Формализованные понятийные модели для проектирования организационно-технических систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

УГАТУ

Формализованные понятийные модели для проектирования организационно-технических систем

А.Г. Тюрганов, tur@ugatu.ac.ru

450000, г. Уфа, ул. К. Маркса, 12

Аннотация

Доклад посвящен методу проектирования корпоративных информационных систем, основанному на формализации семантики предметной области и процесса проектирования. Предлагаемый метод семантического моделирования получает такие проектные модели, которые являются согласованными между собой и непротиворечивыми, позволяет автоматизировать процесс разработки и модификации программного обеспечения, баз данных и организационно-технологической документации.

Введение

Ведущие отечественные и зарубежные специалисты говорят о кризисе CASE-технологий: требуются новые подходы к проектированию организационно-технических систем (ОТС) и новые инструментальные средства. Автор видит в качестве одного из перспективных способов решения проблемы повышения эффективности разработки программного и информационного обеспечения ОТС использование методов инженерии знаний для построения формализованных моделей понятий предметной области и автоматизации синтеза проектных решений.

1. Организационно-техническая система - новый объект проектирования CASE-технологий

Корпоративная информационная система (КИС) и бизнес-процессы предприятия тесно связаны между собой: всякое изменение бизнес-процессов влечет за собой изменение КИС и наоборот. При этом главной целью разработки, модификации и внедрения КИС является повышение эффективности работы предприятия, а не создание более совершенного программного обеспечения. Поэтому при создании КИС следует рассматривать в качестве объекта проектирования предприятие как организационно-техническую систему, а не программно-аппаратный комплекс, чем является КИС.

К сожалению, в настоящее время не создано таких интегрированных методологий и моделей, существенно повышающих эффективность разработки КИС, которые позволяют, рассматривая предприятие как ОТС, проектировать его в целом с учетом технического, программного, информационного и организационно-технологического обеспечения.

Основные требования к процессу разработки КИС и способы повышения его эффективности описаны в [Тюрганов, 2005].

Одна из продуктивных идей по повышению эффективности разработки КИС состоит в том, чтобы большую часть программно-информационного обеспечения КИС генерировать автоматически с использованием формализованных знаний. Для того, чтобы автоматическая генерация была возможно, результатом проектирования КИС должна быть интегрированная формализованная проектная модель (ИФПМ) [Тюрганов, 2002].

Такой подход противоречит принятому в классических и объектно-ориентированных методологиях требованию неполноты формализации и “почти полной независимости” частных проектных моделей ОТС. Поэтому, как в структурных, так и в объектных методологиях генерация кода выполняется из единственной модели (“сущность-связь” либо диаграммы классов). Остальные модели лишь иллюстрируют особенности реализации программного обеспечения, которое разработчик создает без помощи CASE-средств. информационный программирование семантика

В настоящем докладе предлагается подход, позволяющий проектировать ОТС как единое целое, состоящее из компонент программного, информационного, технического и организационно-технологического обеспечения. Разработанный автором метод семантического моделирования использует проектные модели, являющиеся согласованными между собой и непротиворечивыми, позволяет автоматизировать процесс разработки КИС. Предлагаемое решение основано на интегрированной проектной модели и особом методе проектирования.

2. Метод семантического моделирования

Метод семантического моделирования содержит 4 этапа проектирования систем:

a)Понятия предметной области формализуются на метаязыке проектирования.

b)Понятия группируются в множества и образуют прикладные языки проектирования.

c)Семантика этих языков формализуется в виде правил (правил соответствия понятий, их проверки и преобразования).

d)При изменении предложений на прикладных языках семантические процессоры автоматически выполняют их проверку, согласование и преобразование понятий.

Рис. 1. Этапы метода семантического моделирования

Метод семантического моделирования применяется для:

*формализации семантики проектных моделей ОТС.

*предметно-семантической декомпозиции ОТС на модули.

*создания архитектуры программного обеспечения ОТС.

*интеграции инструментальных средств разработки ОТС.

Корпоративные информационные системы описываются рядом моделей, которые должны быть согласованы, обладать свойствами целостности и непротиворечивости. Метод семантического моделирования позволяет рассматривать эти модели как предложения, описанные на разных проектных языках, и успешно согласовывать связанные понятия разных моделей. Таким образом, мы получаем автоматически согласованный репозиторий проекта.

Рис. 2. Интеграция проектных моделей ОТС

Данный подход имеет много общего с концепцией “специализированных языков предметных областей” (DSL - Domain Specific Languages). При этом предлагаемый метод проектирования изначально учитывает наличие семантических связей между понятиями моделей, описанных на разных языках, и предполагает автоматизацию их согласования, в то время как концепция DSL оставляет эти вопросы на усмотрение либо разработчиков специализированных проектных языков, либо интеграторов проектных моделей.

Как правило, корпоративные информационные системы сложны, содержат много классов сущностей. КИС проектируются целиком сверху-вниз, в результате получается жесткая трудно модифицируемая структура, сложно распараллеливать процесс разработки.

Предметно-семантическая декомпозиция КИС на модули на основе метода семантического моделирования позволяет решить эти проблемы. На рисунке 3 схематично представлена декомпозиция на модули биллинговой системы оператора мобильной связи. В результате получается конвергентный биллинг [Тюрганов и др., 2001], обладающий необходимыми свойствами модифицируемости, масштабируемости и высокой производительности.

Рис. 3. Предметно-семантическая декомпозиция КИС

Программное обеспечение корпоративных информационных систем, основанное на методе семантического моделирования, состоит из модулей, каждый из которых содержит базу данных, семантические процессоры, клиентское и серверное программное обеспечение

Корпоративная информационная система и CASE-средства разрабатываются на основе архитектуры, представленной на Рис. 4.

Здесь DB - база данных информационной системы, используемая для хранения прикладных данных и знаний (моделей репозитория);

CL - клиентские приложения, обеспечивающие интерфейс пользователя системы, ввод/вывод информации, интерпретацию классов объектов;

RP - процессоры правил, выполняющие функции применения бизнес-правил, поддержки целостности базы данных в соответствии с формализованной семантикой классов объектов;

RM - менеджер репозитория, предназначенный для манипуляции объектами и классами в базе данных, активации процессоров правил, выполнения запросов клиентов и процессоров правил.

Свойство расширяемости интегрированной проектной модели достигается за счет множественной интерпретации классов объектов клиентами и процессорами правил. При изменении объектов, описывающих бизнес-процессы организации, процессоры правил выполняют проверку целостности и, при необходимости, генерацию обновленных компонент корпоративной информационной системы.

Рис. 4. Архитектура КИС

Средства разработки КИС также делятся на модули, соответствующие основным проектным моделям: организационная структура, бизнес-процессы, база данных, программное обеспечения, техническое обеспечение.

Знания, используемые в процессе семантического моделирования ОТС, описаны в работе [Тюрганов, 2000]. Результатом работы инструментальных средств являются согласованные проектные модели, предназначенные для создания ОТС. Использование постпроцессоров позволяет автоматизировать большинство рутинных операций и существенно снижают трудоемкость процесса разработки в целом:

*для программного обеспечения генерируются OLTP-клиентские приложения и система управления бизнес-процессами;

*для информационного обесечения генерируются скрипты создания и модификации реляционной БД;

*для технического обеспечения генерируются проектные схемы инфраструктуры сети и аппаратных средств.

*для организационно-технологического обеспечения генерируются организационно-функциональные диаграммы, должностные и технологические инструкции, штатное расписание, квалификационные требования к персоналу.

Заключение

Нужно отметить, что с развитием методологии и технологии проектирования ОТС все больше моделей и, соответственно, формализованных знаний используется для описания разрабатываемых систем. До недавнего времени существовал некоторый конфликт между программистами и системоаналитиками: программисты часто обоснованно сетовали на то, что в процессе разработки приходится рисовать много графических схем, а кодировать нужно все равно вручную, проектные модели представляют собой всего лишь картинки, поясняющие механизм и архитектуру программного кода. С привлечением методов искусственного интеллекта для формализации понятий предметной области и автоматической генерации кода, графических и текстовых описателей работа по созданию систем на основе формализованных моделей становится не только оправданной, но и более эффективной, чем традиционная “ручная” разработка.

Список литературы

1. Тюрганов, 2000 Тюрганов А.Г. Семантические преобразования классических проектных моделей информационных систем // Сборник научных трудов VII национальной научно-техн. конференции РАИИ с межд. участием "КИИ-2000" 24-27 октября 2000г.- Переславль-Залесский, 2000.- Т. 2, С. 686-693.

2. Тюрганов и др., 2001 Тюрганов А.Г., Мерзляков А.Ю., Кулыев Р.У., Чернявский В.И. Конвергентная биллинговая система // Тез. докл. Международной научно-технической конференции "Проблемы техники и технологии телекоммуникаций" 18-20 сентября 2001г.- Уфа, УГАТУ, 2001.- С. 52-54.

3. Тюрганов, 2002 Тюрганов А.Г. Формализованные корпоративные знания для синхронного реинжиниринга бизнес-процессов и информационных систем // Труды 6-й Научно-практической конференции "Реинжиниринг бизнес-процессов на основе современных информационных технологий. Системы управления знаниями" 19-20 марта 2002г.- Москва, МЭСИ, 2002.- С. 258-261.

4. Тюрганов, 2005 Turganov A.G. Some Problems of Corporative Information Systems Design // Proc. of the 6th International Workshop on Computer Science and Information Technologies CSIT'2005, Ufa, Russia, 2005, pp. 273-275.

Размещено на Allbest.ru