Концепция бесшовной интеграции управленческих систем Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 004.4(043) 681.513.2

КОНЦЕПЦИЯ БЕСШОВНОЙ ИНТЕГРАЦИИ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ СИСТЕМ В.В. Сафронов, В.Ф. Барабанов, А.Д. Поваляев, А.В. Гаганов

В статье рассматривается интеграции ЕКР и РЬМ. Анализируются методы интеграции программных систем, формируется концепция бесшовной интеграции данных решений, и, на ее основе, даются структурные и функциональные модели построения специализированного программного обеспечения

Ключевые слова: бесшовная интеграция, корпоративные системы, ЕКР, РЬМ

Введение

В настоящее время разработчики промышленных программных систем уделяют особое внимание вопросу их интеграции и совместного использования. Это позволяет расширить спектр решаемых каждой системой задач, и обеспечивает возможность использования «оптимальных» инструментальных средств .

Достаточно часто встречается ситуация, когда на предприятии применяются совместно различные программные продукты по функциональному назначению. Это зачастую обусловлено множеством объективных причин: объединение компаний,

использующих различное программное

обеспечение; или просто исторически сложившийся фактор развития организации.

Выделим основные причины одновременного использования нескольких различных

специализированных программных систем [1]:

- современные изделия имеют высокую сложность;

- производители превращаются в транснациональные корпорации, и для организации их функционирования требуется репликация данных;

- ассимиляция существующих программных инфраструктур для поддержания целостности данных в условиях слияния и поглощения.

Зачастую предприятием сначала закупается требуемое программное обеспечение, а потом решается, каким образом совместить (интегрировать) его с уже существующими информационными системами предприятия. В связи с этим анализ и объединение данных различных программных систем, создание совместных документов зачастую оказывается не только сложным, но и дорогостоящим процессом для компании, также не следует забывать об оперативности получения данных и ошибок, вносимых с человеческим фактором.

Сафронов Виталий Владимирович - ВГТУ, канд. техн. наук, ст. преподаватель, тел. (473) 243 - 77 - 18 Барабанов Владимир Федорович - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, e-mail: [email protected]

Поваляев Анатолий Дмитриевич - ВГТУ, канд. физ.-мат. наук, проректор по научной работе и международным связям, тел. (473) 246-12-07

Гаганов Александр Владимирович - ВГТУ, директор НОЦ, тел. (473) 272-91-19

Важно, что каждое подразделение организации оперирует своей информацией и по-своему ее обрабатывает. Поэтому при внедрении корпоративных систем вводятся корпоративные стандарты на форматы обмена данными. Зачастую предприятия при выполнении отдельных задач производственного процесса применяют

программные решения разных поставщиков. Их интеграция обеспечивается средствами

преобразования данных из одного формата в другой, что зачастую вызывает ошибки и ухудшает качество информации. Для предотвращения этого необходимо внедрять программные решения одного производителя, это позволит сэкономить на интеграцию и обновление программного обеспечения.

Интеграция корпоративных программных систем поддержки и сопровождения жизненного цикла продукции

Интеграция систем обеспечивает решение проблем рассогласования данных в двух или нескольких системах, использующихся в организации, и построение ИТ-инфраструктуры организации. Зачастую в связи с тем, что программные системы разрабатывались в разное время, разными производителями, по

несогласованным спецификациям, или просто территориально разнесены, информация,

предоставляемая в этих системах, рассогласованная. Это приводит к большим трудозатратам по ручному переносу и согласованию данных.

При интеграции ЕЯР, РЬМ систем необходимо решить следующие технические проблемы:

- «Семантическое» согласование данных -приведение данных разных систем к «единому решению».

- Построение межсистемных

классификаторов и справочников - построение

однозначного соответствия между элементами справочников в различных системах и фиксация его в дополнительных структурах, осуществляющих функцию «трансляции».

- Разработка программных интерфейсов

интегрируемых систем для обеспечения обмена данными и вызова функций систем по внешним событиям.

- Разработка трансляторов данных для

передачи из одной системы в другую.

- Логическое связывание систем - построение алгоритма, отображающего «события» одной системы в других системах (например: сложный

бизнес-процесс, вовлекающий множество данных и пользователей).

- Создание механизмов дистанционной синхронизации данных и распределенной их разработки.

- Формирование интерфейсов, управляющих потоками данных, логикой трансляции и структурами, определяющие единые права доступа и механизмы совместной работы пользователей с данными.

- Разработка вспомогательных средств доступа, анализа и коллективной работы с данными.

Информационная система - совокупность нескольких компонентов, поэтому, под интеграцией информационных систем, правильнее понимать интеграцию составляющих их компонентов. Она содержит следующие компоненты:

- Платформа, на которой функционируют остальные компоненты системы (аппаратура и системное ПО).

- Данные, с которыми работает система (СУБД и базы данных).

- Приложения, реализующие бизнес-логику по работе с данными системой (компоненты: бизнес-логики, пользовательского интерфейса, вспомогательных компонентов и сервера приложений обеспечивающего хранение и доступ к компонентам приложения).

- Бизнес-процессы (сценарии работы пользователей).

Принято считать, что интеграция информационных систем заключается в интеграции одного или нескольких компонентов интегрируемых информационных систем.

Интеграция платформ имеет цели:

- Возможность взаимодействия между приложениями, работающими на различных программно-аппаратных платформах.

- Возможности работы приложений, разработанных для одной программно-аппаратной платформы, на других программно-аппаратных платформах.

Существующие подходы, направленные на достижение интеграции платформ:

- Удаленный вызов процедур.

- ПО промежуточного слоя.

- Виртуализация.

Технологии удаленного вызова процедур позволяют опубликовать процедуру и обеспечить возможность ее вызова для приложений, работающих на других платформах. Элементами таких технологий являются: общий для всех

платформ язык описания интерфейсов процедур (ГОЬ, Ш8БЬ), «адаптер» процедуры, который транслирует внешние вызовы во внутренние и передает результаты обратно и менеджеры, отвечающие за доставку запросов и результатов между платформами в сети.

Идеология программного обеспечения промежуточного слоя состоит в разработке прикладного ПО не с использованием сервисов конкретной операционной системы, а с

использованием сервисов ПО промежуточного слоя. Разработчиками ПО промежуточного слоя

создаются ее реализации под различные

операционные системы, которые транслируют вызовы соответствующих функций фрэймворка в вызовы соответствующей операционной системы.

«Виртуализация» является наиболее современной концепцией. К интеграции платформ она имеет отношение постольку, поскольку существенно упрощает использование различных платформ и, соответственно, использование систем, требующих для своего функционирования наличия конкретных платформ [2].

Информационная система работает с данными, и имеет в своем составе базу данных для их хранения. Интеграция на уровне данных предполагает совместное использование данных различных систем. Зачастую она оказывается проще, чем интеграция приложений, т.к. промышленные СУБД, в которых хранятся данные информационных систем, имеют развитые возможности программного доступа к хранимым данным из других приложений. Сами приложения при этом могут иметь ограниченные возможности программного использования своей

функциональности внешними системами.

Подходы к интеграции данных:

- Универсальный доступ к данным.

- Хранилища данных.

Технологии универсального доступа к данным обеспечивает единообразный доступ к данным различных СУБД. Посредником для работы с СУБД в данном случае является соответствующий специализированный драйвер СУБД [3].

Концепция хранилищ данных заключается в создании корпоративного хранилища данных. Хранилище данных - база данных, хранящая в себе данные, собираемые из баз данных различных информационных систем, для целей их дальнейшего анализа. Для создания хранилищ данных используются технологии OLAP, отличные от технологий создания оперативных БД- OLTP. Подходы к созданию и наполнению хранилищ данных отражены в парадигме ETL (extraction, transformation, loading = извлечение, преобразование и загрузка) [4].

Интеграция на уровне приложений осуществляется посредством использования готовых функций приложений, другими

приложениями.

Подходы к интеграции приложений:

- Интерфейсы прикладного

программирования.

- Обмен сообщениями.

- Сервис-ориентированная архитектура.

- Интеграция пользовательских интерфейсов.

Интерфейс прикладного программирования

конкретной системы представляет из себя «объявленный» функционал этой системы, который может быть использован извне публикуется в виде набора функций или в виде объектной модели).

В большинстве случае интеграция нескольких систем заключается в передаче информации между ними. Функционирование системы в гетерогенных распределенных средах, ставит вопрос: обеспечение гарантированности; безопасности; управляемости доставки информации между приложениями. Реализация этих и других принципов заложенная в корпоративных системах обмена сообщениями. Функциональность этих систем достаточно прозрачна - прием сообщения от одного приложения, транспортировка по заданным правилам и передача этого сообщения другому приложению. При этом может производиться шифрование сообщений, цифровая подпись, настройка подписки, определение метаданных для сообщений и др.

Сервис-ориентированная архитектура (80Л) является современной и модной парадигмой, она является логическим продолжением концепции Web-сервисов, которая состоит в публикации функциональных блоков какого-либо приложения в виде, позволяющем получить к ним доступ другим приложением через Web. Web в данном случае привлекателен ввиду возможности его использования и, соответственно, использования опубликованных в Web приложений на любых программно-аппаратных платформах. Web-сервис -небольшая программная надстройка над функционалом приложения, преобразующая

вызовы, получаемы через Web во внутренние вызовы функций приложения и возвращающая

результаты обратно. Основными идеями SOA являются:

- Публикация функционала корпоративных приложений в виде Web-сервисов. Упорядочивание опубликованных сервисов в виде каталога.

- Построение на основе Web-сервисов новых приложений путем их комбинации.

Интеграция на уровне корпоративных приложений (EAI, Enterprise Application Integration) подразумевает совместное использование исполняемого кода, а не внутренних данных приложения (рис. 1). Программы разбиваются на компоненты, которые интегрируются с помощью стандартизованных программных интерфейсов и специального связующего программного обеспечения. При таком подходе из этих компонентов создается универсальное программное ядро, которое используют все приложения. Для каждого приложения создается только один интерфейс для связи с этим ядром, что существенно облегчает задачу интеграции. Полученную в результате систему легче поддерживать и расширять. Повторное использование функций в рамках имеющейся среды позволяет значительно снизить время и стоимость разработки приложений. Кроме того, EAI интегрирует приложения, не внося в них каких-либо модификаций, что гарантирует отсутствие ошибок в их работе. Недостатком этого подхода является сложность и, соответственно, стоимость работ.

Общий интерфейсный слой Интеграционная среда

Рис. 1. Интеграция на уровне корпоративных приложений

Интеграция на уровне пользовательских интерфейсов обеспечивает взаимодействие приложений через специальные инструменты пользовательского интерфейса (screen scraping).

Наиболее полной интеграцией систем является интеграция на уровне бизнес-процессов, она обеспечивает: интеграцию приложений и

интеграцию данных. Интеграция бизнес-процессов является «естественной» для предприятий, т.к. их

деятельность основана на бизнес-процессах, а не на приложениях, базах данных и платформах.

Элементы, лежащие в основе интеграции бизнес-процессов:

- Составить сценарий некоторого бизнес-процесса, происходящего в организации, описать в нем операции взаимодействия пользователей с различными системами и систем между собой (бизнес-процесс является элементом, логически интегрирующим различные системы; сам сценарий

создается при помощи специализированного программного продукта, управляющим ходом этого бизнес-процесса согласно сценарию).

- Операции взаимодействия с системами в

рамках бизнес-процесса детально описывают в терминах информационного обмена: форматы

обмена, используемые сервисы, приложения, события, правила, политики и т. п.

- К интегрирующему программному обеспечению (которым описан сценарий бизнес-процесса), подключаются посредством адаптеров интегрируемые системы, вовлеченные в бизнес-процесс, что обеспечивает автоматизированный информационный обмен между системами.

- Готовый бизнес-процесс выводится на «пульт управления» пользователя (позволяет запускать и останавливать бизнес-процессы, отслеживать их состояние, вводить данные и принимать решения на отдельных операциях бизнес-процессов, требующих участия человека и др).

Важно отметить, что производители корпоративных систем зачастую для интеграции с внешними решениями используя один из перечисленных подходов, не смотря на не покрытие специализированных аспектов интеграционным методом.

Корпоративные системы являются

комплексными программными решениями, в связи, с этим при их интеграции нельзя использовать единый метод интеграции. Для интеграции данного ПО предлагается концепция, структурно основанная на отдельных функциональных особенностях следующих методов интеграции:

- интеграция платформ (удаленный

вызов процедур, использование ПО

промежуточного слоя);

- интеграция данных (формирование

единой базы данных в составе информационных

систем предприятия);

- интеграция приложений

(использование прикладных интерфейсов, работа с сервис-ориентированной архитектурой);

- интеграция на уровне корпоративных

приложений;

- интеграция на уровне

пользовательских интерфейсов (создание межплатформенных и межсистемных интерфейсов взаимодействия программных систем);

- интеграция бизнес-процессов.

Важно, что совместное использование

отдельных элементов различных методов не

противоречит базовым требования организации взаимодействия и функционирования

корпоративного ПО. Такое решение позволяет сформировать единую базу данных решений

поддержки, сопровождения и планирования

жизненного цикла продукции, с обеспечение полноценного функционального взаимодействия

между ними. Отдельные аспекты интеграции позволят обеспечить взаимодействие ПО между собой без прямого участия пользователя, что само по себе не характерно ни для одного из первоначальных методов. Таким образом, использование составной системы интеграции позволит обеспечить бесшовную интеграцию с формированием единой интегрированной базы данных.

Бесшовная интеграция - обеспечение взаимодействия двух и более программных систем с «упрощением» пользовательского влияния на миграцию данных между системами, за счёт формирования структурированной совместно

используемой базы данных; «встраивания» средств трансляции, преобразования и передачи данных в исходное программное решение, с сохранением его стабильности и целостности; создание и использование межмодульных интерфейсов.

Таким образом, актуальность данной темы обусловлена необходимостью разработки

программных средств бесшовной интеграции программных решений поддержки, планирования и сопровождения продукции, в которых

взаимодействие с пользователем сводится к

минимальному количеству операций, позволяющих осуществлять обмен данными с возможностью контроля и коррекции транслируемых данных на основании исходных структурных описаний с учетом погрешности построения и отображения передаваемых данных, поддерживающих интеграцию корпоративных решений поддержки жизненного цикла.

Структурная и функциональная схемы системы

бесшовной интеграции корпоративных программных систем.

На протяжении жизненного цикла продукции различными программными системами поддержки жизненного цикла обрабатывается одна и та же информация, но каждая система оперирует данными как сформированными и занесенными в

электронную базу, так и порождаемой ею

уникальной информацией.

Стратегией безбумажной технологии является создание единого информационного пространства для всех участников жизненного цикла продукта, с созданием полного электронного описания изделия EPD (Electronic Product Definition - объединяющего все данные об изделии и связанные с ним

процессы).

В соответствии с этим применение

программной системы в едином информационном пространстве должно быть методологически

согласовано с безбумажной технологией. На рис.2. приведена структурная схема интегрированной

информационной системы, опирающейся на

безбумажную технологию.

Единое информационное пространство предприятия

Рис. 2. Структура взаимодействия интегрированной информационной системы на основе безбумажной

идеологии

Программная система в едином информационном пространстве обеспечивает:

- интерактивную среду совместной разработки;

- структурированное электронное описания изделия;

- защиту данных и доступ к информации по изделию;

- управление внесением изменений в интегрированную БД.

ПО в составе корпоративных систем представляет собой набор узкоспециализированных программных продуктов, что приводит к возникновению ряда конфликтов, таких как их взаимодействие и интеграция ПО от разных производителей. Для устранения данных проблем на

основании концепции бесшовной интеграции и структуры взаимодействия интегрированной

информационной системы сформирована схема функционального взаимодействия с системами поддержки, планирования и сопровождения

жизненного цикла продукции, представленная на рисунке 3. Взаимодействие с решениями поддержки, планирования и сопровождения

жизненного цикла подразумевает использование типизированных структурных наборов данных, введение унификации данных о взаимодействии элементов для всех видов описаний цифровых прототипов, позволяет сделать процесс разработки сквозным, обеспечивает бесшовную интеграцию с внешним программным обеспечением.

^Пользовате.

Рис. 3. Общая схема функционального взаимодействия с системами планирования, сопровождения и

поддержки жизненного цикла

Особенность программного решения бесшовной интеграции является организация взаимодействия с решений поддержки, сопровождения и планирования жизненного цикла с применением единой

интегрированной базы данных информационных систем с использованием межмодульной интеграции программных интерфейсов (рис. 4).

Внешние программные среды ] Внешне системы I

1C

[" В неш н^яіі нффмаІШонная-система-поддержки формирования набора данных

Среда взаимодействия с внешними системами

| Модуль конвертации форматов данных

БД РЬМ системы

интегрированная ь д БД внешних систем

Рис. 4. Структурная схема информационной системы бесшовной интеграции с интегрированной базой данных

Входными данными интегрированной базы данных программной системы являются базы данных под управлением СУБД Oracle, MsSQL или DB2, наборы локальных файлов данных (XML) и динамические библиотеки компонентов (бизнес - процессы),

предоставляющих универсальный механизм процедур и функций. База данных представляет собой библиотеку данных, содержит редактируемый список изделий и выступает в роли источника информации, на основе которой проводится выборка и трансляция данных в интегрированные корпоративные системы предприятия. Применение такой схемы реализации базы данных обеспечивает

высокую структурированность и доступность данных без потери быстродействия программного решения.

На основании структурной и функциональной схемы программного решения синтезирована модель интеграции межмодульных интерфейсов на основе системы управления данными проекта с внешними специализированными программными средствами, рис. 5. Преимуществом, которой является формирование бесшовной интеграции, и объединение используемых программных решений в едином информационном пространстве с интегрированной системой управления данными проекта.

Система управления данными проекта

Внешняя информационная среда жизненного цикла

Системы поддержки жизненного цикла

Системы сопровождения жизненного цикла

Требования и технические условия

ГОСТЫ

Системы планирования жизненного цикла

Оценка целостности модели данных

Целостность бизнес-логики

Функциональная

целостность

Трансляция модели данных

Коррекция модели данных

Справочная система ^ і

Интеграция на основе выгружаемой модели данных системы

ЖДи

Выгрузка модели данных из

Формирование XML схемы модели данных

Модель данных системы поддержки

Модель данных системы планирования

Модель данных системы сопровождения

Интегрированная <-> Загружаемая

нормативная БД нормативная БД

— ^

Встраиваемая информационная среда поддержки, планирования и сопровождения жизненного цикла

Модель данных другой системы

Информационная система Интегратора

данных в

Рис. 5. Модель интеграции межмодульных интерфейсов на основе системы управления данными

проекта

Взаимодействие с базой данных позволяет решить проблему согласованности модулей и сформировать единое информационное

пространство данных. В состав структуры

информационной системы входит: внешняя

подключаемая программная графическая система; внешняя информационная среда поддержки

жизненного цикла; встроенная справочная система; внешняя информационная среда поддержки

проектирования; встроенная среда интеграции проектов; встроенная информационная система восстановления модели данных, включающая модули сопряжения с РЬМ, РБМ и ЕИР системами, модули восстановления модели данных, модули верификации и коррекции выходной бизнес-модели. Структура и состав предложенного программного обеспечения не ограничены приведенным перечнем модулей и в зависимости от поставленной задачи могут изменяться.

Таким образом, предложенные модель интеграции межмодульных интерфейсов корпоративного программного обеспечения,

модульная структура информационной системы и интегрированная база данных графических

элементов обеспечивают бесшовную интеграцию программных систем и представляют собой комплексное решение широкого круга задач, учитывающих специфику предметной области.

Заключение

Предложенные структурные и

функциональные схемы специализированного

программного обеспечения разработаны на основании концепции бесшовной интеграции с системами поддержки, планирования и

сопровождения жизненного цикла и ориентацией на сохранение функциональной целостности четырехуровневой модели клиент-серверной архитектуры развёртывания данных решений. Программное обеспечение представляет собой серию специализированных программных межмодульных интерфейсов, которые позволят приобретать не все модули РЬМ и ЕИР систем, а внедрять только необходимую часть, обеспечив корректное функционирование с уже установленным программным обеспечением. Предложенные средства, направленны на обеспечение взаимодействия как систем планирования, сопровождения, поддержки, так и решений управления жизненного цикла продукции.

Работа выполнена по договору № 1450/30013 от 24 февраля между ОАО «Турбонасос» и ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» в рамках проекта «Создание высокотехнологичного производства магистральных нефтяных насосов нового поколения с использованием методов многокритериальной оптимизации и уникальной экспериментальной базы»(Постановление правительства Российской Федерации № 218 от 9.04.2010)

Литература

1. Проблемы трансляции графических данных СЛБ-систем [Текст] / С. Л. Кенин, В. Ф. Барабанов, А. М. Нужный, Н. И. Гребенникова // Вестник Воронежского государственного технического университета.- 2013. - Т. 9. - № 3.1. - С. 4-8.

2. Концептуальный подход к бесшовной

интеграции управленческих систем [Текст] / В. В.

Сафронов, В. Ф. Барабанов, С. Л. Кенин, В. М. Питолин // Системы управления и информационные технологии. -2013. - Вып. 3(53). - С. 95-99.

3. Сафронов, В. В. Анализ архитектуры развертывания РЬМ систем [Текст] / В. В. Сафронов, В. Ф. Барабанов, С. Л. Кенин // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2011. - Т. 7. - № 10. - С. 69-73.

4. Автоматизация процесса восстановления пространственных моделей по видам ортогональных проекций [Текст] / С. А. Минаков, В. Ф. Барабанов, В. В. Сафронов, С. Л. Кенин // Системы управления и информационные технологии. - 2011. - Вып. 4.1(46). - С. 159-162.

5. Глекова, Н.Л. Оценка эффективности

управления распределенными образовательными учреждениями на основе оптимального мониторинга [Текст] / Н.Л. Глекова, О.Я. Кравец, А.Д. Поваляев // Информационные технологии моделирования и

управления. - 2005. - № 2. - С. 10.

6. Глекова, Н.Л. Ресурсная оптимизация

регионального организационно-экономического

мониторинга [Текст] / Н.Л. Глекова, О.Я. Кравец, А.Д. Поваляев // Информационные технологии моделирования и управления. - 2005. - № 5 (23). - С. 654-659.

7. Основы автоматизации проектирования,

тестирования и управления жизненным циклом изделия [Текст] / Барабанов В.Ф., Поваляев А.Д., Подвальный С.Л., Тюрин С.В. - Воронеж.- 2011.

8. Принципы разработки интеллектуальных

систем моделирования [Текст] / Подвальный С.Л.,

Леденева Т.М., Подвальный Е.С., Поваляев А.Д., Маслак А.А. // Информационно-измерительные и управляющие системы. - 2013. - Т. 11. - № 8. - С. 025-030.

Воронежский государственный технический университет

CONCEPT OF SEAMLESS INTEGRATION OF ADMINISTRATIVE SYSTEMS V. V. Safronov, V.F.Barabanov, A.D. Povalyaev , A.V. Gaganov

In article it is considered ERP and PLM integration. Methods of integration of program systems are analyzed, the concept of seamless integration of these decisions, and, on its basis is formed, structural and functional models of creation of the specialized software are given

Key words: seamless integration, corporate systems, ERP, PLM