IPRI - www.ipri.kiev.ua -  IPRI - www.ipri.kiev.ua -

"АСКІАС-2011"

Дослідження та розробка технологій комп’ютерного моделювання інформаційно-аналітичних систем

Звіт про НДР: 402с., 85 рис., 6 табл., 159 джерел.

РЕФЕРАТ

Об’єкт дослідження - інформаційно-аналітичні системи (ІАС)  з розширеною аналітикою на базі сценарно-цільового підходу. Корпоративні інформаційно-аналітичні системи (КІАС) являються підкласом ІАС і розглядаються в контексті загальних методологічних підходів до побудови ІАС, окремо виділяються лише їх особливості.

Мета роботи - дослідження та розвиток інформаційних технологій комп’ютерного моделювання інформаційно-аналітичних систем з метою скорочення термінів створення ІАС і підвищення рівня їх функціональності.

Методи дослідження - системний аналіз, сценарний аналіз, теорія комп'ютерних інформаційних систем, об'єктно-орієнтованого аналізу і проектування,методи моделювання, методи аналітичної обробки даних, теорія розподілених систем і обчислень.

Основні результати:

Запропоновано рішення актуальної наукової проблеми створення теоретичних і технологічних засад комп’ютерного моделювання інформаційно-аналітичних систем (ІАС), що дає можливість систематизувати підходи щодо розробки та використання інформаційних технологій комп’ютерного моделювання і сценарно-цільового підходу з метою побудови аналітичної складової ІАС із розширеною аналітикою.

Запропоновані методи та підходи дозволять реалізувати засоби аналізу даних і прогнозування подій за допомогою побудови і моделювання різних сценаріїв розвитку цих подій безпосередньо користувачем під час виконання та реалізації бізнес-процесу – для визначення і вибору раціонального варіанту рішення. Використання таких засобів дозволить підвищити обґрунтованість управлінських рішень, забезпечить зміщення процесу прийняття управлінських рішень у напрямку подальшої максимізації його ефективності.

Результати науково-дослідної роботи свідчать про необхідність виконання подальших робіт щодо вирішення актуальної наукової проблеми в наступному напрямку: дослідження та розробки технологій комп‘ютерного моделювання систем керування знаннями при проведенні аналітичної діяльності, у тому числі з обробкою стратегічно великих масивів даних (Big Data), розробка методології побудови систем керування знаннями при проведенні аналітичної діяльності.

ІНФОРМАЦІЙНО-АНАЛІТИЧНІ СИСТЕМИ, КОМП‘ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ, СЦЕНАРНО-ЦІЛЬОВИЙ ПІДХІД, СЦЕНАРІЇ АНАЛІТИЧНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ, РОЗПОДІЛЕНЕ СЕРЕДОВИЩЕ.

Умови отримання звіту: за договором.

93113, м. Київ, вул. М. Шпака, 2, ІПРІ НАН України.

Презентацїя>>>

РЕЗУЛЬТАТИ

Дослідження та розробка технологій комп’ютерного моделювання інформаційно-аналітичних систем

(«АСКІАС-2011»)

ІПРІ НАН України, 2011-2013                                     25.01.2014-24.10.2013

 Відмічено новий оригінальний матеріал, який був розроблений в ході НДР, і надано його короткий опис з визначенням основних особливостей.

 ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ   11

ВСТУП       12

1. ІНФОРМАЦІЙНО-АНАЛІТИЧНІ СИСТЕМИ ЯК ОБ‘ЄКТ КОМП‘ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ   

1.1.    ОСОБЛИВОСТІ СУЧАСНИХ ІНФОРМАЦІЙНО-АНАЛІТИЧНИХ СИСТЕМ    15

1.1.1.        Загальна класифікація інформаційних систем   17

1.1.1.1. Автоматизовані інформаційні системи  20

1.1.1.2. Класифікація ІС зафункціональною ознакою   21

1.1.1.3. Класифікація ІС за характером обробки інформації 23

1.1.2.Основні властивості інформаційно-аналітичних систем (ІАС) 25

1.1.3.        Функції інформаційно-аналітичних систем   28

1.1.3.1.     Функції сучаснихКІАС   30

1.1.4.        Функціональна структура інформаційно-аналітичної системи  34

1.1.4.1.     Багатошарова архітектура ІАС   34

1.1.4.2.     Функціональна структура ІАС на базі багатошарової архітектури  36

- побудовано Функціональну структуру ІАС на основі багатошарової архітектури, визначено її елементи і описано їх функції: Засоби взаємодії з користувачем, Аналітична складова, Інформаційна база, Розподілене середовище взаємодії (з  переліком сучасних технології його реалізації).

1.1.5.        Структура і функції аналітичної складової інформаційно-аналітичної системи  38

- визначено структуру і функції Аналітичної складової  ІАС (схема).

1.1.5.1. Аналітична обробка в реальному часі OLAP  40

1.1.1.4. Бізнес-аналіз (BI) 40

1.1.5.2. Бізнес-аналітика (BA) 42

1.1.5.3. Прогнозна аналітика (PA) 43

1.1.5.4. Дієва аналітика (AA) 44

- визначено основні функції кожної із технологій аналітичної складової ІАС.

1.1.5.5. Розширена аналітика  45

- визначено функції Розширеної аналітики як сукупності найбільш розвинутих технологій і засобів сучасних ІАС, які забезпечують можливість аналізу даних і прогнозування подій за рахунок побудови і моделювання різних сценаріїв розвитку цих подій, що виконуються безпосередньо користувачем під час реалізації бізнес-процесу.

1.2.    ЦІЛІ Й ЗАДАЧІ ОРГАНІЗАЦІЇ ТА ВДОСКОНАЛЕННЯ АНАЛІТИЧНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ В ІНФОРМАЦІЙНО-АНАЛІТИЧНИХ СИСТЕМАХ  47

1.2.1.     Цілі й задачі організації іздійснення аналітичної діяльності 47

1.2.2.     Моделювання як метод визначення раціональних способів організації аналітичної діяльності в ІАС   51

- використовуючи методи Системно аналізу для дослідження ІАС обґрунтовано використання методів Моделювання і Сценарно-цільового підходу, розроблено схему і опис процесу моделювання аналітичної діяльності в ІАС, визначено функції Технологічного середовища реалізації сценаріїв.

1.2.3.     Цілі й задачі моделювання аналітичної діяльності в ІАС   55

- визначено основні Задачі для досягнення сформульованих цілей моделювання АД в ІАС: побудова об‘єктної моделі предметної області і моделі сценаріїв АД.

1.2.4.     Рівні аналітичної діяльності – стратегічний, оперативний, тактичний  56

 1.2.5.     Сценарно-цільовий підхід з метою організації й здійснення  аналітичної діяльності в ІАС      70

- сформульовано основні положення СЦП і сформована його концептуальна модель, яка задає основні поняття цього методу і їх взаємозв‘язки, є основою для побудови об‘єктних моделей з більш глибокою їх деталізацією, які у свою чергу, слугують базою для проектування і програмної реалізації методології СЦП у комп‘ютерних моделях ІАС.

1.3.    МЕТОДИ КОМП‘ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ІНФОРМАЦІЙНО-АНАЛІТИЧНИХ СИСТЕМ    75

1.3.1.     Інформаційно-аналітичні системи з розподіленою сервіс-орієнтованою архітектурою   76

1.3.2.     Методи та алгоритми моделювання ІАС, які будуються за Web-технологіями  78

1.3.3.     Моделювання засобів інтелектуального аналізу даних на основі реляційних баз даних  80

1.3.3.1. Моделі та алгоритми оптимізації розподілених баз даних  82

1.3.4.     Застосування методу онтологій при розробці баз знань для ІАС   85

1.3.5.     Моделювання розподілу інформаційних ресурсів у мережевому просторі ІАС   87

1.3.6.     Розробка керована моделями (MDD) 90

1.4.    ТЕХНОЛОГІЇ КОМП‘ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ІНФОРМАЦІЙНО-АНАЛІТИЧНИХ СИСТЕМ    93

1.4.1.Визначення технології комп‘ютерного моделювання та перелік її основних елементів  93

1.4.2.     Структура сценарію аналітичної діяльності в ІАС   94

1.4.3.     Сценарії як інструмент проектування ІАС   96

1.4.4.     Сценарії проведення моделювання ІАС   97

1.4.5.     Технології реалізації сценаріїв в розподіленому середовищі 99

1.4.5.1. Реалізація розподіленої SOA-архітектури в Oracle BI EE  101

1.4.5.2. Реалізація елементів сценарію в Oracle BI EE та BPEL  102

1.4.6.     Обслуговування технологій моделювання – адміністрування і управління  104

1.4.6.1. Вимоги до адміністрування ІАС   108

1.5.    СТРУКТУРА КОМП‘ЮТЕРНОЇ МОДЕЛІ  ІНФОРМАЦІЙНО-АНАЛІТИЧНОЇ СИСТЕМИ   109

1.5.1. Загальна модель ІАС   109

- побудовано Загальну модель ІАС як взаємопов'язану сукупність моделей основних елементів ІАС: модель взаємодії з користувачами, модель аналітичної складової, модель предметної області, модель інформаційної взаємодії.

1.5.2. Комп'ютерна модель ІАС   111

- побудовано Комп'ютерну модель ІАС, яка є відображенням опису моделей ІАС у відповідні програмні компоненти, що реалізують ці описи, а також визначення програмних інтерфейсів між компонентами, які належать до різних шарів системи.

1.5.3. Модель предметної області 113

1.5.4. Модель аналізу даних  118

- побудовано Об‘єктну модель сценарію АД і наведеної опис.

1.5.5. Модель взаємодії з користувачами ІАС   121

1.5.6. Модель інформаційної  взаємодії в ІАС   128

- досліджено модель інформаційної  взаємодії в ІАС, яка відображає порядок взаємодії основних функціональних елементів ІАС у процесі функціонування системи і базується на побудованій багатошаровій функціональній моделі ІАС. Взаємодія відбувається через уніфіковані інтерфейси між шарами, які забезпечують логічне відокремлення одного шару від іншого, що дає можливість проектувати, моделювати, реалізовувати й проводити модифікацію елементів ІАС у межах одного шару, не зачіпаючи функціонування інших частин ІАС.

ВИСНОВКИ     130

ВИСНОВКИ Розділу 1

Проведений аналіз особливостей сучасних інформаційно-аналітичних систем, їх основних властивостей і функцій дозволив побудувати функціональну структуру ІАС на основі багатошарової моделі, визначити її складові елементи і функції.

Визначено структуру аналітичної складової ІАС, як сукупність технологій здійснення аналітичної діяльності (АД), перелік яких розширюється з появою нових технологічних підходів, представлено основні функції та характерні особливості кожної із технологій.

Визначено, що розширена аналітика є останнім технологічним досягненням в галузі комп‘ютерного аналізу інформації, і наведено аналітичні засоби, які до неї входять та їх функції. Основними із них є засоби прогнозування шляхом моделювання різних сценаріїв розвитку подій.

Дослідження ІАС методами системного аналізу дозволило обґрунтувати необхідність застосування методів моделювання і сценарно-цільового підходу у якості одного із раціональних способів організації аналітичної діяльності. Для її здійснення в ІАС необхідно сформувати відповідне технологічне середовище реалізації сценаріїв аналітичної діяльності (САД). Визначено перелік функцій, який реалізує таке технологічне середовище.

Визначено основні задачі для досягнення сформульованих цілей моделювання аналітичної діяльності в ІАС, визначальними серед яких є побудова об‘єктної моделі предметної області і моделі сценаріїв аналітичної діяльності.

Сформульовано основні положення сценарно-цільового підходу (СЦП), що дало можливість побудувати концептуальну модель СЦП, яка є основою для побудови об‘єктних моделей, і далі на їх основі проектування і програмної реалізації методології СЦП в комп‘ютерних моделях ІАС.

Технологія комп'ютерного моделювання ІАС визначається як послідовна побудова і дослідження відповідних моделей на кожному етапі  створення ІАС, що дає можливість відпрацювати кожне з проектних рішень. Використання сценарно-цільового підходу і моделі сценаріїв аналітичної діяльності дає можливість змоделювати функціональність ІАС і фактично послідовно будувати повнофункціональну систему за рахунок формування і накопичення у базі даних (БД) нових сценаріїв, що дозволить гарантовано забезпечити реалізацію необхідної функціональності.

Побудовано загальну модель ІАС із використанням модельно-орієнтованого підходу (Model-Driven Architecture, MDA), яка розглядається як взаємопов'язана сукупність моделей основних елементів ІАС: модель взаємодії з користувачами, модель аналітичної складової, модель предметної області, модель інформаційної взаємодії елементів ІАС.

Комп'ютерна модель ІАС створюється шляхом відображення опису моделей ІАС у відповідні програмні компоненти, що реалізують ці описи, а також програмні інтерфейси між компонентами, які належать до різних шарів системи.

Для рішення задач моделювання аналітичної діяльності в ІАС побудовано об‘єктну модель АД, як взаємопов’язаних об’єктних моделей опису предметної області і моделі сценарію АД. Об‘єктна модель АД побудована з використанням методології адаптивної об‘єктної моделі, яка носить інваріантний характер щодо предметної області і дає можливість налаштовувати сценарії АД на будь-яку сферу застосування.

Досліджено модель інформаційної  взаємодії в ІАС, яка відображає порядок взаємодії основних функціональних елементів ІАС у процесі функціонування системи. Модель взаємодії базується на побудованій багатошаровій функціональній структурі ІАС. Взаємодія відбувається через уніфіковані інтерфейси між шарами, які забезпечують логічне відокремлення одного шару від іншого. Це дає можливість проектувати, моделювати, реалізовувати й проводити модифікацію елементів ІАС у межах одного шару, не зачіпаючи функціонування інших частин ІАС. В підсумку це зменшує трудомісткість розробки компонентів і окремих функціональних підсистем, скорочуючи загалом строки створення усієї ІАС.

2. ТЕХНОЛОГІЇ ПОБУДОВИ ОБ‘ЄКТНОЇ МОДЕЛІ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ ІНФОРМАЦІЙНО-АНАЛІТИЧНОЇ СИСТЕМИ   133

2.1.    МЕТОДИ ОПИСУ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ ІНФОРМАЦІЙНО-АНАЛІТИЧНОЇ СИСТЕМИ         133

2.1.1.        Методи побудови об‘єктної моделі предметної області ІАС як складової комп'ютерної моделі ІАС   133

2.1.1.1. Представлення основних понять предметної області 134

2.1.1.2. Об'єктний опис предметної області 137

2.1.1.3. Онтологія предметної області 140

2.1.2. Засоби побудови об’єктної моделі предметної області 145

2.2.    ПОБУДОВА КОНЦЕПТУАЛЬНО-ЛОГІЧНОЇ МОДЕЛІ ДАНИХ ІНФОРМАЦІЙНО-АНАЛІТИЧНОЇ СИСТЕМИ  

2.2.1. Методи побудови концептуально-логічної моделі даних ІАС   148

2.2.2.     Особливості концептуально-логічної моделі даних ІАС в умовах реалізації сценарно-цільового підходу  152

- визначено вимоги до структур даних інформаційного забезпечення для формування й реалізації САД в ІАС. Використання таких елементів ІАС, як технологічне середовище формування і реалізації САД разом із відповідними засобами налаштування і управління процесом моделювання виконання сценаріїв, дає можливість побудувати моделюючий комплекс (МК), який дозволить створювати і відпрацьовувати сценарії АД у режимі моделювання їх виконання. Визначено вимоги до побудови МК реалізації сценаріїв АД, і на їх основі розроблено структуру МК.

2.3.    ТЕХНОЛОГІЧНІ ЗАСОБИ ПОБУДОВИ КОНЦЕПТУАЛЬНО-ЛОГІЧНОЇ МОДЕЛІ ДАНИХ ІНФОРМАЦІЙНО-АНАЛІТИЧНОЇ СИСТЕМИ   159

2.3.1.     Технологія побудови концептуально-логічної моделі даних ІАС   159

2.3.1.1. Побудова концептуальної моделі даних  166

2.3.1.2. Побудова логічної моделі даних  166

2.3.1.3. Побудова фізичної моделі даних  167

2.3.2.     Аналіз технологічних засобів побудови концептуально-логічної моделі даних ІАС   168

2.3.1.1. DESIGNER/2000 - CASE-продукт фірми ORACLE  168

2.3.1.2. Лінійка AllFusion компанії Computer Associates  182

2.3.3.     Вимоги до технологічних засобів побудови концептуально-логічної моделі даних ІАС   197

ВИСНОВКИ   198

ВИСНОВКИ Розділу 2

Досліджено методи опису предметної області ІАС у вигляді об‘єктної моделі, які дозволили визначити вимоги до інформаційного забезпечення засобів формування й реалізації сценаріїв аналітичної діяльності (САД) в ІАС.

Реалізація цих вимог на етапі побудови концептуально-логічної моделі даних ІАС повинна враховувати особливості формування і реалізації САД у відповідному технологічному середовищі, для чого сформовано перелік функцій, виконання яких така модель повинна забезпечувати. Реалізація цих функцій у концептуально-логічній моделі ІАС передбачає визначення структури метаданих, які є інформаційною складовою бази знань опису предметної області і використовується під час проведення аналітики.

Проведено аналіз найбільш поширених засобів побудови концептуально-логічної моделі даних, який показав шляхи їх використання для реалізації САД в ІАС.

Запропоновано проводити аналітику в ІАС використовуючи сценарії аналітичної діяльності, які реалізують функціональну складову бази знань предметної області. Постійне накопичення досвіду аналітичної діяльності у базі знань ІАС (відпрацьовані сценарії АД, відповідні метадані) забезпечує повторне використання вже напрацьованих знань і подальший більш глибокий аналіз досліджуваного об‘єкту або процесу, розширює базу знань, яка акумулює знання і досвід відповідних експертів й існує вже незалежно від особистостей, які їх надали.

Показано, що використання таких елементів ІАС, як технологічне середовище формування і реалізації САД разом із відповідними засобами налаштування і управління процесом моделювання виконання сценаріїв, дає можливість побудувати моделюючий комплекс (МК), який дозволить створювати і відпрацьовувати сценарії аналітичної діяльності у режимі моделювання їх виконання. Визначено вимоги до побудови моделюючого комплексу реалізації сценаріїв АД, і на їх основі розроблено структуру МК.

3. ТЕХНОЛОГІЇ ФОРМУВАННЯ ТА РЕАЛІЗАЦІЇ СЦЕНАРІЇВ АНАЛІТИЧНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ В ІНФОРМАЦІЙНО-АНАЛІТИЧНИХ СИСТЕМАХ   200

3.1.    СЦЕНАРІЇ ЯК ІНСТРУМЕНТ АНАЛІТИЧНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ 200

3.1.1.     Порядок реалізація аналітичної діяльності в ІАС   200

- визначено Етапи реалізації аналітичної діяльності в ІАС.

3.1.2.     Структура сценарію аналітичної діяльності в ІАС   202

- побудовано Концептуальну модель сценаріїв аналітичної діяльності в ІАС.

3.1.3.     Комп’ютерна модель сценарію аналітичної діяльності 207

3.1.3.1. Методи побудови адаптивної об’єктної моделі для формування сценаріїв  208

3.1.3.2. Об‘єктна модель опису предметної області і сценаріїв аналітичної діяльності 214

- розроблено об‘єднану об‘єктну модель опису ПрО і САД із використанням методології адаптивної об‘єктної моделі, яка носить інваріантний характер щодо предметної області і дає можливість налаштовувати сценарії АД на будь-яку сферу застосування, є основою для побудови комп‘ютерної моделі АД у вигляді їх програмної реалізації функціональними модулями і сервісами, використовуючи методи об‘єктно-орієнтованого програмування.

3.2.    МЕТОДИ І ТЕХНОЛОГІЧНІ ЗАСОБИ ФОРМУВАННЯ СЦЕНАРІЇВ АНАЛІТИЧНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ 

3.2.1. Методи формування сценаріїв аналітичної діяльності 218

3.2.1.1. Схемно-рекурсивний метод  218

3.2.1.2. Матричний метод  224

3.2.1.3. Метод «сценарних областей»  229

3.2.2. Функції технологічних засобів формування сценаріїв аналітичної діяльності 237

- визначено функції Технологічного середовища формування й реалізації САД в ІАС і вимоги до побудови відповідної концептуально-логічної моделі даних. Визначено вимоги до побудови МК ІАС.

3.2.3. Графічне представлення структури сценарію аналітичної діяльності в ІАС   238

- визначено Графічне представлення сценарію АД і описано його основні  елементи. Приклад: сценарій аналізу реального Індексу ВВП в Україні.

3.2.4. Вимоги до інтерфейсу користувача при формуванні сценаріїв аналітичної діяльності 242

- визначено вимоги до інтегрованого графічного інтерфейсу реалізації САД в ІАС, наведено перелік і опис основних його елементів.

3.3.    МЕТОДИ І ТЕХНОЛОГІЧНІ ЗАСОБИ РЕАЛІЗАЦІЇ СЦЕНАРІЇВ АНАЛІТИЧНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ   247

3.3.1. Методи реалізації сценаріїв аналітичної діяльності 247

3.3.2.Функції технологічних засобів реалізації сценаріїв аналітичної діяльності 248

3.3.2.1.Технології реалізації сервіс-орієнтованої архітектури (SOA) 248

3.3.2.2. Технологічне середовище «публікація/підписка» (DDS) 253

3.3.2.3. Технології реалізації аналітичної діяльності в Інтернеті (SaaS, HTML5) 256

3.3.3. Генерація сценаріїв аналітичної діяльності як комп’ютерної моделі їх реалізації 262

3.3.3.1. Реалізація розподіленої SOA-архітектури в Oracle BI EE  263

3.3.3.2. Реалізація елементів сценарію в Oracle BI EE та BPEL  265

3.3.3.3. Приклад реалізаціїелементів сценарію в Oracle BI EE  267

3.3.3.4. Реалізація сервісів BPEL із Oracle BI EE  273

ВИСНОВКИ     275

ВИСНОВКИ Розділу 3

Розглядаючи сценарії як основний інструмент аналітичної діяльності в ІАС, визначено основні технологічні підходи щодо їх формування і реалізації.

Визначено порядок здійснення аналітичної діяльності в ІАС із використанням методів моделювання і сценарно-цільового підходу, який передбачає виконання послідовних етапів: опису предметної області, формуванню сценаріїв аналітичної діяльності (САД) і подальше моделювання їх виконання із аналізом отриманих результатів. На основі аналізу етапів аналітичної діяльності (АД) визначено вимоги до функціональності автоматизованих технологічних засобів ІАС, які забезпечують виконання кожного з етапів.

Побудовано концептуальну модель сценаріїв АД в ІАС, яка містить основні значущі фактори поняття «сценарій», що є для цього поняття визначальними характеристиками, а також показує зв‘язки між ними. Такі характеристики мають як інформаційну (конкретні значення - дані), так і функціональну (процедури, функції, процеси і т.д.) основу. Використання концептуальної моделі сценаріїв дає можливість на верхньому рівні абстракції опису САД об’єднати в одній моделі як функціональні, так й інформаційні складові, що спрощує процес деталізації моделі на наступних етапах створення ІАС.

Використовуючи концептуальну модель сценаріїв і визначений порядок етапів здійснення аналітичної діяльності і ІАС розроблено об‘єднану об‘єктну модель опису предметної області і сценаріїв АД, яка відображає інформаційну і функціональну складову сценаріїв АД і задає структуру метаданих (бази знань) для їх реалізації. Об‘єктна модель є основою побудови комп‘ютерної моделі АД у вигляді програмної реалізації функціональними модулями і сервісами методами об‘єктно-орієнтованого програмування.

Для побудови об‘єктної моделі АД запропоновано використання методології адаптивної об‘єктної моделі, яка носить інваріантний характер щодо предметної області і дає можливість налаштовувати сценарії АД на будь-яку сферу застосування.

Визначено перелік функцій технологічного середовища реалізації сценаріїв в ІАС, доступ до яких забезпечується із використанням інтегрованого графічного інтерфейсу, для якого визначено перелік і опис основних його елементів. Визначено також графічне представлення сценаріїв АД із описом його основних елементів.

На основі аналізу існуючих технологічних засобів показано способи їх використання для генерації сценаріїв АД і їх реалізації у розподіленому середовищі.

4. ТЕХНОЛОГІЧНЕ СЕРЕДОВИЩЕ РЕАЛІЗАЦІЇ СЦЕНАРІЇВ АНАЛІТИЧНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ В ІНФОРМАЦІЙНО-АНАЛІТИЧНИХ СИСТЕМАХ   277

4.1.    ФОРМУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОГО СЕРЕДОВИЩА РЕАЛІЗАЦІЇ СЦЕНАРІЇВ АНАЛІТИЧНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ В ІАС ЯК РОЗПОДІЛЕНОГО СЕРЕДОВИЩА  277

4.1.1. Вимоги до формування розподіленого середовища реалізації сценаріїв аналітичної діяльності в ІАС              277

- визначено перелік Задач технологічного середовища реалізації сценаріїв по кожному з етапів реалізації аналітичної діяльності в ІАС.

4.1.2. Порядок формування технологічного середовища реалізації сценаріїв аналітичної діяльності в ІАС                                280

- визначено Структура технологічного середовища реалізації САД  - схему і опис основних елементів.

4.1.3. Засобиформування технологічного середовища для реалізації сценаріїв в ІАС   282

4.1.3.1. AllFusion Process Modeler 7 (BPwin) 283

4.1.3.2. ARIS  284

4.1.3.3. Sybase PowerDesigner 285

4.1.3.4.                            Prognoz Platform   287

4.2.    МЕТОДИ І ТЕХНОЛОГІЧНІ ЗАСОБИ РЕАЛІЗАЦІЇ РОЗПОДІЛЕНОГО СЕРЕДОВИЩА В ІАС     289

4.2.1.     Методиреалізації розподіленого середовища в ІАС   289

4.1.3.5. Компонентні об'єктно-орієнтовані технології 290

4.1.3.6. Розподілена об'єктно-компонентна модель COM - DCOM    293

4.1.3.7. Загальна архітектура об'єктних брокерів CORBA   295

4.1.3.8. Технологія web-служб  299

4.1.3.9. Cервіс-орієнтована архітектура (SOA) 300

4.2.2.     Аналіз технологій реалізації розподіленого середовища в ІАС   317

4.2.2.1. Платформа реалізації SOA   317

4.2.2.2. Вибір інтеграційної платформи: технології та критерії 320

4.2.2.3. Інтероперабельність SOA і ESA   322

4.2.2.4. Розвиток SOA-програмування  323

4.2.2.5. Архітектурні особливості SOA в ІАС   325

4.2.2.6. Подієво-орієнтована архітектура (EDA) 325

4.2.2.7. Інтеграція застосунків на платформі Oracle Fusion Middleware  327

4.3.    ТЕХНОЛОГІЇ РОЗПОДІЛЕНОГО СЕРЕДОВИЩА РЕАЛІЗАЦІЇ СЦЕНАРІЇВ АНАЛІТИЧНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ В ІАС  331

4.3.1.     Вимоги до технологій розподіленого середовища реалізації сценаріїв аналітичної діяльності   331

- визначено технологічні елементи розподіленого середовища реалізації САД: єдине середовище функціонування об'єктів, уніфіковані способи взаємодії об'єктів, уніфікований доступ до властивостей об'єктів, які формують комп‘ютерну модель реалізації опису предметної області і забезпечують універсальний механізм динамічного формування сценаріїв АД

4.3.2.     Архітектура системи реалізації сценаріїв (СРС) аналітичної діяльності в ІАС у розподіленому середовищі 334

- розроблено архітектуру Системи реалізації сценаріїв (СРС) аналітичної діяльності в ІАС у розподіленому середовищі, яка дозволяє реалізувати весь технологічний процес формування і реалізації сценаріїв, моделювання їх виконання, візуалізацію і аналіз результатів моделювання, із подальшим накопиченням досвіду аналітичної діяльності у базі знань ІАС, яка забезпечить повторне використання вже напрацьованих знань і подальший більш глибокий аналіз досліджуваного об‘єкту або процесу

4.3.3.     Функціональна взаємодія компонентів розподіленого середовища при реалізації сценаріїв аналітичної діяльності 336

- визначено процес функціонування СРС у розподіленому середовищі в процесі реалізації сценаріїв аналітичної діяльності в ІАС.

 

4.4.    ТЕХНОЛОГІЧНІ ЗАСОБИ АДМІНІСТРУВАННЯ РОЗПОДІЛЕНОГО ТЕХНОЛОГІЧНОГО СЕРЕДОВИЩА В ІАС  339

4.4.1.     Методи конфігурування розподілених компонентів  339

 

4.4.1.1. Методи конфігурування на основі конфігураційних файлів  340

- наведено приклад конфігураційного файлу XML компоненти візуалізації діаграм Ганта передпольотної підготовки у МК АСУ АК.

4.4.1.2. Методи конфігурування з використанням ролей  342

4.4.1.3. Методи групових політик  343

4.4.1.4. Методи конфігурування з використанням реєстрів  344

4.4.2.     Технологічні засоби конфігурування та адміністрування розподілених компонентів як інструменти формування елементів сценаріїв аналітичної діяльності 345

4.4.2.1. Засоби системного адміністрування ІАС   346

4.4.2.2. Засобимережевого адмініструванняІАС   349

4.4.2.3. Засобимоніторингу ІАС   353

ВИСНОВКИ   356

ВИСНОВКИ І РЕКОМЕНДАЦІЇ 358

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ   363

ДОДАТОК 1. РЕАЛІЗАЦІЯ КОМП‘ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ НА ПРИКЛАДІ ІАС МОНІТОРИНГУ БЮДЖЕТНОГО ПРОЦЕСУ   377

Д1.1. Інформаційна модель та архітектура системи моніторингу держбюджету  377

Д1.2. Моніторинг бюджетних процесів  385

Д1.3. Реалізація системи моніторингу бюджетних процесів  388

- наведено приклад реалізації моделювання в ІАС Моніторингу бюджетного процесу: інформаційна модель моніторингу держбюджету, архітектура системи, типовий сценарій моніторингу, особливості реалізації системи.

ДОДАТОК 2. КОМП‘ЮТЕРНИЙ СТЕНД РЕАЛІЗАЦІЇ СЦЕНАРІЮ «АНАЛІЗ ІНДЕКСУ СОЦІАЛЬНО-ЕКОНОМІЧНОГО РОЗВИТКУ РЕГІОНУ»   392

Д2.1. Об’єктна модельсоціально-економічного розвитку регіону  392

Д2.2. Комп‘ютерна реалізація сценарію   395

- наведено приклад реалізації сценарію соціально-економічного розвитку регіону: об‘єктна модель соціально-економічного розвитку регіону, сценарій аналізу на основі адаптивної об‘єктної моделі, особливості комп’ютерної  реалізації сценарію.

 ВИСНОВКИ Розділу 4

Реалізація сценаріїв аналітичної діяльності (САД) в ІАС вимагає використання відповідного технологічного середовища, яке забезпечує як процес формування і тестування сценаріїв в процесі їх створення, так і процес моделювання різних варіантів їх виконання для одержання і оцінки результатів користувачем з метою вироблення і прийняття більш обґрунтованих рішень.

Сформовано перелік задач реалізації сценаріїв на кожному із етапів здійснення аналітичної діяльності в ІАС і визначено технологічні елементи розподіленого середовища, які забезпечують їх рішення: єдине середовище функціонування об'єктів, уніфіковані способи взаємодії об'єктів, уніфікований доступ до властивостей об'єктів, і які забезпечують функціонування технологічного середовища реалізації сценаріїв в ІАС, включаючи комп‘ютерну модель опису предметної області і універсальний механізм динамічного формування сценаріїв АД.

Обґрунтовано використання об'єктно-орієнтованого підходу для побудови моделей предметної області, сценаріїв, та компонентної моделі при визначенні архітектури реалізації сценаріїв у розподіленому середовищі і побудові комп‘ютерної моделі системи реалізації сценаріїв.

Показано, що використання таких елементів ІАС, як технологічне середовище формування і реалізації САД разом із відповідними засобами налаштування і управління процесом моделювання виконання сценаріїв, дає можливість побудувати моделюючий комплекс (МК), який дозволить створювати і відпрацьовувати сценарії аналітичної діяльності у режимі моделювання їх виконання. Визначено вимоги до побудови моделюючого комплексу реалізації сценаріїв АД, і на їх основі розроблено структуру МК.

Розроблено архітектуру Системи реалізації сценаріїв (СРС) аналітичної діяльності в ІАС у розподіленому середовищі, яка дозволяє реалізувати весь технологічний процес формування і реалізації сценаріїв, моделювання їх виконання, візуалізацію і аналіз результатів моделювання, із подальшим накопиченням досвіду аналітичної діяльності у базі знань ІАС, яка забезпечить повторне використання вже напрацьованих знань і подальший більш глибокий аналіз досліджуваного об‘єкту або процесу.

Проведено аналіз методів конфігурування розподілених компонентів  та існуючих засобів адміністрування у розподіленому середовищі і показано можливість їх застосування у якості технологічних засобів конфігурування та адміністрування ІАС з метою налаштування  технологічного середовища формування і реалізації САД.

ВИСНОВКИ І РЕКОМЕНДАЦІЇ

Результатом виконання науково-дослідної роботи за темою «Дослідження та розробка технологій комп’ютерного моделювання інформаційно-аналітичних систем» є подальший розвиток теорії комп‘ютерного моделювання і теорії інформаційно-аналітичних систем, систематизація теоретичних та технологічних підходів щодо розробки та використання інформаційних технологій комп’ютерного моделювання ІАС і сценарно-цільового підходу з метою побудови аналітичної складової ІАС із розширеною аналітикою.

У результаті проведених досліджень і з урахуванням їх результатів можна зробити наступні висновки:

1.     Проведено аналіз особливостей сучасних інформаційно-аналітичних систем і визначено, що їх центральним функціональним ядром є аналітична складова, яка реалізує процес аналітичної діяльності (АД). Найбільш розвинуті й сучасні засоби бізнес-аналізу (BI, Business Intelligence) входять до Розширеної аналітики, яка забезпечує можливості аналізу даних і прогнозування подій за рахунок побудови і моделювання різних сценаріїв розвитку цих подій, які виконуються безпосередньо користувачем перед, під час та після виконання та реалізації бізнес-процесу.

Дослідження ІАС методами системно аналізу дозволило обґрунтувати необхідність застосування методів моделювання і сценарно-цільового підходу в якості одного із раціональних способів організації і здійснення аналітичної діяльності в ІАС:

1)                      Моделювання – як базовий метод дослідження з метою побудови такого складного об‘єкта, як ІАС, а також як спосіб здійснення аналітичної діяльності;

2)                      Сценарно-цільовий підхід – як метод опису можливих варіантів взаємодії основних елементів ІАС між собою, користувачів із системою під час організації й здійснення аналітичної діяльності.

2.     Сформульовано основні положення сценарно-цільового підходу (СЦП) і сформована його концептуальна модель, яка задає основні поняття цього методу і їх взаємозв‘язки – Ціль, Сценарій, Знання, Метаопис. Концептуальна модель СЦП є основою для побудови об‘єктних моделей з більш глибокою їх деталізацією. Об‘єктні моделі, у свою чергу, слугують базою для проектування і програмної реалізації методології СЦП в комп‘ютерних моделях ІАС.

Використовуючи модельно-орієнтований підхід до розробки ІАС (Model-Driven Architecture, MDA) побудовано загальну модель ІАС, яка розглядається як взаємопов'язана сукупність моделей основних елементів ІАС, що належать до різних шарів взаємодії у системі: модель взаємодії з користувачами, модель аналітичної складової, модель предметної області, модель інформаційної взаємодії.

Комп'ютерна модель ІАС створюється шляхом відображення опису моделей ІАС у відповідні програмні компоненти, що реалізують ці описи, а також через визначення програмних інтерфейсів між компонентами, які належать до різних шарів системи.

3.     Визначено основні задачі для досягнення сформульованих цілей моделювання аналітичної діяльності в ІАС. Визначальними серед цих задач є – побудова об‘єктної моделі предметної області і моделі сценаріїв аналітичної діяльності.

Для рішення цих задач побудовано об’єктну модель аналітичної діяльності в ІАС як взаємопов‘язаних об‘єктних моделей опису предметної області і моделі сценарію АД. Об‘єктна модель АД побудована з використанням методології адаптивної об‘єктної моделі, яка носить інваріантний характер щодо предметної області і дає можливість налаштовувати сценарії АД на будь-яку сферу застосування.

4.     Сформовано перелік задач реалізації сценаріїв на кожному із етапів здійснення аналітичної діяльності в ІАС і визначено технологічні елементи розподіленого середовища, які забезпечують їх рішення: єдине середовище функціонування об'єктів, уніфіковані способи взаємодії об'єктів, уніфікований доступ до властивостей об'єктів, і які забезпечують функціонування технологічного середовища реалізації сценаріїв в ІАС, включаючи комп‘ютерну модель опису предметної області і універсальний механізм динамічного формування сценаріїв АД.

Обґрунтовано використання об'єктно-орієнтованого підходу для побудови моделей предметної області, сценаріїв, та компонентної моделі при визначенні архітектури реалізації сценаріїв у розподіленому середовищі і побудові комп‘ютерної моделі системи реалізації сценаріїв.

Показано, що використання таких елементів ІАС, як технологічне середовище формування і реалізації САД разом із відповідними засобами налаштування і управління процесом моделювання виконання сценаріїв, дає можливість побудувати моделюючий комплекс (МК), який дозволить створювати і відпрацьовувати сценарії аналітичної діяльності у режимі моделювання їх виконання. Визначено вимоги до побудови моделюючого комплексу реалізації сценаріїв АД, і на їх основі розроблено структуру МК.

5.     Розроблено архітектуру Системи реалізації сценаріїв (СРС) аналітичної діяльності в ІАС у розподіленому середовищі, яка дозволяє реалізувати весь технологічний процес формування і реалізації сценаріїв, моделювання їх виконання, візуалізацію і аналіз результатів моделювання, із подальшим накопиченням досвіду аналітичної діяльності у базі знань ІАС, яка забезпечить повторне використання вже напрацьованих знань і подальший більш глибокий аналіз досліджуваного об‘єкту або процесу.

 

Отримані результати досліджень дозволяють зробити наступні рекомендації щодо побудови розвинутих засобів аналітичної діяльності в ІАС:

1.     З метою збільшення ефективності аналітичних можливостей сучасних ІАС необхідно використовувати механізми побудови і моделювання виконання сценаріїв, як засіб гнучкого формування необхідної функціональності аналізу інформації самим користувачем (аналітиком) безпосередньо у процесі його роботи. Такий механізм дає можливість оперативно змінювати порядок аналізу інформації під час неочікуваної зміни стану зовнішнього або внутрішнього середовища.

2.     Побудова аналітиками (експертами) сценаріїв аналітичної обробки інформації різного спрямування і накопичення їх у базі сценаріїв дозволить, з одного боку, безпосередньо включати розроблені сценарії в існуючі бізнес-процеси для використання іншими користувачами під час їх роботи. З іншого боку, постійно розширювана аналітиками (експертами) база сценаріїв утворює корпоративну базу знань, яка акумулює знання і досвід відповідних  експертів й існує вже незалежно від особистостей, що їх створили.

3.     Процес формування сценарію складається із послідовної компоновки і використання вже реалізованих функцій (операцій) в існуючій ІАС. Відсутність тих чи інших необхідних для реалізації сценаріїв функцій у складі існуючого технологічного середовища сигналізує про необхідність розширення у цьому напрямку функціональності ІАС, а вимоги до цих нових функцій є по суті специфікаціями відповідних програмних компнонет, які потрібно або знайти за межами ІАС серед вже розроблених компонент і підключити до системи,  або розробити наново.

4.     Реалізація сценаріїв в ІАС повинна забезпечуватись формуванням відповідного технологічного середовища в складі ІАС, яке забезпечує як процес формування і тестування сценаріїв в процесі їх створення, так і процес моделювання різних варіантів їх виконання для одержання і оцінки результатів користувачем з метою вироблення і прийняття більш обґрунтованого рішення.

Запропоновані методи та підходи дозволять реалізувати засоби аналізу даних і прогнозування подій за допомогою побудови і моделювання різних сценаріїв розвитку цих подій безпосередньо користувачем під час виконання та реалізації бізнес-процесу – для визначення і вибору раціонального варіанту рішення. Використання таких засобів дозволить підвищити обґрунтованість управлінських рішень, забезпечить зміщення процесу прийняття управлінських рішень у напрямку подальшої максимізації його ефективності.

Результати науково-дослідної роботи свідчать про необхідність виконання подальших робіт щодо вирішення актуальної наукової проблеми в наступному напрямку: дослідження та розробки технологій комп‘ютерного моделювання систем керування знаннями при проведенні аналітичної діяльності, у тому числі з обробкою стратегічно великих масивів даних (Big Data), розробка методології побудови систем керування знаннями на основі технологій комп‘ютерного моделювання.