Модельные представления и алгоритмы управления метаданными в оперативных информационных системах
|
Введение 4
1 Актуальность применения метаданных в оперативных
информационных системах 8
1.1 Понятие, свойства и роль метаданных в информационных системах 8
1.1.2 Классификация метаданных 14
1.1.3 Жизненный цикл метаданных 15
1.2 Понятие и свойства информационных систем 18
1.2.1 Классификация информационных систем 19
1.3 Обзор архитектур оперативных информационных систем основанных
на метаданных 21
1.3.1 Анализ архитектур, применяемых для построения информационных
систем 22
1.3.2 Анализ подходов к проектированию информационных систем
оперативного уровня на базе многоуровневой архитектуры 28
Выводы 32
2 Структура метаданных и операции над метаданными в оперативных
информационных системах 34
2.1 Формализованное представление реляционной базы данных
оперативной информационной системы 34
2.2 Структура метаданных оперативной информационной системы 36
2.2.1 Описание компонентов структуры метаданных оперативной информационной системы 39
2.3 Построение универсальной модели данных оперативной
информационной системы 43
2.4 Операции над метаданными оперативной информационной системы 50
Выводы 54
3 Программные средства для построения приложений в составе оперативно-аналитической информационной системы 55
3.1 Назначение, архитектура и принципы функционирования
оперативно-аналитической информационной системы 55
3.2 Программная реализация приложений концептуальной оперативно -
аналитической информационной системы 58
Выводы 65
Заключение 67
Список использованных источников 69
Приложение А
1 Актуальность применения метаданных в оперативных
информационных системах 8
1.1 Понятие, свойства и роль метаданных в информационных системах 8
1.1.2 Классификация метаданных 14
1.1.3 Жизненный цикл метаданных 15
1.2 Понятие и свойства информационных систем 18
1.2.1 Классификация информационных систем 19
1.3 Обзор архитектур оперативных информационных систем основанных
на метаданных 21
1.3.1 Анализ архитектур, применяемых для построения информационных
систем 22
1.3.2 Анализ подходов к проектированию информационных систем
оперативного уровня на базе многоуровневой архитектуры 28
Выводы 32
2 Структура метаданных и операции над метаданными в оперативных
информационных системах 34
2.1 Формализованное представление реляционной базы данных
оперативной информационной системы 34
2.2 Структура метаданных оперативной информационной системы 36
2.2.1 Описание компонентов структуры метаданных оперативной информационной системы 39
2.3 Построение универсальной модели данных оперативной
информационной системы 43
2.4 Операции над метаданными оперативной информационной системы 50
Выводы 54
3 Программные средства для построения приложений в составе оперативно-аналитической информационной системы 55
3.1 Назначение, архитектура и принципы функционирования
оперативно-аналитической информационной системы 55
3.2 Программная реализация приложений концептуальной оперативно -
аналитической информационной системы 58
Выводы 65
Заключение 67
Список использованных источников 69
Приложение А
Метаданные начали использоваться задолго до появления компьютерных систем и введения данного термина в научно -техническую лексику. В компьютерных системах, метаданные начали использоваться уже на ранней стадии развития, но во времена создания языков программирования данного термина ещё не существовало. Однако, в исходном коде программы уже содержались описания типов, которые в свою очередь уже являлись метаданными. На основе этих типов, например, компилятор обеспечивает требуемое для этих данных распределение оперативной памяти, определяет область возможных действий, которые можно провести с каждым конкретным типом, либо их совокупностью [1].
Рождение технологий баз данных и информационно -поисковых систем, также потребовало использования метаданных. При проектировании БД, например, метаданными будут являться ограничения целостности, полномочия пользователей и т.д.
Но несмотря на то, что метаданные уже стали неотъемлемой частью множества категорий информационных систем, их интероперабельность даже в рамках одной предметной области весьма ограничена. Главным образом по причине того, что не существует чёткой согласованности метаданных, как в рамках отдельно взятой предметной области, так и, особенно, в какой-либо существующей универсальной метамодели, которая могла бы послужить основой для создания различных систем в разных предметных областях, объёдиненных едиными алгоритмами взаимодействия с метамоделью. Это позволило бы повысить степень интегрируемости разноплановых систем между собой для объединения их в программные комплексы, с целью наращивания функционала.
Использование универсальной метамодели в основе таких систем, помимо вышеописанных плюсов, также позволило бы снизить расходы бизнеса на переориентирование обслуживающих систем на другие отрасли (например, во времена финансовых кризисов: когда спрос на предоставляемые услуги упал и возникает необходимость в переориентировании бизнеса на предоставление других услуг или выпуск другой продукции).
С точки зрения бизнеса, возрастает как время на разработку, так и её стоимость. Возникает необходимость в поиске и найме узкоспециализированных специалистов для создания новой информационной системы, но уже с учётом новых требований, когда можно было бы просто нанять специалистов, например, в области бухгалтерского учёта и предоставить им возможность сконфигурировать систему и интерфейс под себя без дополнительного обращения к программистам. Также, существует такая альтернатива, как покупка лицензии у сторонних компаний на использование уже готовых продуктов. Но, как уже было сказано выше - такой продукт не будет учитывать специфики работы конкретного бизнеса, а для обслуживания таких систем понадобилось бы нанимать и содержать дополнительный персонал.
Цель диссертации состоит в изучении существующих метамоделей, типов метаданных, в информационных системах оперативного уровня и применении подходов для проектирования унифицированных метамоделей. На основе изученных методов, разработать подход для создания систем с динамическим отображением семантической модели предметной области в существующие реляционные базы данных на основе универсальной метамодели. Также, разработать подход, который позволит динамически перестраивать интерфейс системы на основе изменяющейся метамодели.
Задачи исследования. Основная последовательность выполняемых задач:
- анализ существующих подходов к построению систем на основе метамодели;
- изучение альтернативных систем, разработанных на основе метамодели;
- разработка алгоритма управления метаданными для возможности изменения универсальной метамодели системы;
- разработка концептуальной модели информационной системы с использованием предложенной метамодели и алгоритмов для её модификации.
Объектом исследования был выбран широкий пласт разнородных систем оперативного уровня, с которыми взаимодействует обслуживающий персонал (оператор системы).
Предметом исследования является внедрение в архитектуру систем оперативного уровня: универсальных, независимых от предметной области метамоделей и алгоритмов взаимодействия с ними, для получения возможности переконфигурирования системы оператором с учётом своих рабочих задач без знаний программирования.
Методы исследования. В соответствии с поставленными целями исследования, работа включает в себя современные методы изучения, связанные с различного рода метамоделями, входящими в их основу метаданных и существующих подходов в управлении метаданными .
Научная новизна работы заключается в следующем:
- универсальная модель метаданных позволяет описывать некоторую абстрактную метамодель без применения языков программирования высокого уровня, тем самым позволяет автоматизировать и упростить настройку системы под нужды конкретного заказчика;
- разработанные алгоритмы управления метаданными позволят наиболее эффективно строить собственные хранилища данных, не прибегая к непосредственному взаимодействию с исходным кодом системы ;
- внедрение предложенного подхода позволить многократно сократить как временные затраты на разработку информационной системы, так и финансовые, а также кадровые;
- подобный подход, также позволяет исключить появление ошибок в непосредственно в программном коде и вывести их на новый, семантический уровень, основанный на конкретной предметной области (ошибки конфигурирования метамодели персоналом);
- помимо разработки серверной составляющей, появляется возможность конфигурировать пользовательский интерфейс на основе предпочтений сотрудников, а также специфики конкретного бизнеса.
Практическая значимость исследования. На основе концептуальной модели информационной системы, в дальнейшем можно создать программное обеспечение, которое позволит персоналу оперативного уровня непосредственно влиять на разработку ПО, нивелируя обращения в службу поддержки конкретного программного продукта и конфигурировать информационную систему отталкиваясь только от семантики предметной области, игнорируя семантику конкретного языка программирования.
Основные положения, выносимые на защиту:
- универсальная метамодель, которая содержит в себе все базовые атрибуты для дальнейшего конфигурирования информационной системы;
- архитектура и протоколы для взаимодействия компонентов системы между собой;
- созданные алгоритмы управления метаданными для совершения манипуляций над метамоделью информационной системы ;
- анализ эффективности работы информационной системы оперативного уровня на основе универсальной метамодели.
Публикации. По теме диссертационного исследования опубликована одна научная статья.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, трех тематических глав, заключения, списка литературы и приложения.
Рождение технологий баз данных и информационно -поисковых систем, также потребовало использования метаданных. При проектировании БД, например, метаданными будут являться ограничения целостности, полномочия пользователей и т.д.
Но несмотря на то, что метаданные уже стали неотъемлемой частью множества категорий информационных систем, их интероперабельность даже в рамках одной предметной области весьма ограничена. Главным образом по причине того, что не существует чёткой согласованности метаданных, как в рамках отдельно взятой предметной области, так и, особенно, в какой-либо существующей универсальной метамодели, которая могла бы послужить основой для создания различных систем в разных предметных областях, объёдиненных едиными алгоритмами взаимодействия с метамоделью. Это позволило бы повысить степень интегрируемости разноплановых систем между собой для объединения их в программные комплексы, с целью наращивания функционала.
Использование универсальной метамодели в основе таких систем, помимо вышеописанных плюсов, также позволило бы снизить расходы бизнеса на переориентирование обслуживающих систем на другие отрасли (например, во времена финансовых кризисов: когда спрос на предоставляемые услуги упал и возникает необходимость в переориентировании бизнеса на предоставление других услуг или выпуск другой продукции).
С точки зрения бизнеса, возрастает как время на разработку, так и её стоимость. Возникает необходимость в поиске и найме узкоспециализированных специалистов для создания новой информационной системы, но уже с учётом новых требований, когда можно было бы просто нанять специалистов, например, в области бухгалтерского учёта и предоставить им возможность сконфигурировать систему и интерфейс под себя без дополнительного обращения к программистам. Также, существует такая альтернатива, как покупка лицензии у сторонних компаний на использование уже готовых продуктов. Но, как уже было сказано выше - такой продукт не будет учитывать специфики работы конкретного бизнеса, а для обслуживания таких систем понадобилось бы нанимать и содержать дополнительный персонал.
Цель диссертации состоит в изучении существующих метамоделей, типов метаданных, в информационных системах оперативного уровня и применении подходов для проектирования унифицированных метамоделей. На основе изученных методов, разработать подход для создания систем с динамическим отображением семантической модели предметной области в существующие реляционные базы данных на основе универсальной метамодели. Также, разработать подход, который позволит динамически перестраивать интерфейс системы на основе изменяющейся метамодели.
Задачи исследования. Основная последовательность выполняемых задач:
- анализ существующих подходов к построению систем на основе метамодели;
- изучение альтернативных систем, разработанных на основе метамодели;
- разработка алгоритма управления метаданными для возможности изменения универсальной метамодели системы;
- разработка концептуальной модели информационной системы с использованием предложенной метамодели и алгоритмов для её модификации.
Объектом исследования был выбран широкий пласт разнородных систем оперативного уровня, с которыми взаимодействует обслуживающий персонал (оператор системы).
Предметом исследования является внедрение в архитектуру систем оперативного уровня: универсальных, независимых от предметной области метамоделей и алгоритмов взаимодействия с ними, для получения возможности переконфигурирования системы оператором с учётом своих рабочих задач без знаний программирования.
Методы исследования. В соответствии с поставленными целями исследования, работа включает в себя современные методы изучения, связанные с различного рода метамоделями, входящими в их основу метаданных и существующих подходов в управлении метаданными .
Научная новизна работы заключается в следующем:
- универсальная модель метаданных позволяет описывать некоторую абстрактную метамодель без применения языков программирования высокого уровня, тем самым позволяет автоматизировать и упростить настройку системы под нужды конкретного заказчика;
- разработанные алгоритмы управления метаданными позволят наиболее эффективно строить собственные хранилища данных, не прибегая к непосредственному взаимодействию с исходным кодом системы ;
- внедрение предложенного подхода позволить многократно сократить как временные затраты на разработку информационной системы, так и финансовые, а также кадровые;
- подобный подход, также позволяет исключить появление ошибок в непосредственно в программном коде и вывести их на новый, семантический уровень, основанный на конкретной предметной области (ошибки конфигурирования метамодели персоналом);
- помимо разработки серверной составляющей, появляется возможность конфигурировать пользовательский интерфейс на основе предпочтений сотрудников, а также специфики конкретного бизнеса.
Практическая значимость исследования. На основе концептуальной модели информационной системы, в дальнейшем можно создать программное обеспечение, которое позволит персоналу оперативного уровня непосредственно влиять на разработку ПО, нивелируя обращения в службу поддержки конкретного программного продукта и конфигурировать информационную систему отталкиваясь только от семантики предметной области, игнорируя семантику конкретного языка программирования.
Основные положения, выносимые на защиту:
- универсальная метамодель, которая содержит в себе все базовые атрибуты для дальнейшего конфигурирования информационной системы;
- архитектура и протоколы для взаимодействия компонентов системы между собой;
- созданные алгоритмы управления метаданными для совершения манипуляций над метамоделью информационной системы ;
- анализ эффективности работы информационной системы оперативного уровня на основе универсальной метамодели.
Публикации. По теме диссертационного исследования опубликована одна научная статья.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, трех тематических глав, заключения, списка литературы и приложения.
В работе проведен анализ архитектур оперативных информационных систем. В ходе анализа установлено, что при создании такого рода систем возникает ряд трудностей. Были рассмотрены стандартные подходы проектирования оперативных ИС и выявлены их ключевые недостатки. К ним относятся: высокая трудоемкость создания хранилищ метаданных; отсутствие стандартизации построения универсальных моделей данных; трудности с обеспечением целостности информации в организации, использующей в составе своей системы метамодели; необходимость модернизации хранилищ при изменениях в бизнес процессах.
Для решения поставленной задачи, было решено разработать универсальную модель данных, которая бы позволила без лишних трудозатрат производить модификацию модели предметной области в информационной системе. Для описания УМД, были приведены логические модели и схемы, а также операции для модификации метамодели. Описаны ключевые сущности, на которых базируется УМД.
В ходе работы были представлены:
- универсальная модель данных, на основе которой можно строить различные компоненты системы, в т.ч. и хранилища данных ;
- алгоритм модификации метамодели;
- концептуальная информационная система, демонстрирующая преимущества предложенного подхода;
Данная работа является актуальной, так как возрастает необходимость в системах, способных с высокой скоростью исполнять небольшие транзакции. Такие системы, зачастую, внедряются для обеспечения отказоустойчивости целых программных комплексов. Результаты приведенных исследований могут применяться для разработки оперативных информационных систем или даже целого комплекса оперативно-аналитических систем, тем самым, позволяя объединить преимущества обоих типов систем без привязки какой-либо предметной области.
Для решения поставленной задачи, было решено разработать универсальную модель данных, которая бы позволила без лишних трудозатрат производить модификацию модели предметной области в информационной системе. Для описания УМД, были приведены логические модели и схемы, а также операции для модификации метамодели. Описаны ключевые сущности, на которых базируется УМД.
В ходе работы были представлены:
- универсальная модель данных, на основе которой можно строить различные компоненты системы, в т.ч. и хранилища данных ;
- алгоритм модификации метамодели;
- концептуальная информационная система, демонстрирующая преимущества предложенного подхода;
Данная работа является актуальной, так как возрастает необходимость в системах, способных с высокой скоростью исполнять небольшие транзакции. Такие системы, зачастую, внедряются для обеспечения отказоустойчивости целых программных комплексов. Результаты приведенных исследований могут применяться для разработки оперативных информационных систем или даже целого комплекса оперативно-аналитических систем, тем самым, позволяя объединить преимущества обоих типов систем без привязки какой-либо предметной области.
Подобные работы
- Методика и инструментальные средства управления метаданными в хранилищах данных
Магистерская диссертация, информационные системы. Язык работы: Русский. Цена: 4880 р. Год сдачи: 2020