Популярное

Мифы о звукоизоляции



Как построить дом из пеноблоков



Как построить лестницы на садовом участке



Подбираем краску для ремонта



Каркасные дома из дерева


Главная » Технология семантического проектирования

Технология семантического проектирования корпоративных портальных систем

Зыков С.В. (szykov@itera. ru) ООО Нефтегазовая компания ИТЕРА

Введение

Современным обществом накоплены большие, быстро нарастающие объемы данных, управление которыми еще более осложняется в силу их гетерогенного и слабо структурированного характера. В условиях социально-экономической глобализации, для обеспечения эффективности информационных систем (ИС) требуются новые подходы к их проектированию и реализации.

Ускоренное, повсеместное внедрение ИТ в жизнь и деятельность человека требует интеграции гетерогенных объектов данных и метаданных ИС, часто построенных на взаимно противоречивых методологиях и моделях (не исключая и таких ведущих производителей системного ПО, как Microsoft, IBM, Oracle, SAP, BEA и др.). Проблема поиска технологий, языковых и программных средств, унифицирующих разработку крупномасштабного ПО, до настоящего времени находится в центре внимания ряда ведущих научных коллективов.

Таким образом, необходимо создание моделей и поддерживающих их инструментальных средств интеграции и поддержки ИС на всем протяжении их жизненного цикла.

В связи с этим возникает семейство взаимосвязанных проблем, связанных с множественными стандартами и неоднородностью методологий проектирования, несовместимыми математическими основаниями для моделей и языков описания объектов (мета)данных, а также с несбалансированными интерфейсами между СУБД, ИС и пользователями.

Целью работы является построение методологических основ семантического проектирования крупномасштабных ИС и его применение для сбора, обработки и генерации отчетной информации в Интернет-среде.

Решаемая задача является частью комплексного концептуального подхода к непрерывному, интегрированному проектированию, реализации и сопровождению глобально распределенных ИС, включающему методологическую схему, математическую модель (мета)данных для предметной области и среды вычислений, а также семантические средства проектирования и реализации, архитектурно-интерфейсные решения для прототипов и полномасштабных корпоративных Интернет-порталов.

Теоретические основы

Применяемые методы синтезируют основные положения теорий конечных последовательностей [1], категорий [4], вычислений и семантических сетей [5].

Методология впервые позволяет организовать непрерывное, интегрированное проектирование ИС для глобальных сетей на всем протяжении их жизненного цикла. Известные подходы либо имеют методологические разрывы , либо не приводят к удовлетворительным индустриальным решениям по критериям масштабируемости, расширяемости, надежности и др. Созданный подход включает:

1) комплекс моделей (концептуальная модель предметной области [11], модель абстрактной машины для среды вычислений и инструментальных средств [7]);

2) методологию проектирования, реализации и сопровождения ИС [8];



3) семейство критериев выбора инструментальных средств прототипирования, проектирования и реализации приложений [11];

4) инструментальные средства для семантического визуального проектирования (ConceptModeller), ИС управления контентом [7,8].

Концептуальное проектирование ИС интегрирует модель (мета)данных, представленную объектами, а также языковыми и инструментальными средствами манипулирования ими. Методология поддерживает сквозное двунаправленное итеративное проектирование и реализацию ИС и обеспечивает контроль полноты, непротиворечивости и целостности объектов (мета)данных на всем их жизненном цикле.

В рамках методологии под первичным концептом имеется в виду интенсиональный физический или абстрактный объект, выделенный в предметной области.

Константы (или конкретизации) означают отдельные индивиды интерпретируемых первичных концептов.

Под интерпретацией Di первичного концепта Di понимаются все константы домена Di, связанные с соответствующими им конкретизациями из домена Di .

Любой переменной, как свободной, так и связанной, должен быть явно присвоен тип. Для свободных переменных это графически иллюстрируется с помощью дуги типа, т.е. дуги с меткой t , указывающей на первичный концепт, который соответствует типу константы, назначаемому переменной.

Под фреймом понимается граф, представляющий единицу знаний с точки зрения доступа и обработки. Под простым фреймом будем иметь в виду фрейм без подграфов, который содержит лишь константы, переменные и дуги. На уровне баз данных фреймы соответствуют отношениям.

Фреймы по типу дуг и интерпретации можно структурно разделить на событийные, функциональные (предикатные) и характеристические.

Фреймы событий моделируют действия, в которых события понимаются как предикаты специального вида. Элементарный фрейм события в сетевом представлении выглядит как узел, обозначающий предикат события, с исходящими ролевыми дугами, помеченными обозначениями ролей и указывающими на узлы с обозначениями аргументов предиката - типизированных переменных или констант первичных концептов. Фреймы событий являются шаблонами (т. е. интенсиональными объектами), поскольку их аргументы не означиваются, и, следовательно, не несут информации о реальном событии. Однако, после означивания всех переменных константами соответствующих типов, предикат (и фрейм события) получает логическое значение. Ролевые дуги обозначают аргументы событий и соответствуют значениям аргумента в составе события, в этом состоит важнейшее различие между ролевыми дугами и аргументами логических предикатов. Обозначения ролей событийных фреймов представлены в табл. 1.

Таблица 1. Роли событийных фреймов

Краткое обозначение

Полное обозначение

Интерпретация семантики

agent

Инициатор действия

object

Адресат действия

source

Местоположение адресата действия до события

destination

Местоположение адресата действия после события

result

Результат действия



Семантическое инструментальное средство для поддержки методологии

Методология проектирования трансформирует спецификации ИС из понятий предметной области в сущности модели, далее, с помощью CASE-средств,- в схему семейства фреймов и объектно-реляционной базы (мета)данных, и наконец, в формальное архитектурно-интерфейсное описание целевой ИС. Методология содержит семантический алгоритм итеративной интеграции компонент ИС с возможностью реинжениринга.

При этом, сквозной , непрерывный характер методологии обеспечивается благодаря семантическому CASE-средству ConceptModeller для автоматизированной трансляции модели объектов (мета)данных в UML-спецификацию с последующим преобразованием в схемы целевых баз (мета)данных и ИС. Основные возможности CASE-средства:

проблемная ориентированность (пользователь оперирует естественно-языковыми объектно-реляционными понятиями);

визуализация;

поддержка современных стандартов проектирования (UML, BPR);

интеграция с индустриально апробированным CASE- и RAD-инструментарием (IBM Rational, Microsoft Visual Studio и др.);

двунаправленное проектирование (поддерживается реинжениринг).

Благодаря перечисленным преимуществам, инструментальное средство применимо для широкого спектра предметных областей и позволяет строить модель в терминах, близких естественному языку (примеры см. ниже). Кроме того, открывается возможность автоматизированной трансляции схем баз (мета)данных и ИС в их концептуальные модели на протяжении всего жизненного цикла (моделирование, CASE- и RAD-разработка, тестирование, сопровождение и доработка). В результате появляется возможность тестирования и верификации ИС чисто математическими или программными средствами (например, при помощи языка SML) на любом произвольном уровне абстракции.

Возможности инструментального средства для проектирования и реализации

Интерфейс пользователя для проектирования фреймов представлен на рис. 1.


Figure 1. Интерфейс пользователя

Интерфейс визуализации фреймов интуитивно близок к большинству ПО обработки векторной графики. Так, средство визуализации простых фреймов включает инструменты для различных типов концептов и дуг (например t-дуг для типов переменных).

Двойное - графическое и структурное - представление метаданных фреймов требует разработки структуры хранения, которая обладает свойствами полноты, расширяемости и уникальности интерпретации (включая случай множественного отображения).

В качестве платформы разработки выбрана среда Microsoft .NET, а в качестве формата БД - XML, что обеспечивает легкость визуализации и UML-трансляции.



Элементы фреймов обладают следующими атрибутами: идентификатор, тип, имя, координаты, иерархические указатели на предшественника и последователя, а также ряд факультативных параметров.

Управление XML-БД основано на компоненте XML Designer, встроенном в Microsoft Visual Studio 2005, который применяется для генерации шаблонов БД на основе схемы XML. Файл метаданных XML содержит полное описание БД; пример представления элемента фрейма представлен на рис.2.

<?xml version= 1.0 standalone= yes ?> - <NewDataSet> - <Elements>

<Id>l</Id>

<Type>var</Type>

<Name>My Var</Name>

<Left>100</Left>

<Top>100</Top>

<width>ioo</width>

<Height>50</Height>

<Prev>0</Prev>

<Next>D</Next>

<Description>no description</Description>

</Elements> =:/NewDataSet>

Рис.2. XML-описание фрагмента фрейма в БД визуализации

Приведенный фрагмент XML-кода описывает переменную MyVar типа Var с визуальным размером 100 на 50 точек.

Пример визуализации простого фрейма инструментальным средством приведен на рис.3 и визуализирует событие поставки ( supply ) кандидата (CANDIDATE) на вакансию менеджером персонала (MANAGER) работодателю.

...... phi


Рис. 3. Пример визуализации простого фрейма

Инструментальное средство объемом свыше 4500 строк исходного текста на языке C# реализовано в среде Microsoft Visual Studio 2005 и содержит событийно-ориентированные компоненты визуализации фреймов, их трансляции в UML и визуализации результатов.

Компонента визуализации содержит методы, определяющие поведение и графическое представление элементов фрейма. Все элементы графического интерфейса созданы в редакторе Adobe Photoshop и импортированы как ресурсы.

Применение технологии

Технология практически апробирована в Международной группе компаний ИТЕРА . Архитектура приложения поддерживает интегрированное хранение данных и метаданных. Методология преобразует фреймовую модель предметной области в



семейство UML-диаграмм, далее, с помощью CASE-средств в комплекс ER-диаграмм, и, наконец, к схемам баз (мета)данных целевых ИС.

На основе технологии разработаны архитектура, интерфейсы, быстрые прототипы и полномасштабные приложения для управления корпоративными информационными ресурсами на основе Интернет-порталов.

Практическое значение полученных результатов определяется преимуществами разработки крупномасштабных ИС предложенными методами. Сроки внедроения существенно снижены по сравнению с существующим коммерческим ПО. Снижение стоимости внедрения достигнуто за счет улучшенного хранения данных, отказоустойчивости и поддержки целостности. Значительно упрощены оптимизация производительности и доработки ИС.

На базе предложенной технологии реализован ряд корпоративных приложений в Международной группе компаний ИТЕРА с численностью персонала около 10 тыс. сотрудников: ИС управления людскими ресурсами UniQue, ИС управления контентом, Интернет- (www.itera.ru) и Интранет-порталы. Сопровождение ИС, по оценкам экспертов, сокращает сроки и стоимость внедрения в среднем примерно в 1,4 раза, а также существенно повышает эффективность управления (мета)данными.

Результаты апробации, рекомендации и перспективы

В результате реализации, основанной на предложенной методологии, по сравнению с коммерческим ПО существенно сокращены сроки и стоимость внедрения, а также существенно расширена функциональность. Практика реализации подтвердила адекватность разработанного подхода в целом, а также составляющих его методологий, моделей, инструментальных средств и прикладных решений.

Литература

1) Barendregt H.P. The lambda calculus (revised edition), Studies in Logic, 103, North Holland, Amsterdam, 1984

2) Codd E.F. Relational Completeness of Data Base Sublanguages In: Rustin R. Eds., Data Base Systems.- New York; Prentice Hall, 1972 (Courant Computer Sci. Symposia Series No.6)

3) Cousineau G., Curien P.-L., Mauny M. The categorical abstract machine. Science of Computer Programming 8(2): 173-202, 1987

4) Curry H.B., Feys R. Combinatory logic, Vol.1, North Holland, Amsterdam, 1958

5) Scott D.S. Lectures on a mathematical theory of computations. Oxford University Computing Laboratory Technical Monograph. PRG-19, 1981. - 148 pp.

6) Wolfengagen V.E. Event Driven Objects. Proceedings of the Workshop on Computer Science and Information Technologies CSIT99. Moscow, Russia, 1999, p.p.88-96

7) Zykov S.V. Abstract Machine as a Model of Content Management. Proceedings of the Workshop on Computer Science and Information Technologies CSIT2004, Budapest, Hungary,

2004

8) Zykov S.V. Enterprise Portal: from Model to Implementation. Proceedings of the Workshop on Computer Science and Information Technologies CSIT2004, Budapest, Hungary,

2004

9) Zykov S.V. Enterprise Resource Planning Systems: the Integrated Approach. In: Proceedings of 3d International Workshop on Computer Science and Information Technologies, CSIT2001, Vol.1, USATU Publishers, Ufa, Russia, 2001, р.р. 284-295

10) Zykov S.V. Integrating Enterprise Software Applications with Web Portal Technology. In: Proceedings of 5th International Workshop on Computer Science and Information Technologies CSIT2003, Vol.1, USATU Publishers, Ufa, Russia,

2003, p.p.60-65

11) Зыков С.В. Управление персоналом с помощью интегрированных информационных систем.- М: Недра коммюникейшнс ЛТД , 2001.- 160 с.



© 2017 РубинГудс.
Копирование запрещено.