Software & Systems

Информационные ресурсы системы управления предприятием включают три элемента: БД, СУБД и набор приложений, которые решают ряд задач, связанных со сбором первичных данных, их обработкой, агрегированием для анализа тех или иных процессов. При этом БД заполняется в центре формирования информационного ресурса с датчиков SCADA-систем непосредственно самим пользователем или из иных источников первичных данных [1–3].

В настоящей работе предлагается новая модель объектно-ориентированных данных, в которой бизнес-процессы (БП) являются обязательными компонентами модели с заранее установленным регламентом поставки первичных данных в информационную систему. Эта поставка осуществляется только в результате исполнения БП в центрах формирования сведений о входных и выходных данных, ресурсах и результатах принятия управленческих решений. Обобщенная схема сбора и использования первичных данных показана на рисунке 1.

Для предлагаемой модели введем базовые понятия информационного объекта, предметной области, объекта предметной области, объекта справочных данных, объекта контроля, объекта управления, метрики БП.

Под информационным объектом управления понимается описание некоторой сущности (реального объекта, явления, процесса, события) в виде совокупности логически связанных информационных элементов. Информационный объект управления имеет множество реализаций, каждая из которых представлена набором конкретных значений атрибутов [1, 3].

Объект предметной области в общем виде будет представляться сложной структурой, в которой присутствуют объекты контроля и управления, связанные между собой связями один к одному, одни ко многим и многие ко многим (рис. 2).

Объекты и процессы образуют некоторую предметную область. Объекты предметной области можно разделить на сущности первого, второго и третьего порядков. Помимо этого, необходимо наличие некоторой справочной информации, то есть объектов, представляющих перечни, списки данных предметной области. Например, если речь идет о предприятии, необходимо иметь перечень должностей его сотрудников. Справочной информацией также могут быть списки с адресами, паспортными данными и т.д. В описании предметной области задаются объекты-сущности первого порядка: все явления, события, предметы, цели, ресурсы той области, которую проектирует постановщик. Например, объектом-сущностью первого порядка может быть сотрудник предприятия. Объект-сущность второго порядка отражает информацию об изменении свойств сущности первого порядка. Завершающим объектом предметной области является объект-сущность третьего порядка, который собирает и хранит первичную информацию. Эта сущность и является объектом управления [2, 4].

Объект управления рассматривается в рамках организованного БП с учетом всех предполагаемых метрик. Под метрикой БП будем понимать комплекс показателей для оценки деятельности процесса как структурного элемента организации. Поэтому следует выделить множество всех объектов предметной области О и множество процессов ВР, составляющих предметную область <О, ВР>. Каждый БП будет представлен набором, совокупностью объектов управления и определенных метрик [5, 6].

Для представления логических связей информационных объектов, присутствующих в более сложном объ- екте управления, можно воспользоваться базовым ло- гическим математическим аппаратом – логикой предикатов [7, 8]. Любой БП и участвующие в нем объекты управления могут быть представлены в виде предикатов. Прежде чем приступить к математическому моделированию конкретного объекта и БП, следует выделить базовые составляющие – предметные переменные и константы, на основе которых будут строиться предикаты и соответствующие им множества истинности.

Каждый объект будем рассматривать как совокупность элементарных свойств и свойств вложенных объектов. Объект и его свойства определяются конкретным типом, а также видом связей, по которым происходит вложение в объект других объектов [3]. Зададим следующие множества и предметные константы.

О = {o1, o2, o3, …, oq} – множество объектов системы, где oi – код объекта; i – порядковый номер в системе, i=; q – количество объектов.

H = {h1, h2, h3, …, hm} – множество элементарных свойств системы, где hj – код свойства, j= m – количество свойств объектов.

K = {k1, k2, k3, k4, k5} – конечное множество типов объектов, kp – тип объекта,

T = {t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7, t8} – конечное множество типов элементарных свойств, где tu – тип свойства,

L = {l1, l2, l3} – конечное множество типов связей: один к одному, один ко многим, многие ко многим, lx – тип связи объектов,

Z = {z1, z2, …, zg} – множество зон видимости объектов, za – зона видимости.

BP = {bp1, bp2, bp3, …} – множество БП системы, где bpi – код БП.

A = {a1, a2, …, am} – множество имен элементарных свойств, где as – имя свойства.

B = {b1, b2, …, bq} – множество имен объектов, где bi – имя объекта.

Описание представленных множеств и констант происходит в соответствии с объявленными объектами и процессами предметной области.

Согласно введенным обозначениям, можно определить предикаты, описывающие структуру объектов и БП. Задание конкретного предиката требует указания множества истинности, на котором справедлив заданный предикат. Например, введем предикат, назначающий некоторому объекту из множества О тип из множества К: obj_type(O, K) [9, 10].

Множество, на котором определен данный предикат, имеет следующий вид:

 –

множество пар, первый элемент принадлежит множеству О, для которого существует единственный элемент множества К – второй элемент пары [10].

Таким образом, данный предикат устанавливает однозначность соответствия объекта и его типа. В конкретном варианте предикат будет иметь в качестве аргументов элементы заданных множеств – obj_type(oi, kp).

Таким образом, формируются множества однотипных объектов, объединение которых представляет множество О:

SD = {oi | obj_type(oi, 1)} – множество объектов – простых справочников;

CD = {oi | obj_type(oi, 2)} – множество объектов – сложных справочников;

F = {oi | obj_type(oi, 3)} – множество объектов – показателей;

OC={oi | obj_type(oi, 4)} – множество объектов контроля;

OM={oi | obj_type(oi, 5)} – множество объектов управления.

O = SDÈCDÈFÈOCÈOM

Аналогичным образом описываются предикаты, задающие тип элементарных свойств, имена свойств и объектов, элементарные свойства и вложенные объекты структуры. Предикат, описывающий элементарное свойство объекта, и соответствующее множество истинности имеют вид:

s_prop*(O, N, H)

Предикат uiio, описывающий уникальный идентификатор информационного объекта (УИИО), логически представим позднее.

С введением предикатов, описывающих свойства объекта, возникает необходимость введения понятия версионности, УИИО и фиксации объекта. УИИО – это набор реквизитов информационного объекта, позволяющий однозначно идентифицировать экземпляр объекта системы составного типа [2]. Структура объекта с выделенным УИИО может быть зафиксирована и определяет конкретную версию объекта. Дальнейшие модификации структуры влекут за собой создание новых версий. Не требует УИИО лишь объект типа показателя.

Исходя из введенных понятий, множество истинности предиката s_prop*(O, N, H) позволяет соблюсти следующие условия: элементарное свойство hj может входить в состав объекта оi, если для объекта и свойства определены имена и данное свойство не входит в состав УИИО. Дополнительно указывается номер версии объекта, которому принадлежит данное свойство.

Множество всех зафиксированных версий объектов определим как

В это множество включены объекты всех типов (за исключением показателей), обладающих УИИО, а также объекты-показатели, имеющие в структуре хотя бы одно элементарное свойство [1, 11]. Первоначально это множество формируется из объектов-справочников и показателей, образуя тем самым базовую справочную систему предметной области и систему показателей. По мере создания объектов множество  расширяется.

Зафиксированные объекты могут быть использованы в структурах других объектов с учетом типа родительского объекта. Это условие требует введения отдельных предикатов для описания вложенных объектов простых/сложных справочников, объектов контроля и объектов управления, которые по сути и являются сущностями первого, второго и третьего порядков.

inserted_sd(O, N,  L) – предикат, описывающий свойства – вложенные объекты простого справочника.

Предикат определен на множестве

Основными критериями, согласно которым объект может входить в состав простого справочника, являются его принадлежность к множеству SD и вложение по связи один к одному.

inserted_cd(O, N,  L) – предикат, описывающий свойства – вложенные объекты сложного справочника заданной версии.

Предикат определен на множестве

Сложный справочник допускает вложение объектов из множеств SD и CD по любому типу связи.

struct_oc(O, N,  L) – предикат, описывающий структуру объекта контроля заданной версии.

Предикат определен на множестве

Структура объекта контроля предполагает вложение по любому типу связи объектов справочных данных.

struct_om(O, N, , L) – предикат, описывающий структуру объекта управления заданной версии.

Предикат определен на множестве

Как наиболее общий объект предметной области объект контроля может иметь в своем составе объекты-сущности первого и второго порядков, а именно объекты контроля, а также объекты-справочники.

Для определения УИИО любого объекта-сущ­ности и объекта-справочника необходимо задать множество вложенных объектов для каждого i-го объекта по связи один к одному:

По своей сути множество Si является рекурсивным и задает зону видимости i-го объекта, а именно иерархию уровней по связи один к одному. В это множество попадают только те объекты-справочники и объекты контроля, вложение которых осуществляется по связи один к одному.

Таким образом, предикат, описывающий уникальный идентификатор информационного объекта, имеет следующий вид: uiio(O, N, H, O, Y), где Y Ì N, ym – номер свойства, входящего в УИИО.

Предикат определен на множестве

uiio(oi, n, hj, oj, yµ).

Свойство hj может входить в состав УИИО, если является элементарным свойством самого объекта оi или свойством вложенного объекта oj из множества S i.

Определив все объекты-сущности, объекты-справочники и объекты-показатели, следует говорить о процессе взаимодействия этих объектов – БП: struct_SBP(ВР,    …) – предикат, описывающий единичный БП.

Предикат определен на множестве

БП является набором взаимосвязанных объектов управления и показателей.

Данная структура дает возможность рассматривать объект предметной области в различных системах метрик, то есть осуществлять сборку показателей как по самому БП, так и по конкретному объекту.

Таким образом, получена замкнутая система, позволяющая давать математическое представление процессов сбора, использования и представления первичных данных, включающая в себя необходимые классифицированные множества объектов и процессов и правил их описания с учетом имеющихся связей.

Рассмотренная в статье модель информационно-справочной системы позволяет формализовать основные объекты предметной области системы управления и соответствующие им БП. Используя данный метод моделирования, можно логически представить заявленные структурные и объектные связи, а также программно описать предложенные ресурсы. Модель составлена с учетом особенностей хранения данных в системе, что дает возможность использовать ее для определения внутренних свойств системы и детализации внешних (видимых) свойств на основе указанных требований.

Литература

1.     Набатов Р.А., Шведенко В.Н. Технология быстрой разработки баз данных и приложений пользователя в систе- ме «Cobra++» // Программные продукты и системы. 2008. № 2 (82). С. 39–41.

2.     Волков А.А., Шведенко В.Н. Модель формирования параллельных структур в объектно-ориентированных СУБД // Программные продукты и системы. 2011. № 3. С. 14–17.

3.     Волков А.А., Щекочихин О.В., Набатов Р.А. Применение адаптивной автоматизиро­ванной системы сбора информации для управления предприятием. Сб.: Научные труды молодых ученых КГТУ. Кострома: Изд-во КГТУ. 2008. Вып. 9. С. 141–146.

4.     Волков А.А., Набатов Р.А., Щекочихин О.В., Шведенко В.Н. Адаптивная системы сбора и отображения информации для управления предприятием // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2008. № 1 (46); URL: http://ntv.ifmo.ru/ru/article/1768/adaptivnaya_avtoma­tizirovannaya_sistema_sbora_i_otobrazheniya_informacii_dlya_upravleniya_predpriyatiem.htm (дата обращения: 17.07.2014).

5.     Колесов Ю.Б., Сениченков Ю.Б. Моделирование систем. Объектно-ориентированный подход. СПб: БХВ-Петер­бург, 2006.

6.     Когаловский М.Р. Абстракции и модели в системах баз данных // СУБД. 1998. № 4–5. С. 73–81.

7.     Заботнев М.С. Многомерная модель представления данных по образовательной статистике // Телематика-2003: тр. X Всерос. науч.-методич. конф. СПб, 2003. С. 245–246.

8.     Шаллоуей А., Тротт Д.Р. Шаблоны проектирования. Новый подход к объектно-ориентированному анализу и проектированию. М.: Вильямc, 2002. 288 с.

9.     Гильберт Д., Аккерман В. Основы теоретической логики. М.: ГИИЛ, 1947. 306 с.

10.  Аляев Ю.А., Тюрин С.Ф. Дискретная математика и математическая логика. М.: Финансы и статистика, 2006. 368 с.

11.  Набатов Р.А. Использование версии структуры объекта для поддержки актуальности данных в информационной системе // Математические методы в технике и технологиях: сб. тр. XX Междунар. науч. конф. Ярославль: 2007. Т. 6. С. 262–263.

References

1.  Nabatov R.A., Shvedenko V.N. A technology of quick development of user databases and applications in the system
“Cobra++”. Programmnye produkty i sistemy [Software & Systems]. 2008, no. 2 (82), pp. 39–41 (in Russ.).

2.  Volkov A.A., Shvedenko V.N. A model of forming parallel structures in object-oriented database  management sys-tems. Programmnye produkty i sistemy [Software & Systems]. 2011, no. 3, pp. 14–17 (in Russ.).

3.  Volkov A.A., Shchekochikhin O.V., Nabatov R.A. Applying adaptive automated data collection system to manage an
enterprise.  Sbornik “Nauchnye trudy molodykh uchenykh KGTU”  [Proc. The  Works  of  Young Scientists  of  Kostroma  St.
Technical Univ.]. Kostroma, 2008, iss. 9, pp. 141–146 (in Russ.).

4.  Volkov A.A., Nabatov R.A., Shchekochikhin O.V., Shvedenko V.N. Adaptive system of data collecting and display-ing for enterprise management. Nauchno-tekhnicheskiy vestnik informatsionnykh tekhnology, mekhaniki i optiki [Science and
Technical Bulletin  of IT,  Mechanics  and  Optics]. 2008, no. 1(46);  available  at:  http://ntv.ifmo.ru/ru/article/1768/adaptiv-naya_avtomatizirovannaya_sistema_sbora_i_otobrazheniya_informacii_dlya_upravleniya_predpriyatiem.htm  (accessed  July
17, 2014).

5.  Kolesov Yu.B., Senichenkov Yu.B. Modelirovanie sistem. Obyektno-orientirovanny podkhod [System  Modeling. An
Object-Oriented Approach]. BKhV-Peterburg Publ., 2006.

6.  Kogalovsky M.R. Abstractions and models in database systems.  SUBD  [Database  Management Systems]. Otkrytye
Sistemy Publ., 1998, no. 4–5, pp. 73–81 (in Russ.).

7.  Zabotnev M.S. Multivariable model for education statistics data presenting.  Telematika-2003. Trudy X Vseros.
nauchno-metodich. konf.  [Telematika-2003. Proc 10th All-Russian  Science  and  Methodic Conf.]. St. Petersburg, 2003, pp.
245–246 (in Russ.).

8.  Shalloway A., Trott  J.R.  Design Patterns Explained. A New  Perspective on Object-Oriented Design. 2002, 361 p.
(Russ. ed.: Melnik S.A. Moscow, Vilyams Publ., 2002, 288 p.).

9.  Hilbert D., Ackermann V.  Grundzüge der Theoretischen Logik.  Zweite, Verbesserte Auflage. N.Y., Dover Publ.,
1946 (Russ. ed.: Osnovy teoreticheskoy logiki. Moscow, GIIL Publ., 1947, 306 p.).

10.  Alyaev Yu.A., Tyurin S.F.  Diskretnaya matematika i matematicheskaya logika  [Discrete  Mathematics  and  Mathe-matical Logics]. Moscow, Finansy i Statistika Publ., 2006, 368 p.

11.  Nabatov  R.A. Using the object structure version for data actuality support in an information system.  Sb. trudov XX
mezhdunar. nauch. konf. “Matematicheskie metody v tekhnike i tekhnologiyakh” [Proc. 20th Int. Science Conf. Mathematical
Methods in Engineering and Technologies].Yaroslavl, 2007, vol. 6, pp. 262–263 (in Russ.).