Конвергенция неоднородных информационных сред на основе кроссплатформенных программных компонент Смирнов Олег Сергеевич

Введение к работе

Актуальность работы. В настоящее время развитие информационных систем и программных комплексов происходит в сторону усложнения их функциональности. Это связано с тем, что за последнее десятилетие рост производительности персональных компьютеров, рабочих станций и современных мобильных устройств, пропускной способности сетевых концентраторов и каналов связи качественно изменили ситуацию в вычислительной технике и сферах ее применения.

Известно, что основные исследования и разработки на протяжении первых трех десятилетий компьютерной эры были направлены на развитие аппаратных компьютерных средств. Это привело к резкому увеличению производительности компьютеров при значительном снижении их стоимости. Однако основной задачей конца минувшего века и начала XXI века стало совершенствование методов повышения эффективности, надежности и качества разрабатываемых информационных систем и комплексов, возможности которых целиком определяются создаваемым программным обеспечением.

Потребители продукции информационной индустрии желают иметь программное обеспечение, еще лучше приспособленное для их нужд, а это, в свою очередь, приводит к усложнению программных продуктов. Часто, желание получить более мощные и сложные программные решения не сочетается с тем, каким образом они разрабатываются. Современные комплексные информационные системы отличаются большой разветвленностью технологических подсистем, большим числом и разнотипностью оборудования, программно-аппаратных платформ, сложностью алгоритмов управления.

В связи модернизацией военно-промышленного комплекса (ВПК), а также необходимостью сохранения преемственности существующих конструкторско-технологических разработок и информационных систем, обеспечивающих их работоспособность, особое внимание следует уделить решению комплекса вопросов, связанных с сохранением ранее реализованных программных компонент (модулей) и оболочек при эволюционном развитии информационной инфраструктуры предприятия в целом.

Исходя из изложенного, важность разработки эффективных методов конвергенции как существующих неоднородных информационных сред и систем, так и вновь разрабатываемых приобретает особую актуальность.

Степень разработанности проблемы. К настоящему времени выработано множество подходов к разработке информационных систем различного уровня и методов их конвергенции. Такие работы велись и активно ведутся отечественными учеными - О.О. Варламовым, Е.А. Саксоновым, А.В. Матасовым, М.А. Сиротиной, А.М. Седовым, А.И. Логвиным, С.В. Павловым, Р.З. Хамитовым, Д.П. Денисовым, Л.З. Цветановой-Чуруковой, А.М. Гудовым и другими. Так О.О. Варламовымвыполняется анализ технологий создания современных систем обработки информации и показано, что на уровне программных средств миварный подход значительно расширяет возможности сервисно-ориентированной архитектуры в части интеграции приложений, интеллектуальной обработки данных и адаптивного развития информационных систем в целом. В работе Е.А. Саксонова рассматривается обеспечение качества интегрированных информационных систем как основная задача, решаемая в ходе объединения локальных информационных ресурсов в рамках крупномасштабных интегрированных информационных систем.

Разработанные и применяемые методы других вышеуказанных авторов нашли свое воплощение лишь в отдельно взятых информационных системах и задачах и не являются универсальными. Так, в одной из научных работ

А.М. Седова решается задача интеграции АСУ ТП «СТИМУЛ» с АСУ ТП «СЕЛЕКС», которые отличаются методами и стандартами построения, применяемыми решениями и поддерживающими их аппаратными и программными средствами. Интеграция осуществляется на уровне баз данных за счет возможности обмена данными с единой БД Firebird. В работе А.И. Логвина решается задача интеграции аэронавигационной системы России в глобальную систему ОРВД, а в работе Д.П. Денисова предлагается модель интеграции электронной библиотеки в единую информационную систему ВУЗа. В качестве основополагающего звена интеграции ИС предлагается использование электронного документа, интерпретация и обработка которого привязана к ОС семейства Windows. Кроме того, предлагаемые методы конвергенции информационных систем не учитывают разнородность программно-аппаратных платформ, основаны на единой шине взаимодействия, а также XML-ориентированного взаимодействия (работы К.В. Антипина, А.В. Фомичева, Сапунова Н.О., Мутина Д.И.), и не имеют унифицированных интерфейсов.

Давая, безусловно, положительную оценку результатам работы всех вышеперечисленных исследователей, отметим наличие ещё нерешённых проблем, среди которых - выбор эффективной модели взаимодействия информационных систем; разработка унифицированного метода конвергенции неоднородных информационных систем, отличающегося от существующих инвариантностью программно-аппаратных платформ и типов данных.

Из изложенного можно заключить, что актуальной задачей является разработка унифицированного метода конвергенции неоднородных информационных сред, сочетающий в себе преимущества различных подходов и повышающий надежность и эффективность разработки новых информационных систем, а также снижающий накладные расходы при эксплуатации.

Объектом исследования диссертационной работы являются информационные системы и комплексы как совокупность прикладных программных приложений.

Предметом исследования диссертационной работы являются алгоритмы, методы и программные средства конвергенции разнородных информационных систем.

Область исследования. Диссертационная работа выполнена в соответствии с п. 12 «Разработка математических, логических, семиотических и лингвистических моделей и методов взаимодействия информационных процессов, в том числе на базе специализированных вычислительных систем», п. 14 «Разработка теоретических основ создания программных систем для новых информационных технологий» и п. 16 «Общие принципы организации телекоммуникационных систем и оценки их эффективности...» Паспорта специальностей ВАК РФ по специальности 05.13.17 - «Теоретические основы информатики» (технические науки).

Целью работы является разработка моделей и инструментальных средств комбинированного метода конвергенции разнородных информационных систем и его применение для повышения эффективности реализации проблемно-ориентированных систем и прикладного программного обеспечения.

В работе поставлены и решены следующие научные задачи диссертационного исследования:

1. Выявить методы и исследовать подходы к конвергенции неоднородных информационных сред.

2. Разработать метод, позволяющий унифицировать интерфейсы взаимодействия информационных систем при применении кроссплатформенных программных компонент.

3. Разработать унифицированный метод конвергенции неоднородных информационных систем на базе применения кроссплатформенных программных компонент.

4. Разработать методику оценки эффективности конвергенции и разработки информационных систем.

5. Выполнить практическую интеграцию разнородных информационных потоков в среде прикладной информационной системы на основе разработанного метода конвергенции с целю подтверждения теоретических положений, выдвинутых в работе.

Методы исследования. При решении задач, поставленных в работе, были использованы основные положения теории множеств, теории вероятностей, методы системного анализа, математической статистики, статистической обработки данных; при разработке программной реализации - методы объектно-ориентированного моделирования и программирования.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующих положениях:

5. 1. Разработана информационная модель, позволяющая унифицировать программные интерфейсы взаимодействия информационных систем при применении кроссплатформенных программных компонент.

   2. Разработан унифицированный метод конвергенции неоднородных информационных систем на базе применения кроссплатформенных программных компонент, отличающийся инвариантностью программно-аппаратных платформ и типов данных.

   3. Разработан комплексный метод оценки эффективности конвергенции информационных систем на основе количественного метода оценки, позволяющий учитывать временную составляющую процесса разработки, когда критериями эффективности являются совокупная стоимость владения программным обеспечением и время реализации информационной системы.

   Практическая значимость. Предложенная методика конвергенции информационных сред может быть использована на самых ранних этапах проектирования информационных систем при реализации программных продуктов и комплексов, за счет чего достигается существенное сокращение финансовых и временных затрат на ее разработку, а также повышение надежности комплексного программно-аппаратного решения. Кроме того, предложенная методика используется в качестве инструментального средства для проведения различного рода теоретических исследований взаимодействия разнородных информационных систем.

   Основные положения, выносимые на защиту:

   5. 3. 1. Информационная модель, позволяющая унифицировать интерфейсы взаимодействия информационных систем при применении кроссплатформенных программных компонент.

         2. Унифицированный метод конвергенции неоднородных информационных систем на базе применения кроссплатформенных программных компонент.

         3. Комплексный метод оценки эффективности конвергенции информационных систем.

         Достоверность и обоснованность научных положений и выводов обеспечивается корректным использованием базовых методов исследования и математического аппарата. Достоверность результатов работы подтверждается сериями натурных экспериментов и сравнением данных, полученных в ходе экспериментов, с данными, полученными ранее по рассматриваемой тематике.

         Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы нашли свое непосредственное применение в процессе разработки корпоративной информационной системы ОАО «НПО «ЛЭМЗ» (г. Москва).

         Теоретические положения внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» и в настоящее время используются при подготовке магистрантов по магистерским программам: 220200.68-20 «Человеко- машинные системы управления» и 230100.68-01 «Теоретическая информатика». Материалы диссертационной работы использованы в качестве методологической основы при разработке общеуниверситетских курсов лекций и практических занятий по дисциплинам «Информатика», «Программирование и основы алгоритмизации» и специальной дисциплине «Распределенные компьютерные информационно-управляющие системы».

         Кроме того, определена целесообразность применения разработанной методики при создании прикладного программного обеспечения информационных систем в научно-практических разработках малого инновационного предприятия ООО «Компьютерные системы и технологии» (г. Москва).

         Результаты работы подтверждены актами внедрения, имеющимися в приложении к диссертации.

         Апробация работы. Основные научные и практические результаты работы докладывались на следующих конференциях и семинарах: Научно- практической конференции «Автоматизация и Информационные Технологии» (г. Москва, ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», 2010); III научно- образовательной конференции «Машиностроение - традиции и инновации» (г. Москва, ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», 2010); IV всероссийской научно- технической конференции «Прикладная информатика и математическое моделирование» (г. Москва, ГОУ ВПО МГУП, 2010); Школе-семинаре «задачи системного анализа, управления и обработки информации» (г. Москва, ГОУ ВПО МГУП, 2010); V всероссийской научно-технической конференции «Прикладная информатика и математическое моделирование» (г. Москва, ГОУ ВПО МГУП, 2011); XIV научной конференции «Математическое моделирование и информатика» (г. Москва, ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», 2011); Всероссийской молодежной конференции «Инновационные технологии в машиностроении (ИТМ-2011)» (г. Москва, ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», 2011); Научно-технической международной молодежной конференции «Системы, методы, техника и технологии обработки медиаконтента» (г. Москва, ГОУ ВПО МГУП, 2011); XVII Международной научно-технической конференции «Информационно- вычислительные технологии и их приложения» (г. Пенза, ПГСХА, 2012); IV Международной научно-практической конференции «Повышение управленческого, экономического и инновационно-технического потенциала предприятий, отраслей и народнохозяйственных комплексов» (г. Пенза, ПГСХА, 2012); Международной научно-практической конференции «Организационно-экономические и технологические проблемы модернизации экономики России» (г. Пенза, ПГСХА, 2012); I Международной научно-практической конференции «Управление инновациями: теория, методология, практика» (г. Новосибирск, 2012); VIII Международной научно-практической конференции «Перспективы развития информационных технологий» (г. Новосибирск, 2012); Межвузовской научной конференции молодых ученых и студентов «ИННОВАЦИИ В ЭКОНОМИКЕ - 2012» (г. Москва, ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», 2012); 1- ой научно-практической конференции «Меё8ой-Наука-2012» (г. Москва, Бизнес-центр отеля «Измайлово», 2012).

         Публикации по теме работы. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе 4 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК РФ.

         Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 139 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и семи приложений. Список литературы включает 110 источников.

         Похожие диссертации на Конвергенция неоднородных информационных сред на основе кроссплатформенных программных компонент

         

         Разработка метода интеллектуализации сложных систем на основе среды радикаловПирогов, Михаил Викторович

         

         Моделирование информационного взаимодействия когнитивного агента с внешней средой на основе псевдофизических логик и обобщенных ограниченийКалуцкая, Анастасия Петровна

         

         Программно-технологический комплекс для развития информационной среды образовательного учреждения на основе системы электронного документооборотаГудов, Александр Михайлович

         

         Проектирование компонентов доверенной среды реляционной СУБД на основе CASE-технологийБойченко Игорь Алексеевич

         Методы измерений модуля геомагнитного поля и его компонент на основе оптических ориентаций атомовНикифоров, Николай Федорович

         

         Моделирование процессов в многоканальных волоконно-оптических сетях и их компонентах на основе алгебраических объектов матричного типаВиноградова, Ирина Леонидовна

         Разработка технологии сухих высокожирных компонентов на основе молочной сыворотки для производства заменителей цельного молока (ЗЦМ)Пухова, Наталья Алексеевна

         

         Комплекс программ генерации обучающих компонент на основе диалоговой модели информационно-управляющей системыАксенов Олег Анатольевич

         

         Метод прогнозирования временных рядов с регулярными периодическими компонентами на основе модели периодически коррелированных случайных процессовИгнатов, Николай Анатольевич

         Оценки конкурентоспособности перспективных ядерных топливных циклов и их компонентов на основе международного программного комплекса энергетического планированияФедорова, Елена Викторовна