Электронный кампусПолезная информацияАналитические материалыИнформатизация вуза → Концепция жизнеспособной корпоративной информационной среды ВУЗа

Концепция жизнеспособной корпоративной информационной среды ВУЗа

Концепция жизнеспособной корпоративной информационной среды ВУЗа
12:43 14.09.2013

В основе концепции жизнеспособной корпоративной информационной среды (КИС) ВУЗа находится онтологический подход, позволяющий создать единое описание всех понятий и объектов (экземпляров понятий) КИС и всех объектов предметных областей различных информационных систем [1]. Онтологический подход имеет своим преимуществом создание разделяемых данных и функций. Одни и те же описания могут использоваться различными системами для решения различных задач, а также такие описания понятны бизнес-аналитикам, отвечающим за изменения в КИС в соответствии с изменившимися требованиями реального мира. Например, описание понятий пользователи, студенты, сотрудники, базы данных, серверы с ограничениями на атрибуты и отношениями проекции, включения, ассоциации, наследования и т.п. позволяют решать задачи автоматической репликации данных между серверами, обеспечения регламентируемого доступа к ресурсам КИС, обеспечения таких характеристик качества данных, как непротиворечивость, полнота, актуальность, обеспечения безопасного доступа между серверами, реализации настраиваемых отчетов, выбора подходящего сервера для реализации бизнес-логики и т.д.

Кроме этого механизм онтологического вывода обеспечивает автоматическое выполнение многих процессов в КИС. Онтологические описания позволяют решить две основные проблемы, стоящие перед разработчиками КИС, – обеспечение адаптируемости и адаптивности среды.

Базовая часть информационной среды, построенной на основе онтологического подхода, включает:

  • открытый, расширяемый семантический базис;
  • декларативное представление информации;
  • механизм изменения декларативной информации.

Семантический базис представляет собой элементарные функциональности, из которых могут быть составлены другие более сложные функциональности. Все, что может быть выделено как общая функциональность, которая используется более одного раза в КИС, реализует семантический базис. К семантическому базису так же относятся процедуры интерпретации понятий и отношений между ними.

Семантический базис реализуется программистами на языках программирования высокого уровня (С++, Java, C#, ASP, PHP и т.п., а также на SQL). Поскольку КИС должна автоматизировать различные бизнес-процессы ВУЗа, то реализация семантического базиса может выполняться с использованием различных технологий, при условии наличия открытого интерфейса.

Семантический базис включает серверные компоненты, обеспечивающие управление работой других серверных компонентов, реализующих прикладную функциональность, и собственно прикладные серверные компоненты. Технологической основой серверных компонентов являются технологии веб-служб, CORBA, DCOM, хранимые процедуры.

Интерпретация понятий и отношений между понятиями реализуется на основании аксиом и утверждений, и обеспечивает создание новых экземпляров понятий и отношений на основании существующих, в том числе реализует назначение ролей пользователям, поддержку качества данных, безопасный доступ к серверам, генерацию событий, репликацию данных, создание пользователей баз данных, внесение учетных записей в группы LDAP-серверов и создание таких групп и т.п.

Интерпретатор понятий позволяет включать вновь созданные понятия в бизнес-процесс без привлечения программистов, создавать новые экземпляры понятий, изменять значения атрибутов существующих экземпляров и удалять экземпляры понятий. В будущем такие интерпретаторы должны создавать и изменять сами понятия (т.е. их семантику, и тогда КИС может стать действительно адаптивной), но в настоящее время можно говорить только о создании и изменении экземпляров понятий.

Семантический базис позволяет в сжатые сроки разрабатывать новые процессы и изменять существующие. Открытость и расширяемость семантического базиса подразумевает, во-первых, интеграцию в семантический базис новой функциональности, во-вторых, предоставление открытого интерфейса к семантическому базису для внешних систем.

В связи с необходимостью построения семантического базиса возникает вопрос о необходимости исследования вопросов, связанных с разработкой архитектуры КИС, которая поддерживает функционирование такого базиса и позволяет интегрировать различные технологии и решения за счет:

  • использования среднего слоя из серверных компонентов, выполняющих базовую функциональность, входящую в семантический базис;
  • выделения повторяющихся процессов в отдельные системы, которые разработаны однажды и могут быть использованы в любом приложении КИС (к таким системам можно отнести систему единой регистрации и управления правами пользователей КИС, систему управления понятиями, систему отчетов).

Декларативное представление информации включает описания понятий КИС (понятий предметных областей деятельности ВУЗа, понятий моделирования бизнес-процессов, понятий ИТ-области), а так же отношений между понятиями внутри области и между понятиями из различных областей (отношения наследования, включения, ассоциации, следования, истинности, проекции и т.д.). Понятия ИТ-области (серверы, базы данных, проекты, пользователи, роли, понятия, атрибуты и т.п.) и области управления процессами (элементарные процессы, составные процессы, маршруты, условия и т.п.) входят в базовое декларативное описание КИС.

Механизмы изменения декларативных описаний представляют собой инструментарий, обеспечивающий, создание новых и изменения существующих понятий, установление связей между понятиями, определение ограничений на атрибуты понятия и на отношения между понятиями, а так же удаление понятий. Кроме этого механизм декларативных описаний включает создание и редактирование экземпляров любого из существующих понятий и описание экземпляров отношений между понятиями.

Открытость и расширяемость семантического базиса осуществляется за счет:

  • описания интерфейса к семантическому базису как понятий в декларативном базисе ИТ-части понятий КИС; 
  • автоматического создания декларативного описания новых элементов семантического базиса с помощью управляющих серверных компонент, входящих в  семантический базис.

Такое описание доступно и для функциональности семантического базиса, и для систем КИС, и для систем внешнего окружения, которые должны быть интегрированы с КИС.

Итак, функциональность базовой части КИС должна представлять собой:

  • управление работой систем и процедур, ориентированных на предметную область: управление доступом к функциональности, маршрутизация запросов, управление описанием функциональности, управление эффективной работой серверных компонентов;
  • интерпретацию понятий и отношений между ними и выполнение в результате различных процедур, связанных с созданием новых экземпляров понятий и отношений, выполнение процедур поддержки качества данных, управление настройками оборудования, анализ связей  и т.п.;
  • создание, удаление и редактирование понятий и отношений между понятиями;
  • создание, удаление и редактирование экземпляров понятий и отношений между понятиями;
  • дополнительно к предыдущему пункту можно выделить инструмент создания маршрутов процессов и управление ими.

Концепция инструмента создания КИС представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Концепция инструмента создания КИС

В базовой части декларативного описания имеются данные по ИТ-понятиям – серверы, коммуникационные устройства, компьютеры, базы данных, объекты баз данных, понятия, типа атрибутов понятий, проекты КИС, роли, фильтры, пользователи, серверные компоненты и их методы и т.п., а также отношения между понятиями: наследования, проекции, включения, назначения, обобщения, детализации, администрирования и т.п.

В базовой части декларативного описания находятся описания понятий области управления процессами: элементарные бизнес-процессы, составные бизнес-процессы, маршруты, условия, события и отношения между ними – включает, следует, завершает и т.п.

В семантическом базисе находятся компоненты управления другими компонентами – маршрутизирующая серверная компонента, компонента аутентификации и авторизации, компонента генерации событий и их обработки, компоненты баланса нагрузки и т.п. Так же там находятся компоненты интерпретации понятий и отношений между ними: назначение ролей пользователям, администрирование прав пользователей, выполнение репликаций данных, анализ качества данных, управление настройками коммуникационных устройств и серверов, генерация событий и т.п..

Механизм изменения декларативных описаний позволяет описать в КИС

  • понятия, связанные с сетевой инфраструктурой ВУЗа, т.е. экземпляры ИТ-понятий;
  • понятия предметных областей деятельности ВУЗа – организационную структуру, сотрудников, студентов, образовательные программы и т.п., а так же отношения между ними;
  • соответствие между понятиями предметной области и ИТ-областью - это может быть решено двумя способами – либо описываются понятия уже существующие в некоторой системе, которую интегрируют в КИС, либо такие понятия являются собственностью КИС.

На основании описания ИТ-понятий – проекты, роли, пользователи и т.п., а так же на основании описания понятий предметной области (организационная структура ВУЗа, студенты, сотрудники, образовательные программы, учебные группы и т.п.) настраиваются интерфейсы системы управления проектами КИС, регистрации и управления правами пользователей.

С использованием инструмента каталогизации серверных компонентов создаются описания серверных компонентов предметных областей деятельности ВУЗа. Механизм расширений декларативного описания позволяет

  • определить отношения между элементарными бизнес-процессами и серверными компонентами;
  • разработать составные бизнес-процессы и определить маршруты и условия, используя экземпляры понятий предметной области;
  • создать интерфейсы для создания экземпляров понятий и их представления пользователям КИС.

Модули интерпретации понятий ИТ области и предметной области позволяют выполнять различные процедуры анализа и поддержки качества данных, создания понятий и отношений, настройки оборудования и т.п. 

Декларативное описание содержит описания внешних и внутренних понятий. Внешние понятия – это понятия, имеющие отношения проекции с реляционными таблицами КИС, для которых в декларативном описании хранятся только описания семантики понятия, но не его экземпляры. Внешние понятия могут использоваться в любых системах КИС, но изменения их семантики выполняется в тех системах, для которых соответствующие таблицы были созданы.

Внутренние понятия в полной мере создаются и поддерживаются средствам механизма изменения декларативных представлений. В декларативных описаниях хранятся также и экземпляры таких понятий. Физическая модель данных при этом соответствует модели EAV [2].

Внешние понятия позволяют осуществлять интеграцию с КИС на уровне данных. Для этого в декларативном описании с помощью механизма декларативных представлений описывается семантика понятия и отношения проекции с соответствующими источниками данных. Это позволяет в КИС использовать понятия интегрируемых систем, и организовывать автоматическую репликацию данных в эти системы из КИС, а также реализовывать интеграцию на лету между КИС и интегрируемыми в нее системами.

Для интеграции приложений используется открытые интерфейсы семантического базиса, декларативное описание серверных компонентов интегрируемых систем.

Для интеграции пользователей с помощью механизма управления понятиями описываются отношения включения пользователей в группы или отношения ассоциации между пользователями КИС и пользователями СУБД интегрируемой системы или другие отношения, интерпретация которых приводит к генерации соответствующих пользователей и (или) прав в интегрируемых системах.

Концепция жизнеспособной КИС ВУЗаВ.В. Крюков, К.И. Шахгельдян ©

Литература:

  1. Шахгельдян К.И. Управление корпоративной информационной средой с использованием онтологий//НТ Ведомости СПбГПУ.-2008.-№4 (62).-95-102.
  2. Chen R., Nadkarni P., Marenco L., Levin F., Erdos J., Miller P. Exploring performance issues for a clinical database organized using an entity-attribute-value representation//Journal of the American medical information Association.-2000.-#7.p. 475-487.