Введение к работе
Актуальность работы. В области автоматизации проектирования одной из важнейших задач является разработка научных основ реализации жизненного цикла проектирование - производство - эксплуатация. Системы автоматизации проектирования, представляющие собой сложнейшие программные комплексы, находятся в начале формирования цепочки жизненного цикла. В развитии средств автоматизации проектирования, производства и компьютерного обеспечения жизненного цикла наблюдается движение в направлении распределенной организации проектирования и производства приборов, что усложняет задачу и повышает ее значение.
Для повышения эффективности функционирования систем автоматизации проектирования и управления качеством проектных работ необходимо комплексирование различных составляющих САПР в общую архитектуру проектно-производственной среды. Основой этого является интеграция различных систем, которая в современных условиях принимает форму интеграции сервисов. В широком смысле под сервисом понимается предоставление доступа к определенным возможностям информационно-вычислительных систем, при этом взаимодействие потребителя и провайдера сервиса осуществляется обычно через сеть, в основном Интернет, в связи с чем говорят о веб-сервисах и их интеграции.
Отдельные вопросы интеграции веб-сервисов нашли отражение в трудах В. Benatallah, Q.Z. Sheng, М. Dumas, М. Conti, D. Fensel, P. Grefen и В. Medjahed и других зарубежных авторов. Среди отечественных авторов можно выделить работы А.А. Бабошина, A.M. Кашевника, А.В. Данилина, А.П. Карпенко, В.А. Курчидиса, А.В. Новицкого, А.В. Сорокина, В.А. Филиппова, Б.А. Щукина и других. Подавляющее большинство работ касаются только темы управления взаимодействием предопределенных веб-сервисов, не затрагивая при этом вопросов организации доступа к вновь появляющимся функционально конкурентным веб-сервисам.
Сервис-ориентированный подход зародился и широко используется в крупных корпоративных информационных системах общего применения, таких как Microsoft Dynamics АХ, SAP R3, Baan ERP и других. В его основу положена сервис-ориентированная архитектура (СОА), предполагающая использование слабосвязанных заменяемых программных компонентов, оснащенных стандартными интерфейсами для взаимодействия по стандартным протоколам. В области CAD/CAM/CAE-систем сервис-ориентированный подход развит гораздо слабее.
Данная работа посвящена развитию сервис-ориентированного подхода в этой важнейшей для науки и практики области.
Объектом исследования данной работы является программное и информационное обеспечение жизненного цикла проектирование -производство - эксплуатация приборов, представленного веб-сервисами.
Предметом исследования являются методы и средства формирования плана выполнения веб-сервисов в условиях неопределенности показателей качества обслуживания.
Целью работы является разработка методов и средств организации адаптивного доступа к веб-сервисам поддержки жизненного цикла проектирование - производство - эксплуатация приборов.
В соответствии с поставленной целью в работе необходимо решить следующие задачи.
-
На основе математического аппарата, соответствующего цели работы, определить формальное представление веб-сервиса.
-
Разработать метод и алгоритм формирования плана вызова веб-сервисов применительно к реализации жизненного цикла проектирование -производство - эксплуатация.
-
Разработать и реализовать исполнительное ядро системы организации доступа к веб-сервисам.
-
Разработать перспективную архитектуру системы организации доступа к участвующим в поддержке жизненного цикла веб-сервисам.
-
Разработать методику подготовки данных и проведения эксперимента для подтверждения практической значимости полученных результатов.
Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использовались: математический аппарат теории вероятностей, теория графов, теория множеств, методы объектно-ориентированного проектирования и программирования.
Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной.
-
Предложено концептуальное расширение функционального описания веб-сервисов, позволяющее единожды формализовать план выполнения веб-сервисов в терминах формальных операций для каждой типовой операции, реализуемой веб-сервисами поддержки различных этапов жизненного цикла проектирование - производство - эксплуатация.
-
Разработан метод вероятностной оценки показателей качества обслуживания веб-сервисов, позволяющий учитывать динамику изменения
показателей качества обслуживания при выборе потенциального кандидата на выполнение конкретной проектно-производственной операции.
-
На основе метода вероятностной оценки разработан и реализован алгоритм выбора потенциальных кандидатов из числа конкурирующих веб-сервисов и формирования плана вызова веб-сервисов для решения комплекса проектных, производственных и эксплуатационных задач.
-
Предложена системная архитектура для организации адаптивного доступа к веб-сервисам поддержки жизненного цикла проектирование -производство - эксплуатация приборов, позволяющая динамически управлять процессом интеграции с учетом специфики выполнении проектно-производственных работ в отрасли приборостроения.
-
Разработано и реализовано исполнительное ядро (процессор сервисных запросов) системы организации доступа к веб-сервисам, допускающее его повторное использование, что позволяет упростить и частично автоматизировать процесс разработки средств интеграции САПР в общую архитектуру проектно-производственной среды на основе веб-сервисов.
Практическая ценность работы.
-
Предложена и обоснована архитектура системы организации доступа к веб-сервисам, ориентированной на обеспечение жизненного цикла проектирование - производство - эксплуатация приборов, позволяющая динамически управлять процессом интеграции с учетом специфики выполнении проектно-производственных работ в отрасли приборостроения.
-
Процессор сервисных запросов реализован в виде программного компонента, допускающего его повторное использование, что подтверждено при решении практической задачи проектирования и развертывания производства приборов учета электроэнергии.
Внедрение результатов. Результаты работы внедрены в компаниях ООО «ЛМТ», ООО «МТ-системс» СПб, ЗАО «ОКС-01» СПб и ряде сотрудничающих с ними проектных организаций, заводов-производителей приборов и компаний, осуществляющих эксплуатацию этих приборов, а также в учебный процесс кафедры вычислительной техники НИУ ИТМО.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Концептуальное расширение функционального описания веб-сервиса в терминах формальных операций.
-
Метод вероятностной оценки показателей качества обслуживания веб-сервисов.
-
Алгоритм формирования плана вызова веб-сервисов.
4. Архитектура системы организации доступа к веб-сервисам.
Апробация результатов исследования. Основные положения
диссертационной работы и результаты исследований, включенные в диссертацию, докладывались на различных конференциях, в том числе: Международная научно-практическая конференция «Безопасность водного транспорта», посвященная 300-летию Санкт-Петербурга (2003 г.); XII Всероссийская научно-методическая конференция «Телематика'2005»; XXXVI научная и учебно-методическая конференция профессорско-преподавательского и научного состава СПбГУ ИТМО (2007 г.); XXXVII, XXXVIII и XXXIX научные и учебно-методические конференции СПбГУ ИТМО (2008 г., 2009 г., 2010 г.); VI Всероссийская межвузовская конференция молодых ученых (2009 г.); XL научная и учебно-методическая конференция НИУ ИТМО (2011 г.).
Публикации. По теме диссертации публиковано 12 научных работ, в том числе 3 из них в журналах, включенных в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора и кандидата наук.
Структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из четырех глав, введения, заключения, библиографического списка, включающего 165 наименований, и приложения. Общий объем работы 156 страниц.
