Концепція програмного забезпечення для індивідуальних комунікаційних пристроїв у єдиному інформаційному полі забезпечення технологічних процесів в аеропорту

Размещено на http://allbest.ru

Національний авіаційний університет

Концепція програмного забезпечення для індивідуальних комунікаційних пристроїв у єдиному інформаційному полі забезпечення технологічних процесів в аеропорту

О.А. Тамаргазін, д-р техн. наук, проф.

І.І. Ліннік, канд. техн. наук, доц.

Вступ

На практиці посадові особи в аеропорту користуються послугами, які надає єдине інформаційне поле забезпечення технологічних процесів (ЄІПЗТП), за допомогою програмного забезпечення своїх комунікаційних пристроїв (ПЗКП).

Для них ПЗКП є своєрідним «вікном» у цей простір, тим інструментом, за допомогою якого вони працюють із необхідними інформаційними ресурсами (ІР). Очевидно, що архітектура й логіка побудови ЄІПЗТП повною мірою знаходять своє відбиття в концепції ПЗКП.

Розглянемо цю концепцію з урахуванням моделі роботи користувачів ЄІПЗТП в аеропорті.

Постановка проблеми

Перш ніж перейти безпосередньо до опису цієї моделі, необхідно відзначити, що технологічність ЄІПЗТП як середовища реалізації процесів керування ресурсами визначається використанням незалежних (від надаваних послуг) функціонально орієнтованих програмних процедур, що одержали в науково-технічній літературі назву «функціональні об'єкти» або «функціональні компоненти» [1]. Ці компоненти, об'єднані різними способами, надають користувачу інтелектуальної мережі можливість створювати й вводити в дію все нові й нові послуги, не прибігаючи щоразу до розробки нового або модифікації діючого програмного забезпечення для всіх її елементів. При цьому для кожної нової послуги користувач створює свою програму логіки обслуговування (ПЛО), що поєднує різні функціональні компоненти та яка контролює порядок їх виконання.

Аналіз останніх досліджень та публікацій, проведений у працях [1; 2; 3] показав, що ЄІПЗТП повинне гарантувати необхідність і достатність існуючого набору інформаційно-функціональних продуктів з можливістю здійснити коригування інформаційно-функціонального елемента на самому нижньому рівні, не зачіпаючи загальної логіки побудови ПЗКП, при виникненні потреби в новій (незапланованій) послузі, викликаної або появою нового завдання, або зміною умов і прийомів її розв'язку. Концепція «задача ОПР -- послуги ЄІПЗТП» покликана мінімізувати витрати при вирішенні внутрішніх протиріч реалізації процесів керування в аеропорту, тому що в цьому випадку неминуча динаміка росту задач ОПР, які вони розв'язують на макрорівні, буде забезпечуватися стабільністю основ ЄІПЗТП.

Таким чином метою подальших досліджень є на основі концептуальної моделі роботи особи, що приймає рішення в ЄІПЗТП виявити вимоги, які висуваються до визначальних логічних елементів логічної структури ПЗКП.

Вирішення проблеми

Враховуючи, що основним інструментом діяльності ОПР у ЄІПЗТП є ПЗКП, у його архітектурі найбільш повно й концентровано відбиваються логічні можливості з використання ЄІПЗТП. Виходячи із цього, була синтезована логічна структура типового ПЗКП для роботи в ЄІПЗТП (рис. 1).

Рис. 1. Логічна структура ПЗКП користувача в ЄІПЗТП аеропорту:

AM -- абонентський модуль; ІМ -- інформаційний модуль; ІнМ -- інтерфейсний модуль; ТМ -- транспортний модуль; ФМ -- функціональний модуль

Синтезована логічна структура містить модулі п'яти типів. Перший тип -- інтерфейсний модуль (ІнМ) користувача -- призначений для створення й підтримки комфортного мовного і задачно-орієнтованого середовища посадової особи в аеропорту, а також організації її діалогу зі змістом ЄІПЗТП у різних формах.

Даний модуль дозволяє здійснювати позадачне суперпозиціонування елементів функціонального модуля на елементах інформаційного модуля й накопичення досвіду розв'язку задач конкретним користувачем послуг ЄІПЗТП.

Другий тип -- функціональний модуль (ФМ) -- визначає функціональні ресурси (функціональну потужність) ПЗКП. Цей модуль може здійснювати обробку інформації з метою розв'язку таких задач: обчислювальна робота (наприклад, перебирання й вибір найкращого варіанту дій) посадової особи; реалізація функціональної системи (підсистеми) ЄІПЗТП; виконання алгоритмів виробничого керування; формування довідок, доповідей і звітів; моделювання об'єктів, процесів і середовища. Для цього ФМ містить множину функцій конкретної посадової особи з обробки інформаційних об'єктів, які є підмножиною функціонального простору ОПР.

Третій тип -- інформаційний модуль (ІМ) -- визначає ІР ПЗКП посадової особи. Цей модуль є базою даних (БД) інформаційних об'єктів ЄІПЗТП і підтримує інформаційний простір користувача конкретного ПЗКП. Суперпозиція множин ІМ містить інформаційний простір ОПР.

Четвертий тип -- абонентський модуль (AM) -- забезпечує реалізацію всієї множини послуг ЄІПЗТП та ідентифікацію ПЗКП користувачів шляхом розмежування їх доступу до інформаційно-функціональних ресурсів ЄІПЗТП. Отримані границі визначають зміст ІМ і ФМ ПЗКП конкретної посадової особи.

П'ятий тип -- транспортний модуль (ТМ) -- призначений для підтримки єдності як інформаційного, так і функціонального простору шляхом транспортування затребуваних ІР і функцій у будь-яку точку ЄІПЗТП. Множина точок, що обслуговуються ТМ, визначає границі ЄІПЗТП і його потенційних користувачів.

Якщо ІнМ, ФМ, ІМ і AM, це модулі які реалізують у своїй сукупності ПЗКП посадової особи і є його необхідними приналежностями для роботи в ЄІПЗТП, то ТМ, виступає як системотворчий елемент, є приналежністю, достатньою для роботи в ЄІПЗТП в аеропорту. Робота ОПР із ПЗКП полягає в інформаційно-функціональному обміні, який у загальному випадку відбувається з використанням наступного логічного ланцюжка. У процесі функціональної діяльності або ОПР формує запит на послугу, або ПЗКП запитує його про надання послуги. Запит попадає в так звану реєстраційну БД, яка забезпечує включення ОПР у якості абонента, а його ПЗКП -- у якості термінала ЄІПЗТП; визначає коди засекречування й ознаки легальності абонента, його функціональні й інші параметри, тобто здійснює ідентифікацію ПЗКП й встановлення повноважень ОПР, що працює на ПЗКП [3]. Потім зареєстрований запит на послугу надходить у контрольну БД і БД послуг ЄІПЗТП.

Контрольна БД забезпечує автоматичний контроль споживаних ресурсів і послуг ЄІПЗТП конкретним ОПР (ПЗКП) на відповідність встановленим повноваженням, тобто блокує абонентів, якщо вони перевищують свої повноваження при розв'язку конкретної задачі. БД послуг забезпечує повну інформаційно-функціональну підтримку ЄІПЗТП відповідно до замовлень ОПР (ПЗКП) на її послуги. БД послуг містить у своїй статичній частині всі програми логічного обслуговування (ПЛО), що практично є алгоритмічними сценаріями обслуговування заявок і надання відповідних послуг.

Запит на послугу з реєстраційної БД у бік БД послуг активізує в статичній частині необхідну ПЛО. Активізована ПЛО надходить у модуль компонування кінцевих послуг, у якому кінцева послуга компонується з одного або більш модулів послуг, що є послугами нижнього рівня. Якщо запит на послугу не активізував у статичній частині ні одну із ПЛО, тоді він передається в динамічну частину, яка організує діалог з ОПР на предмет побудови (в інтерактивному режимі) моделі нової (для ЄІПЗТП) послуги. Результатом моделювання є нова ПЛО, яка може компонуватися як з модулів, так і з набору функціональних компонентів -- елементів, що дозволяють оптимально формувати модулі послуг. Кожний функціональний компонент містить деяку підмножину елементарних функцій, які виконуються у ЄІПЗТП.

Надавана ЄІПЗТП послуга обов'язково надходить у ПЗКП тільки через контрольну БД для обліку абонування послуг, тобто обліку всіх дій ОПР при розв'язку своїх задач.

На сьогодні накопичений певний досвід створення як реєстраційних, так і контрольних БД, наприклад для Інтернету, і цей досвід може бути використаний для побудови ЄІПЗТП, але вже з урахуванням принципово нового підходу до обслуговування ОПР, який в основному генерує вимоги до БД послуг як носієві інтелекту технологічного середовища процесів керування технологічними процесами в аеропорті. Відповідно до викладеної концепції й сформульованим вимогами БД послуг повинна будуватися на нових принципах, відмінних від традиційних для мережевих БД:

-- БД послуг повинна бути інтелектуальною, тобто не просто зберігати інформацію про ІР і необхідні послуги, але й породжувати в операційному середовищі ЄІПЗТП процес, що забезпечує його абонентів необхідним обслуговуванням в необхідній точці й у необхідний час. У результаті будуть вивільнені обчислювальні ресурси ЄІПЗТП, призначені для постійного сканування всієї БД послуг з метою визначення, хто з ОПР обслуговується у першу чергу;

-- БД послуг повинна будуватися не тільки як БД, розподілена в просторі, але і як БД, розподілена функціонально. Вона повинна мати можливість делегувати повноваження процесу-джерелу у будь-який локальний вузол цієї БД. Такий підхід дозволить мінімізувати мережне навантаження при виконанні послуг, пов'язаних з віртуалізацією ПЗКП. Процеси, породжувані БД послуг, повинні мати здатність породжувати дочірні процеси в будь-якому вузлі ЄІПЗТП, що дозволить реалізувати функції віртуалізації послуг. БД послуг повинна мати відкриту архітектуру для введення нових послуг і функцій. Безсумнівно, у процесі подальших досліджень принципи побудови БД послуг будуть уточнені, але навіть при першому розгляді видно, що вона не може бути побудована на основі стандартних СУБД, які використовуються зараз.

Рис. 2. Концептуальна модель роботи особи, що приймає рішення в ЄІПЗТП

Для побудови БД послуг, адекватної задачам і цілям ЄІПЗТП, у першу чергу повинна бути проведена специфікація мовного інтерфейсу між ПЗКП й БД послуг. Розробка такої специфікації може бути здійснена, зокрема, з урахуванням сучасної теорії розподілених БД та інформаційних сховищ, обмежень і вимог, що випливають із інфологічної моделі розподілених БД і концепції самого ЄІПЗТП. Наявність специфікації дозволить здійснювати вдосконалення технічних і програмних засобів, як інформаційно-обчислювальних мереж, так і БД послуг ЄІПЗТП.

Відповідно до викладеної концепції БД послуг ЄІПЗТП повинна забезпечувати:

— можливість роботи в реальному масштабі часу при великій кількості ОПР -- учасників процесу керування технологічними процесами й високої пікової інтенсивності звертання до інформації на його окремих етапах;

— категорізований доступ при одночасній обробці викликів багатьох ОПР -- учасників процесу керування технологічними процесами, що перебувають на різних рівнях;

— можливість нарощування числа ОПР, числа й видів послуг відповідно до цільових настанов;

— віртуалізацію абонентів і послуг у широкому змісті цього слова.

Необхідність обслуговування в ЄІПЗТП великої кількості абонентів у режимі реального часу й поділу ресурсів гостро порушує питання про засоби -- носії нових інформаційних технологій, з використанням яких, зокрема, може бути реалізована БД послуг.

Тому важливо визначити основні напрямки, на яких необхідно зосередити фінансові й інтелектуальні ресурси розроблювачів і виробників апаратних засобів і програмного забезпечення при реалізації концепції ЄІПЗТП в аеропорту.

Викладені основні концептуальні положення й системні розв'язки ЄІПЗТП дозволяють прогнозувати його високу ефективність як технологічного середовища розв'язку задач керування технологічними процесами в сучасному аеропорту.

Задачу деталізації вимог до ПЗКП як елементу ЄІПЗТП пропонується вирішувати за допомогою послідовно-паралельного накладення властивостей ЄІПЗТП на елементи структури ПЗКП. Властивості ЄІПЗТП послідовно накладаються на всі елементи спочатку логічної, потім програмної й, нарешті, фізичної структури архітектури ПЗКП.

Результатом паралельного накладення конкретної властивості на всі елементи конкретної структури є виявлення визначальних елементів з наступним обґрунтуванням уже конкретних вимог до кожного з них у термінах ЄІПЗТП.

У цьому випадку визначальні елементи (їх характеристики або параметри) виступають у якості класифікаційних ознак вимог до ПЗКП. У результаті накладення властивостей ЄІПЗТП на визначальні логічні елементи (модулі) логічної структури ПЗКП виходить сукупність конкретних вимог до цього елемента наступного змісту. Зв'язаність ІР закладається в ІнМ і ТМ ПЗКП, до яких висуваються вимоги:

ІМ -- наявність операції пакування/розпакування ІР;

ТМ -- наявність операції транспортування ІР.

Структурованість ІР закладається в ІнМ, ФМ і ІМ ПЗКП, до яких висуваються вимоги:

ІнМ -- наявність операції відображення ІР; ФМ -- наявність операцій пакування/розпакування, розподілу й обробки ІР;

ІМ -- наявність операцій розподілу й зберігання.

Актуальність ІР закладається в ІМ ПЗКП, до якого висуваються вимоги наявності операцій по добуванню й зберіганню ІР.

Доступність закладається у ФМ, ІМ, AM і ТМ ПЗКП, до яких висуваються вимоги:

ФМ -- наявність операцій пакування/розпакування, розподілу й зберіганню ІР;

ІМ -- наявність операцій пакування/розпакування і зберігання ІР;

AM -- наявність операцій пакування/розпакування і розподілу ІР;

ТМ -- наявність операцій пакування/розпакування і транспортування ІР.

Мультімедійність ІР закладається в ІнМ, ФМ, ІМ і ТМ ПЗКП, до яких висуваються вимоги:

ІнМ -- наявність операцій відображення ІР; ФМ -- наявність операцій пакування/розпакування і обробки ІР;

ІМ -- наявність операцій пакування/розпакування ІР;

ТМ -- наявність операцій пакування/розпакування і транспортування ІР.

Відкритість закладається у ФМ і ІМ ПЗКП, до яких висуваються вимоги:

ФМ -- наявність операцій зберігання ІР;

ІМ -- наявність операцій пакування/розпакування і розподілу ІР.

Функціональна повнота закладається у ФМ ПЗКП, до якого висуваються вимоги наявності зберігання ІР.

Безпека й цілісність закладається в ІМ, AM і ТМ ПЗКП, до яких висуваються вимоги:

ІМ -- наявність операцій пакування/розпакування, розподілу й зберігання ІР;

AM -- наявність операцій пакування/розпакування й розподілу ІР;

ТМ -- наявність операцій пакування/розпакування й транспортування ІР.

Адресуємість закладається у ФМ, ІМ, AM і ТМ ПЗКП, до яких висуваються вимоги:

ФМ, ІМ і AM -- наявність операцій пакування/розпакування, розподілу й зберігання ІР;

ТМ -- наявність операцій пакування/розпакування й транспортування ІР.

Регульованість масштабу закладається у ФМ і ТМ ПЗКП, до яких висуваються вимоги:

ФМ -- наявність операцій з обробки ІР;

ТМ -- наявність операцій пакування/розпакування, транспортування й обробки ІР.

Як результат, ІнМ повинен забезпечити операції з відображення ІР; ФМ -- з пакування/розпакування, розподілу, обробки й зберігання ІР; ІМ -- з добування, пакування/розпакування, розподілу й зберігання ІР; AM -- з пакування/розпакування, розподілу й зберігання ІР; ТМ -- з пакування/розпакування, транспортування й обробкиІР.

Аналіз результатів отриманих в [4] дозволяє зробити висновок про необхідність використання в модулях ПЗКП всіх відомих операцій над ІР.

При цьому ступінь використання операцій наступна: добування -- 1, пакування/розпакування -- 18, транспортування -- 6, розподілу -- 10, обробки -- 4, відображення -- 2, зберігання -- 10 раз. Крім того, встановлений діапазон участі операцій над ІР при формуванні вимог до модулів ПЗКП з боку ЄІПЗТП:

— операція добування ІР використовується при формуванні вимог до ІМ з боку властивості актуальності ІР;

— операція пакування/розпакування -- до ФМ, ІМ і AM з боку властивостей зв'язності ІР, структурованості ІР, доступності, мультімедій- ності ІР, відкритості, безпеки (і цілісності), адре- суємості й регульованості масштаб у часі;

— операція транспортування -- до ТМ із боку властивостей зв'язності ІР, доступності, мультімедійності ІР, безпеки, адресуємості й регульованості масштабу у часі;

— операція розподілу -- до ФМ, ІМ і AM з боку властивостей структурованості ІР, доступності, відкритості ІР, безпеки й адресуємості;

— операція обробки -- до ФМ і ТМ з боку властивостей структурованості ІР, мультімедійності ІР і регульованості масштабу у часі;

— операція відображення -- до ІнМ з боку властивостей структурованості й мультімедійності ІР;

— операція зберігання -- до ФМ, ІМ і AM з боку властивостей структурованості ІР, актуальності ІР, доступності, відкритості ІР, функціональної повноти, безпеки (і цілісності) і адресуємості.

Таким чином, вимоги до ПЗКП конкретизуються в площині накладення властивостей ЄІПЗТП на елементи архітектури ПЗКП (логічної, програмної й фізичної) і далі зіставлення логічної структури із програмною структурою, а потім з фізичною структурою. Такий підхід повинен забезпечити одержання властивостей ЄІПЗТП, узгоджених у рамках ЄІПЗТП як у цілому, так і поелементно. комунікаційний програмний управління аеропорт

У процесі робіт зі створення ПЗКП для ЄІПЗТП виникає необхідність в обґрунтуванні й виборі того або іншого конкретного варіанта функціонального (програмного) модуля ПЗКП.

Тому необхідний відповідний інструмент для оцінки цього варіанту, тобто інструмент повинен відповістити на запитання про ступінь відповідності конкретної реалізації модуля ПЗКП системі вимог, викладених у термінах ЄІПЗТП. У якості такого інструмента може бути використана методика, що включає чотири послідовні етапи.

Перший етап -- формування вимог розглянутим способом накладення властивостей ЄІПЗТП на модулі логічної архітектури ПЗКП.

Другий етап -- одержання оцінок модулів логічної й програмної архітектури реального ПЗКП статистичними методами, методами експертних оцінок або експериментальними методами -- шляхом експериментів з аналітичними й імітаційними моделями цих модулів.

Зміст третього етапу методики полягає в інтерпретації отриманої класифікаційної характеристики стосовно до знову розроблювального зразка або зразка , що модифікується. Причому аналіз, що виконується для інтерпретації проводиться по ланцюжку «закладені властивості ЄІПЗТП -- реалізуємість -- забезпеченість». Метою етапу є виявлення елементів ПЗКП, які не задовольняють вимогам, сформульованим на першому етапі, і формування науково-обґрунтованих рекомендацій з корегування або варіанта побудови ПЗКП, або окремих вимог до ЄІПЗТП.

Четвертий етап -- вибір раціонального варіанта побудови ПЗКП на основі сформованих на другому етапі оцінок модулів ПЗКП й визнаного доцільним критерію ефективності ПЗКП в ЄІПЗТП.

Висновки

Таким чином, використання гіпотетичної архітектури ЄІПЗТП у якості інструмента формування вимог до ПЗКП дозволяє припустити, що отримана сукупність окремих вимог до структурних елементів ПЗКП забезпечить їх ефективне функціонування в ЄІПЗТП процесів керування.

Література

1. Тамаргазін О. А., Ліннік І. І., Курбет Л. В. Стан, протиріччя й тенденції розвитку інформаційного поля забезпечення технологічних процесів в аеропорту. Наукоємні технології. 2017. Т. 33. № 1. C.65-70. DOI:10.18372/2310-5461.33.11561. (ukr)

2. Ногин В. Д. Принятие решений в многокритериальной среде: количественный подход. -- 2-е изд., испр. и доп. М. : ФИЗМАТЛИТ, 2004. 176 с.

3. Катулев А. Н., Северцев Н. А. Математические методы в системах поддержки принятия решений: учеб. пособие. М. : Высш. шк., 2005. 311 с. (rus)

4. Кини Р. Л., Райфа X. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения: Пер. с англ./под ред. И. Ф. Шахнова. М. : Радио и связь, 1981. 560 с. (rus)

Анотація

Концепція програмного забезпечення для індивідуальних комунікаційних пристроїв у єдиному інформаційному полі забезпечення технологічних процесів в аеропорту

Тамаргазін О.А., Ліннік І.І.

В рамках парадигм єдиного інформаційного поля забезпечення технологічних процесів в аеропорту розглянуто концепцію створення програмного забезпечення для індивідуальних комунікаційних пристроїв. Особливістю такого програмного забезпечення є те, що за його допомогою посадові особи паралельно виконують декілька операцій: використовують наявні інформаційні ресурси єдиного інформаційного поля, здійснюють комунікацію з підлеглими та представниками різних служб і підприємств, що функціонують в даному аеропорту. Запропонована концепція дозволяє у рамках відкритого програмного забезпечення реалізувати таку логіку обслуговування користувачів єдиного інформаційного поля аеропорту, яка дає змогу нарощувати потужність інформаційних ресурсів, відкривати доступ до нових послуг без необхідності модернізації комунікаційних пристроїв та використання у їх якості сучасних гаджетів.

Ключові слова: аеропорт; технологія виробництва; інформаційне поле; процес управління.

Abstract

The concept of software for individual communication devices in any single information field of technological processes at the airport

Tamargazin A. A., Linnik I. I.

As part of the paradigms of the unified information field of technological processes at the airport, the concept of creating software for individual communication devices is considered.

Keywords: airport; production technology; information field; process control.

Аннотация

Концепция программного обеспечения для индивидуальных коммуникационных устройств в едином информационном поле обеспечения технологических процессов в аэропорту

Тамаргазин А.А., Линник И.И.

В рамках парадигм единого информационного поля обеспечения технологических процессов в аэропорту рассмотрена концепция создания программного обеспечения для индивидуальных коммуникационных устройств.

Особенностью такого программного обеспечения есть то, что с его помощью должностные лица параллельно выполняют несколько операций: используют имеющиеся информационные ресурсы единого информационного поля, осуществляют коммуникацию с подчинёнными и представителями разных служб и предприятий, которые функционируют в данном аэропорту.

Предложенная концепция позволяет в рамках открытого программного обеспечения реализовать такую логику обслуживания пользователей единого информационного поля аэропорта, которая даёт возможность наращивать мощность информационных ресурсов, открывать доступ к новым услугам без необходимости модернизации коммуникационных устройств и использование в их качестве современных гаджетов. Классификацию модулей, которые используются при построении программного обеспечения коммуникационных устройств предложено осуществлять следующим образом: абонентский, информационный, интерфейсный, транспортный, функциональный.

Такая классификация дала возможность наиболее полно учитывать логические возможности реализации единого информационного поля в современном аэропорту. Исследование показали возможность использования гипотетической архитектуры единое информационного пространства обеспечения технологических процессов в аэропорту в качестве инструмента формирования требований к программному обеспечению коммуникационных устройств с целью получения совокупности отдельных требований к структурным элементам программного обеспечения коммуникационных устройств, то есть требований, которые способны обеспечить их эффективное функционирование в едином информационном пространстве обеспечения технологических процессов в аэропорту в процессе управления.

Для этого была разработана методика оценки соответствия конкретной реализации модуля программного обеспечения коммуникационных устройств системе требований, которые к ним выдвигает единое информационное пространство обеспечения технологических процессов в аэропорту.

Ключевые слова: аэропорт; технология производства; информационное поле; процесс управления.

Размещено на Allbest.ru