристики стандартів, що використовуються при адмініструванні ІК АС, функції та опис місця підсистеми адміністрування в процесі розробки та експлуатації АС, функції адміністратора АС, схему даних і UML-модель комплексу задач адміністрування документів в АС, приклади шаблонів, що відповідають елементам документа, екранні форми, що демонструють формування електронних документів з використанням фреймової моделі документа, схему формування XML-документів для обміну даними з іншими АС, екранні форми редактора продукційних правил підсистеми адміністрування, результати аналізу та фрагменти ІК впроваджених АС.

Висновки

У дисертаційній роботі вирішено актуальну науково-практичну задачу розробки нових моделей та інформаційних технологій адміністрування інформаційного комплексу автоматизованих систем, яка відбувається внаслідок змін форм електронних документів та запитів до інформаційного комплексу системи.

1. Проведено аналіз сучасних тенденцій, концепцій, моделей та інформаційних технологій, що застосовуються в сучасних автоматизованих системах та спеціалізованих системах адміністрування під час розробки та адмініструванні інформаційного комплексу автоматизованої системи, внаслідок якого виділено функції комплексу задач адміністрування інформаційного комплексу підсистеми адміністрування автоматизованої системи, визначені обов'язки адміністратора системи, сформульовано мету та здійснено постановку задач дослідження.

2. Набула подальшого розвитку математична модель інформаційного комплексу автоматизованої системи, яка, на відміну від існуючих, дозволяє об'єднати описи даних і електронних документів за ознакою їх використання в конкретній функціональній задачі, що дозволяє розширити функції адміністрування інформаційного комплексу системи за рахунок типізації функцій адміністрування даних і документів.

3. Набула подальшого розвитку модель запиту до інформаційного комплексу автоматизованої системи, яка, на відміну від існуючих, базується на поданні інформаційного комплексу у вигляді сукупності даних та електронних документів, що дозволяє знизити витрати часу на виконання запитів до інформаційного комплексу за рахунок типізації функцій адміністрування їх формування й обробки.

4. Вдосконалено об'єктну модель типового документа, яка, на відміну від існуючих, подає електронний документ як ієрархію модифікованих фреймів, що дозволяє скоротити витрати на формування й обробку електронних екземплярів документів як композицій типових програмних класів.

5. Вперше розроблено модель актуалізації оперативних даних інформаційного комплексу автоматизованої системи, яка описує вплив вхідних електронних документів на стан інформаційного комплексу, що дозволяє автоматизувати функції обробки документів в автоматизованій системі й отримати кількісну оцінку фактографічних даних цих документів.

6. Розроблено інформаційну технологію формування інтерфейсу користувача автоматизованої системи для роботи з документами, застосування якої дозволяє знизити трудомісткість розробки системи, підвищити адаптивність системи до змін бізнес-процесів, що автоматизуються, форм вихідних документів, запитів і вимог користувачів.

7. Розроблено інформаційну технологію контролю формування документів в автоматизованій системі, застосування якої дозволяє знизити кількість помилок під час формування й обробки електронних документів у системі за рахунок усунення некоректних структур документів і забезпечення контролю заповнення елементів документів даними.

8. Розроблено інформаційну технологію актуалізації даних в автоматизованій системі, яка дозволяє забезпечити автоматичний внесок та модифікацію даних в інформаційному комплексі під час вирішення функціональних задач системи внаслідок обробки документів, що супроводжують бізнес-процеси об'єкта управління.

9. Розроблено інформаційну технологію адміністрування запитів користувачів до інформаційного комплексу автоматизованої системи, яка дозволяє спростити адаптацію системи до різних об'єктів управління та їх специфіки на етапі створення інформаційного комплексу системи за рахунок використання частинних конфігурацій системи для конкретних об'єктів управління, а також надає адміністратору автоматизованої системи можливість визначення наборів даних, що оброблюються під час виконання запитів до інформаційного комплексу системи на етапі її експлуатації.

10. Основні результати досліджень застосовані й апробовані у розробленій підсистемі адміністрування автоматизованої системи, а також при розширенні функціональності та модернізації впроваджених у промислову експлуатацію автоматизованих систем декількох організацій і підприємств України (Харківської обласної ради; ВАТ „Костянтинівський метизний завод”, економічний ефект склав 25 000 грн.; ЗАТ „Костянтинівський металургійний завод”, економічний ефект склав 15 000 грн.; Центру інформаційних систем і технологій ХНУРЕ) та у навчальному процесі ХНУРЕ, що підтверджено відповідними актами впровадження.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Левыкин В.М. Подход к формированию структуры распорядительного документа с использованием вывода на продукционных правилах в экспертных системах автоматизации документооборота / В.М. Левыкин, И.Ю. Панферова, М.А. Керносов // Нові технології. - 2006. - № 2 (12). - С. 164-168.

2. Левыкин В.М. Задача моделирования системы электронного документооборота как компонента информационной системы / В.М. Левыкин, М.В. Евланов, М.А. Керносов // Нові технології. - 2007. - № 1-2 (15-16). - С. 65-69.

3. Левыкин В.М. Исследование и разработка фреймовой модели структуры документа / В. М. Левыкин, М.А. Керносов // Нові технології. - 2008. - № 1 (19). - С. 149-154.

4. Левыкин В.М. Информационная технология динамического формирования интерфейса пользователя системы управления электронным документооборотом / В.М. Левыкин, М.А. Керносов // Вісник ХНТУ. - 2008. - № 1 (30). - С. 182-188.

...