Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ задач сбора и хранения данных при проведении административного мониторинга 15
1.1 Сущность и место административного мониторинга в задачах управления производством 15
1.1.1 Место системы административного мониторинга в АСУП 15
1.1.2 Основные понятия и положения организации мониторинга 21
1.1.3 Классификации задач и систем мониторинга 24
1.1.4 Специфика административного мониторинга 28
1.2 Инструментальные средства организации ручного сбора данных в современных АСУ 30
1.2.1 Информационные системы управления 31
1.2.2 Системы аналитической обработки данных и прочие средства многомерного анализа 31
1.2.3 Системы интеллектуального анализа данных (data mining) 32
1.2.4 Инструменты конечного пользователя для выполнения запросов и построения отчетов (query and reporting tools) 32
1.3 Жизненный цикл программного обеспечения АСУП и способы его адаптации 33
1.3.1 Отдельные проблемы применения сложных АСУП 33
1.3.2 Подходы к разработке ПО АСУ 34
1.3.3 Принципы организации этапа сопровождения программного обеспечения 35
1.3.4 Существующие пути адаптации программного обеспечения под новые задачи 37
1.3.5 Понятие и принципы адаптации программного обеспечения системы административного мониторинга 41
1.4 Постановка задачи исследования
1.5 Выводы по первой главе 47
2 Математическое и алгоритмическое обеспечение процессов подготовки и проведения процедуры административного мониторинга 49
2.1 Анализ возможностей представления объекта управления в процессе административного мониторинга 49
2.1.1 Классификация объектов административного мониторинга 49
2.1.2 Повышение уровня абстракции информационных моделей объектов учета 53
2.2 Исследование структуры и информационных потоков системы административного мониторинга 54
2.2.1 Структура системы административного мониторинга 55
2.2.2 Информационные потоки системы административного мониторинга 57
2.3 Общая методика организации процессов сбора и хранения данных.. 59
2.4 Модель структуры хранения данных административного мониторинга 61
2.4.1 Модель связей типов объектов учета 61
2.4.2 Модель объекта учета 62
2.4.3 Модель показателя 63
2.4.4 Модель связей экземпляров объектов учета 65
2.4.5 Модель элементов интерфейса сбора данных 67
2.4.6 Модель структуры хранения регистрируемых значений показателей в системе мониторинга 70
2.5 Автоматизация процесса сбора данных 73
2.5.1 Модель процесса синтеза конкретной модели хранения данных 75
2.5.2 Информационные модели диалоговых интерфейсов ввода данных
2.5.3 Алгоритм отображения модели хранения на информационную модель диалогового интерфейса ввода данных 87
2.5.4 Применение алгоритма отображения к отношениям модели хранения 89
2.5.5 Модель процесса регистрации значений показателей в элементах интерфейса 94
2.6 Выводы по второй главе 94
3 Исследование технологий физической реализации структуры хранения данных и разработка блочной структуры интерфейса 96
3.1 Исследование моделей представления данных 96
3.1.1 Традиционный подход к структурированию информации 96
3.1.2 Разделение естественных сущностей, повышение уровня абстракции 98
3.1.3 Сложности реализации связей между сущностями в иерархическом и сетевом представлении 99
3.1.4 Реляционное представление 101
3.2 Исследование технологий реализации сетевой модели представления данных поверх реляционной 102
3.2.1 Организация сетевой модели поверх реляционной методом реализации списка смежных вершин 102
3.2.2 Приведение к неизменяемому набору сущностей 103
3.2.3 Организация сетевой модели поверх реляционной методом «вложенное множество» 106
3.2.4 Организация сетевой модели поверх реляционной методом «материализованный путь» 107
3.2.5 Структура ядра физической модели хранения данных 108
3.3 Модель разграничения прав доступа к данным 110
3.4 Блочная структура диалоговых интерфейсов сбора данных 113
3.4.1 Блок произвольного обхода графа объектов учета 113
3.4.2 Блок управления прямыми потомками объекта учета 116
3.4.3 Блок связи с дополнительными родителями 116
3.4.4 Блок общих показателей текущего объекта учета 117
3.4.5 Блок периодических показателей текущего объекта учета 118
3.5 Выводы по третьей главе 118
4 Реализация и исследование подсистем сбора и хранения данных экспериментального образца системы административного мониторинга 120
4.1 Диаграммы состояний диалогового интерфейса пользователя 120
4.2 Архитектура программных средств подсистемы сбора данных 124
4.3 Алгоритмы генерации диалоговых интерфейсов ввода 132
4.3.1 Алгоритм генерации блока интерфейса, позволяющего указать родителя 133
4.3.2 Алгоритм генерации части интерфейса навигации, обеспечивающей перемещение по предкам 134
4.3.3 Алгоритм генерации части интерфейса навигации, обеспечивающей перемещение к потомкам 137
4.3.4 Алгоритм генерации блока записи элемента отношения 139
4.4 Исследование экспериментального образца и проведение оценки показателей эффективности 142
4.4.1 Оценка временных показателей по указанным интервалам... 143
4.5 Выводы по четвертой главе 147
Заключение , 149
Список литературы
- Классификации задач и систем мониторинга
- Повышение уровня абстракции информационных моделей объектов учета
- Организация сетевой модели поверх реляционной методом реализации списка смежных вершин
- Алгоритм генерации блока интерфейса, позволяющего указать родителя
Введение к работе
Актуальность работы. Современные корпорации, производственные холдинги, производственные и научно-производственные объединения и другие крупные предприятия представляют собой сложные распределенные объекты управления. Задачи управления такими производственными структурами согласно классификации ЕСС АСУ ГОСТ 24.103-84 «Автоматизированные системы управления. Основные положения» решаются автоматизированными системами управления уровня отрасли, промышленного объединения, научно-производственного объединения. При этом, учитывая распределенность рассматриваемых объектов управления, существенно повышается значимость эффективной реализации одной из обеспечивающих функций АСУП -сбора данных, то есть их получения, ввода и хранения (накопления).
Теоретические результаты (основы построения АСУ, заложенные еще в 70-х, 80-х годах прошлого века) и практические разработки в области технологий, технических и программных средств сбора данных позволяют обеспечивать реализацию основных функций АСУП (текущие учет, планирование, контроль). Однако, в современных условиях перед производственными корпорациями, холдингами, объединениями часто встают задачи управления, требующие оперативного получения значений ряда показателей, характеризующих состояние объекта управления и внешней среды. Причем при решении каждой отдельной задачи управления структура и состав системы показателей меняется. Причинами этого могут являться динамичность конкурентной среды, спроса, правового регулирования, появление новых технологий производства и др.
Для решения ряда задач управления в таких условиях получаемой в текущем режиме информации недостаточно. В работах Соколова Б.В., Юсупова P.M. и др. исследователей Санкт-Петербургского института информатики и автоматизации РАН проведены «формализация и исследование нового класса прикладных задач, а именно, задач управления структурной динамикой» технических и организационно-технических систем (ОТС). Согласно их работам структурная динамика может проявляться в виде следующих процессов:
изменения способов, целей функционирования ОТС, их содержания, последовательности выполнения (например, изменение номенклатуры производимых изделий, переориентация производства);
перемещения в пространстве отдельных элементов ОТС (например, оптимизация транспортной подсистемы корпорации, холдинга);
перераспределения и децентрализации функций, задач, алгоритмов управления, информационных потоков между уровнями управления (модификация организационной структуры, внедрение АСУП);
управления резервами (перераспределение кадровых, финансовых ресурсов, производственных мощностей);
реконфигурации структур ОТС при ее деградации (например, задачи антикризисного управления).
Сбор данных в таких условиях принято называть мониторингом. Вид мониторинга, предполагающий оперативный сбор информации о состоянии объекта управления из различных источников (ручной ввод данных оператором, импорт из баз данных подсистем АСУП) в целях управления указанными выше процессами, назовем административным.
Реализация новых специализированных или модификация существующих программных средств АСУП для сбора данных в таких случаях неэффективна вследствие их разового использования или использования незначительное количество раз. При
4 этом появляющиеся временные издержки не позволяют оперативно решать поставленную задачу.
В настоящее время отсутствуют предназначенные специально для решения задач административного мониторинга инструментальные средства. Мониторинг осуществляется либо на основании информации, накапливаемой в ходе оперативного управления в базах данных АСУП (которой, как было отмечено выше, зачастую недостаточно), либо с использованием примитивных средств (текстовых и табличных редакторов) сбора данных.
Таким образом, становится очевидной потребность в системах административного мониторинга, обеспечивающих адаптивную организацию процессов сбора данных и хранения данных, то есть процессно-ориентированных систем, построенных на основе адаптируемого к задаче административного мониторинга программного обеспечения.
Проведенное исследование развивает результаты, полученные в работах Ю.А. Урманцева, В.Ф. Сытника, О.Б. Сладковой, Б.В. Соколова, P.M. Юсупова, Л.А. Растригина, И.С. Константинова, А.В. Коськина, Д. Парк, С. Маккей, М.А. Маслакова, Е.Ф. Кодда, Д.А. Поспелова.
Однако вопросы построения и функционирования подсистем сбора и хранения данных в составе систем административного мониторинга АСУП в настоящее время исследованы недостаточно полно. Отсутствуют необходимые математическое и алгоритмическое обеспечение, обобщенные структурные решения, пригодные для автоматизированного синтеза адаптированных к задаче мониторинга модульных структур сбора (диалоговых интерфейсов) и хранения данных (логических структур данных). Таким образом, задача автоматизации процессов сбора и хранения данных при проведении административного мониторинга является актуальной.
Объектом исследования в данной работе являются процессы ввода и хранения (накопления) данных в АСУП в условиях изменения требований к составу и структуре данных.
В качестве предмета исследования рассматриваются модели и алгоритмы адаптивной организации процессов ввода и хранения (накопления) данных в АСУП.
Цель диссертационной работы: повышение эффективности подготовки и реализации процедуры сбора данных при решении задач административного мониторинга.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
анализ места административного мониторинга в составе задач управления предприятием, средств и методов его проведения;
разработка математического и алгоритмического обеспечения автоматизации процессов ввода и хранения данных административного мониторинга;
исследование технологий и разработка структурных решений физической реализации программных средств сбора и хранения данных;
разработка и оценка эффективности функционирования подсистем ввода, хранения данных и настройки параметров мониторинга.
Методы и средства исследований. При решении указанных задач использовались методы теории множеств, теории графов, методы сетевого и реляционного подходов к организации хранения данных, технология разработки программного обеспечения, методы создания графических интерфейсов, методы объектно-ориентированного программирования, концепции алгебраических структур данных и абстрактных типов данных теории программирования.
Достоверность научных положений и полученных результатов подтверждается их практической реализацией и результатами исследования опытного образца.
5 Научная новизна работы заключается в:
-
Формализованной в терминах теории множеств модели структуры хранения данных, обеспечивающей инвариантное представление объекта административного мониторинга и отличающейся применением абстрагирования от его информационной модели.
-
Модели процесса синтеза экземпляров логических моделей хранения данных объектов мониторинга и модели процесса регистрации значений показателей, основанных на предложенной инвариантной структуре хранения.
-
Алгоритмах, реализующих процесс синтеза экземпляров логических моделей хранения данных и процесс регистрации значений показателей, обеспечивающих адаптацию процессов ввода и хранения данных к конкретной задаче административного мониторинга.
-
Формализованной в терминах алгебраических типов данных модели диалоговых интерфейсов чтения и записи данных, а также алгоритме отображения моделей хранения на модели интерфейсов, обеспечивающих возможность автоматического синтеза (генерации исходного текста) диалогового интерфейса ввода данных.
Практическая ценность работы заключается в:
-
Реализации физической модели структуры хранения данных, обеспечивающей представление сетевой логической модели в реляционной форме.
-
Программной реализации алгоритмов автоматического синтеза (генерации) диалоговых интерфейсов ввода данных и алгоритмов регистрации значений показателей.
-
Реализации экспериментального образца автоматизированной системы административного мониторинга.
Реализация и внедрение результатов работы.
1. Результаты диссертационной работы использованы при выполнении НИР (ГК
№ 02.740.11.0654 от 29.03.2010 г.) «Исследование и разработка теоретических основ
построения и функционирования распределенных адаптивных систем
административного мониторинга» ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры
инновационной России» на 2009 - 2013 годы. Разработанное программное обеспечение
использовалось в составе программных информационно-аналитического и
управляющего комплексов при выполнении НИР (ГК № П948 от 20.08.2009 г.)
«Повышение эффективности управления интегрированными образовательными
комплексами на основе информационно-аналитических ресурсов», НИР (ГК №
14.740.11.0591 от 05.10.2010 г. «Разработка универсальных инструментальных средств
проектирования специализированных гибких модулей поддержки принятия решений в
информационно-управляющих системах») той же ФЦП, применялось при выполнении
работ по ГК № 598 от 12.09.08г. «Создание и внедрение системы оценки хода и
результатов реализации федеральной целевой программы «Русский язык (2006-2010
годы)».
2. Результаты диссертационной работы использовались в учебном процессе
кафедры «Информационные системы» ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК» в
рамках дисциплин «Управление данными» и «Автоматизированные системы
управления предприятием». Разработанные программные средства использовались при
организации мониторинга деятельности производственных структур и инновационных
предприятий, созданных при ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК», при
организации сбора данных о производственной деятельности малых и средних
предприятий в ОАУ «Орловский региональный гарантийный фонд».
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры «Информационные системы» ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК», IV Международной научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, образовании и производстве» (Орел, 2010), Всероссийской научно-методической конференции «Телема-тика-2010» (Санкт-Петербург, 2010), X Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (Новосибирск, 2010), Международной научно-технической Интернет-конференции «Информационные системы и технологии» (Орел, 2011), Второй Международной научно-технической конференции «Компьютерные науки и технологии» (Белгород, 2011). Экспериментальный образец автоматизированной системы административного мониторинга представлялся на Двадцать второй ежегодной выставке информационных и коммуникационных технологий «SofTool» (Москва, ВВЦ, 25-28 октября 2011 года).
Положения, выносимые на защиту:
-
Модель структуры хранения данных административного мониторинга.
-
Модель процесса синтеза логических моделей хранения данных и модель регистрации значений показателей, а также реализующие их алгоритмы.
-
Формализованная модель диалоговых интерфейсов чтения и записи данных и алгоритм отображения модели хранения на модель интерфейса.
-
Экспериментальный образец подсистем настройки процедур мониторинга и сбора данных.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Работа изложена на 164 страницах машинописного текста, включающего 51 рисунок, список литературы из 137 наименований.
Классификации задач и систем мониторинга
Приведенный функционал составляет автоматизированную систему обработки данных (АСОД). АСОД обеспечивают сбор информации, ее обработку, выдают управляющие воздействия на объект управления, предоставляют результаты обработки информации человеку для принятия решений по управлению или для других целей [2].
В зависимости от назначения АСОД каждая из перечисленных функций реализуется и используется в различной степени. В этой связи можно выделить различные типы АСОД. При этом классификация является не четкой, поскольку критерий принадлежности системы к определенному типу не дискретен, набор функций, выполняемых системами, пересекается.
По области применения автоматизированные системы обработки данных можно разделить на следующие группы.
Информационные системы организационного управления [3] [4]. Предназначены для автоматизации функций управленческого персонала [5].
Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП). Это комплекс программных и технических средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на предприятиях [6].
Системы автоматизированного проектирования (САПР). Предназначены для автоматизации деятельности инженеров-проектировщиков, конструкторов, архитекторов, дизайнеров при создании новой техники, изделий, продуктов. Основными функциями подобных систем являются: инженерные расчеты, создание графической документации (чертежей, схем, планов), создание проектной документации, моделирование проектируемых объектов [7];
Интегрированные (корпоративные) информационные системы используются для автоматизации всех функций предприятия и охватывают весь цикл работ от проектирования до сбыта продукции [8] [9] [10] [11].
В информационно-поисковых системах отсутствует функция управления объектом, а в АСУ ТП она является основной. Результаты обработки информации в АСОД могут использоваться либо для получения сведений о состоянии системы, либо для целенаправленного изменения ее состояния.
АСОД информационного типа предназначена для поиска и анализа информации. Ее потребителем является человек. Как правило, объем входной информации в системах подобного типа невелик, но в них имеются большие постоянные или медленно изменяющиеся массивы данных.
АСОД управляющего типа предназначена для целенаправленного изменения состояния объекта управления или, иначе, управления процессом функционирования объекта. Для осуществления управления необходимо обладать следующей информацией: - как ведет себя объект управления (его состояния в заданные моменты времени); — какие имеются неуправляемые внешние воздействия на объект (воздействия внешней среды); - какова цель управления; — какими средствами воздействия на объект можно располагать (какие ресурсы имеются) [12]. Для реализации сложных законов управления требуются сложные алгоритмы и реализующие их программные комплексы, что является характерной особенностью АСОД управляющего типа по сравнению с информационными системами. Другое отличие наличие жестких ограничений на время решения задач управления, что обусловлено высокой скоростью изменения возмущений, действующих на объект.
Между тем любая АСОД тем или иным образом входит в состав автоматизированной системы управления. Это подтверждается, в том числе, схожестью приведенных классификаций АСУ и АСОД по выполняемым функциям и виду управляемого процесса. Таким образом, и систему мониторинга, реализующую те или иные функции сбора, хранения и обработки данных, можно считать составной частью АСУ [13].
Из приведенных выше видов АСОД функции ручного ввода данных составляют существенную часть функциональности в интегрированных (корпоративные) информационных системах и информационных системах организационного управления. И те и другие относятся к классу автоматизированных систем управления производством (АСУП) [14]. В структуре АСУП принято выделять функциональные и обеспечивающие подсистемы [15].
К функциональным подсистемам относятся подсистемы: управления технической подготовкой производства, основным производством, вспомогательным производством, материально-техническим снабжением, технико-экономическим планированием производства, бухгалтерским учетом, сбытом, кадрами, качеством выпускаемой продукции и услуг, финансами и др. в соответствии с составом и задачами основных функциональных отделов планирования и управления, чьи функции автоматизированная система управления в необходимой мере должна автоматизировать [15].
В состав АСУ техническое, информационное, математическое, программное и организационное обеспечение [1] [16].
Техническое обеспечение представляет собой комплекс технических средств, в который входят средства вычислительной техники, оборудование для организации локальных сетей и подключения к глобальным сетям, устройства регистрации, накопления и отображения информации.
Информационное обеспечение включает в свой состав внешнее информационное обеспечение в виде входных и выходных данных, используемых при решении функциональных задач, и внутреннее, ориентированное на организацию базы данных предприятия.
Математическое обеспечение включает математические методы, модели, алгоритмы, используемые при решении задач управления.
Программное обеспечение включает системное программное обеспечение, прикладные программы для решения задач управления, а также другие программы, используемые на предприятии.
Организационное обеспечение состоит из набора правил, инструкций, положений и других документов, регламентирующих функционирование АСУП.
Каждый из видов обеспечения в том или ином виде определяет и реализует требования к процедурам сбора данных. Данные поступают на многих этапах работы обеспечивающих и функциональных подсистем в большом количестве и на регулярной основе. Однако в случае решения обозначенных во введении задач управления таких данных зачастую оказывается недостаточно. Каждая из задач предъявляет особые требования к составу и структуре показателей. Следовательно, необходимо иметь подсистему сбора данных, способную регистрировать вручную вводимые данные без учета их предметной специфики.
Повышение уровня абстракции информационных моделей объектов учета
Простейшей функцией системы мониторинга с точки зрения представления результатов является первичная обработка на основе заданных правил и генерация простых отчетов по результатам мониторинга.
Генерация простых отчетов может осуществляться на основе типовых шаблонов, определяющих структуру таблицы отчета и облегчающих процесс его настройки. Для этого должны быть сформированы модельные представления шаблона отчета, структуры отчета и правил его формирования. На основе данных модельных представлений возможна автоматическая генерация отчетной формы.
Помимо генерации простых отчетов необходимой функциональной возможностью системы мониторинга является аналитическая обработка и контроль информации. Это обуславливается невозможностью использования данных мониторинга для принятия управленческих решений при высокой сложности объекта управления и, как следствие, большом объеме разнородных данных.
В данном случае под аналитической обработкой понимается агрегирование данных мониторинга по определенным правилам, нахождение статистических оценок и другие виды обработки, повышающие уровень абстракции результатов мониторинга до приемлемого в целях единовременного охвата и принятия управленческих решений.
Под контролем данных понимается их оценка на соответствие некоторым показателям, заданным лицом, принимающим решения. Контролю могут подвергаться как детальные данные мониторинга, так и агрегированные. При этом имеется возможность использовать как четкие критерии соответствия (или правила логического вывода), так и нечеткие [68].
На основе анализа состояния исследований в области построения систем сбора, хранения и обработки данных в АСУП в условиях изменяющихся структуры и состава показателей при проведении можно заключить, что задача автоматизации процессов сбора и хранения данных при проведении административного мониторинга является актуальной.
Детализируем основное направление и сформулируем основные способы проведения исследований.
Предлагается рассматривать систему мониторинга как составную часть автоматизированной системы управления производством производственного объединения, холдинга, корпорации. Следовательно, необходима формализация представления как объекта управления (в контексте задачи организация административного мониторинга), так и процессов самой адаптивной системы административного мониторинга.
Требуется разработать модели представления и хранения информации в адаптивной системе административного мониторинга, а также модели и алгоритмы автоматизации процессов сбора, хранения и обработки данных. Разрабатываемые модели и алгоритмы должны представлять собой инструментарий определения спецификаций и проектирования систем административного мониторинга, обеспечивающий адаптивность реализации процедур сбора, хранения и обработки данных, и, как следствие, снижение трудоемкости наиболее длительных по времени процессов адаптирующего и совершенствующего сопровождения.
Для реализации полученных теоретических результатов на практике необходимо исследовать возможные технологии физической реализации предложенных моделей хранения данных, разработать типовую блочную структуру диалоговых интерфейсов подсистемы сбора данных, алгоритмы генерации интерфейсов.
При разработке общей архитектуры системы административного мониторинга рационально использовать в качестве основы шестиуровневую архитектуру. При этом уровню извлечения, преобразования и загрузки данных будут соответствовать операции структуризации вводимых данных (сопоставления физической и логической моделей представления данных), уровню представления данных в витринах данных - операции формирования простых отчетов, а уровню анализа данных — операции аналитической обработки и контроля, данных мониторинга.
1. Анализ технологий и средств организации ввода и хранения данных в АСУГГ показал неэффективность разработки новых или модификации существующих подсистем АСУЇ1 при решении задач мониторинга в условиях изменяющихся требований к составу и структуре собираемых данных. Подсистемы АСУП обычно решают задачи сбора данных, поступающих на регулярной основе. Основные требования сбора данных сводятся к организации единого формата и принципов ввода, заранее организованного хранилища, способного структурировать и регистрировать вводимые данных независимо от их предметной принадлежности и видов связей между ними.
2. Система мониторинга, в состав которой входят подсистемы сбора и хранения данных, соотнесена с классическим контуром управления в АСУ. СМ занимает промежуточное положение, получая данные об объекте управления непосредственно от самого объекта и параллельно от других подсистем АСУП, проводя структурирование и сохранение полученных данных и передавая информацию о состоянии объекта мониторинга системе, принимающей решения.
Введение адаптируемых программных средств системы административного мониторинга в АСУП приводит к появлению контура управления самой системой мониторинга. Данный контур обеспечивает адаптацию структур хранения данных и процедур сбора их сбора в соответствии с требованиями задачи административного мониторинга.
Организация сетевой модели поверх реляционной методом реализации списка смежных вершин
Подробно механизм настройки подсистем сбора и хранения будет описан ниже. Здесь лишь отметим, что отражением настройки подсистемы сбора является изменение диалоговых интерфейсов ввода данных, генерируемых при реализации операций получения значений показателей. Далее значения, собранные с помощью измененных интерфейсов ввода поступают в хранилище, затем участвуют в формировании отчетов, получаемых системой, принимающей решения о модификации процесса мониторинга.
На рисунке Рисунок 2.2 данный контур показан штриховой линией. Отличием данного контура от основного является то, что объект управления в контуре не совпадает с объектом мониторинга. В данном случае объектом управления будет являться сама система мониторинга.
Информация в систему мониторинга может поступать из различных источников; ввод оператором, результаты импорта из первичных или транзакционных баз данных или из других систем.
Данные с входа поступают на модуль контроля данных. Модуль контроля проводит форматный и логический анализ и корректировку данных. Также осуществляется первичная обработка.
Поступающие данные можно разделить на 4 вида, которые определяют состояние и функции системы мониторинга. Данные о типах объектов учета поступают на вход системы на этапе адаптации системы мониторинга к изменениям структуры и состава показателей или изменениям требований при проведении мониторинга. Поскольку система мониторинга поддерживает не только линейную связанность типов объектов учета, но и сетевую, то, как правило, поступающие на вход типы сразу структурируются. То есть каждому вновь поступившему типу назначаются возможные типы-родители и возможные типы-потомки.
Данные об экземплярах объектов учета вносятся на этапе заполнения модели связей экземпляров объектов учета.
В обработку данных этого вида входит генерация иерархических и сетевых связей между добавляемыми и существующими экземплярами, контроль соответствия формата добавляемого экземпляра модели объекта учета, контроль санкционированное изменений в структуре связей экземпляров объектов учета.
Экземпляры объектов учета при этом типизируются, то есть ставятся в соответствие определенному существующему типу.
Данные о показателях объектов учета, которые непосредственно характеризуют состояние объекта. Данные о показателях могут поступать не только в подготовительный период работы системы, но и на протяжении всего времени мониторинга. Новые показатели добавляются, старые редактируются или удаляются. Эти процессы также отражают меняющиеся требования к процедуре мониторинга. С течением времени интерес субъекта управления смещается, что ведет к непрерывной подстройке системы.
Объекты учета распределяются по типам во многом по причине вести различное наблюдение, за ними, прослеживая изменения или текущие состояния по определенным наборам показателей. Для этого назначают наборы показателей определенным типам. Именно по этим закрепленным наборам показателей и будет происходить мониторинг над всеми объектами учета данного типа. Значения показателей, по которым осуществляется мониторинг состояния объекта управления. Этот вид данных является непрерывным отражением состояний объектов учета на определенные периоды, называемые учетными периодами. Учетные периоды (или периоды учета) отнюдь не фиксированные, что позволяет наблюдать отдельные объекты учета в разных временных дискретизациях. Это наиболее часто поступающий в систему вид данных.
Для внесения значений показателей необходимо сгенерировать интерфейс с полями ввода и элементами управления. Одновременно можно работать со всеми показателями определенного объекта учета за любой период учета или за несколько периодов сразу. Для внесения данных другого объекта необходимо сделать переход по иерархии объектов для чего сгенерируется новый интерфейс.
В рамках данного исследования рассматриваются первые два этапа проведения мониторинга. Автоматизация процессов обработки данных и формирования отчетов является предметом отдельного исследования.
Схема реализации первых двух этапов процедуры мониторинга приведена на рисунке Рисунок 2.3. Обратные связи между рассматриваемыми этапами процедуры мониторинга отражают два аспекта. Возврат на этап сбора данных обуславливается итеративностью процедуры мониторинга — сбор данных и их обработка повторяются с определенной периодичностью, требуемой для поддержания актуальности информации. Возврат на подготовительный этап может быть вызван изменением требований к процедуре мониторинга (введение новых типов объектов учета, показателей, изменение периодов учета и др.). Именно этот возврат соответствует процессу адаптации системы мониторинга к изменениям требований к процедуре мониторинга.
Под информированием пользователей системы (сотрудников предприятия, ответственных за ввод и контроль ввода данных) понимается отправка им информации о начале и сроках процедур сбора данных, об изменениях в процедуре мониторинга, если таковые произошли и т.п.
Алгоритм генерации блока интерфейса, позволяющего указать родителя
Построение адаптивной системы мониторинга базируется на предложенной модели структуры хранения. Модель структуры хранения описывает способ структурирования данных, с которыми работает система мониторинга, на логическом уровне. Однако при отображении логической модели в физическую некоторые ее элементы не представимы доступными средствами или же получаемые структуры сильно снижают производительность при работе со структурой. Следовательно, требуется преобразовывать логическую структуру в изоморфный аналог, пригодный для реализации в виде структуры базы данных.
Проанализируем структурные подходы, позволяющие представить данную формализованную модель хранения в виде набора взаимосвязанных таблиц-сущностей. При этом внутренняя организация сущностей должна оставаться скрытой от пользователя-проектировщика, то есть функциональность полученной структуры должна полностью соответствовать исходной формализованной модели.
Технология проектирования информационных моделей, основанная на объектной декомпозиции абстракций объекта управления, предполагает создание сущностей для каждого класса материальных или информационных объектов или процессов. Сущности, полученные подобным способом, назовем естественными. Элементы модели структуры хранения, представленные выше, представляют собой те материальные и информационные объекты, которые требуют описания [66] [43].
Рассмотрим один из очевидных структурных подходов, если следовать технологии декомпозиции объекта управления. В рамках этого подхода экземпляры объектов учета одного типа следует выделить в отдельную сущность. Такую сущность будем назвать типом. Количество и содержание выделяемых сущностей будет зависеть от рассматриваемой задачи управления, поскольку сущности будут включать показатели, характерные для каждого типа задач. Названия и количество показателей также может быть различно.
Описанное решение позволяет представить некоторые математические отношения модели структуры хранения. Так направленный граф родительских отношений типов (Et) реализуется связями выделенных сущностей вида 1хМ (один ко многим). Отношение показателей, свойственных типу (Rtp), выражается присутствием полей-показателей в сущности. Отношение типизирования экземпляра ОУ (Eto) представлено записями экземпляров ОУ, принадлежащих одной из описанных сущностей.
Пример содержания сущностей представлен ниже (Рисунок 3.1).
Данный способ структуризации удобен, например, для выполнения частых операций выборки показателей экземпляров определенного типа. Однако, при попытке дальнейшего синтеза физической структуры, отображающей модель структуры хранения, возникают следующие проблемы. Для организации модели связей экземпляров ОУ (Ей) потребуется создавать связи между отдельными записями сущностей, что критически утяжелит операцию обхода графа экземпляров, так как потребует декартова произведения многих сущностей, включающих большой список полей и записей. id экземпляра ОУ название экземпляра ОУ j тип-родитель показатель 1 типа С показатель 2 типа С показатель 3 типа С показатель 4 типа С id экземпляра ОУ название экземпляра ОУ тип-родитель показатель 1 типа В показатель 2 типа В показатель 3 типа В показатель 4 типа В показатель 5 типа В показатель 6 типа В
Описанный недостаток традиционного подхода к структурированию приводит к необходимости разделить естественные сущности на 2 набора сущностей: описывающие экземпляры ОУ определенного типа и описывающие показатели, свойственные экземплярам определенного типа.
Как и в предыдущем случае, описанное решение позволяет представить следующие отношения из модели структуры хранения: Et, Rtp, Et0. Пример содержания сущностей приведен на рисунке 3.2.
Модифицированная структурная схема Подобным решением устраняется недостаток предыдущего варианта. Часто требующееся декартово произведение теперь значительно сократилось в объеме, что уже допустимо. Однако отношение типов Et данное решение описывает избыточно два раза. Данная избыточность не будет решающей при иерархическом подходе, но она окажется таковой при выборе реляционного, поскольку описание иерархии или сети в рамках реляционной модели представляют собой трудоемкие и не всегда тривиальные задачи. Подходы к представлению графов в реляционной форме будут рассмотрены ниже.
Еще одним недостатком указанного решения является необходимость строить дополнительную сеть связанных экземпляров ОУ (отношение Е0), поскольку экземпляры ОУ, несмотря на то, что уже присутствуют в структуре, находятся в разных сущностях. Связывать записи из разных сущностей нельзя ни в рамках иерархической схемы, ни сетевой, ни реляционной. Таким образом, сложность представления еще более возрастает. Кроме того, перечисление всех экземпляров также будет дублироваться. Даже если повторно будут указаны только идентификаторы, при достаточно большом количестве объектов нерационально хранить повторный массив идентификаторов. Также это может привести к потенциальным ошибкам в каскадных обработках экземпляров ОУ.
Способ устранения последних указанных недостатков - дублирования хранимых экземпляров ОУ и необходимость связывания записей, находящихся в разных сущностях — зависит от выбора модели представления данных. Поэтому на необходимо проанализировать существующие модели баз данных.
