Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА I. СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ, ТЕХНОЛОГИИ И МЕТОДЫ АНАЛИЗА
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРОГРАММНЫХ СИСТЕМ 8
-
Промышленные проблемно-ориентированные программные системы и основные требования кним.8
-
Функциональная масштабируемость программных систем 10
-
Современные подходы к организации функционально-масштабируемых систем 14
-
ОСНОВНЬШ11РЮЩИПЫПОСТЮЕНИЯ функционально-масштабируемых систем 17
-
Методы оценки сложности программных систем 18
-
Критерий оценки структурной сложности 21
-
Оценка структурной сложности традиционно организованных функционально-масштабируемых систем 24
-
Оценка структурной сложности функционально-масштабируемых проблемно-ориентированных геоинформационных систем 25
-
Ограничивающий критерий глубины декомпозиции 28
-
Связи агрегирования 32
-
Выводы 39
ГЛАВА 1. СРЕДСТВА РЕАЛИЗАЦИИ ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ПРОГРАММНЫХ
СИСТЕМ С ФУНКЦИОНАЛЬНЫМ МАСШТАБИРОВАНИЕМ.-...^...«...„.^. «.-.....„..„.41
-
Выбор технологии реализации объектов 41
-
Формирование структуры приложения „ 43
-
Создание объектов системы. Фабрика объектов 45
-
Базовые интерфейсы объектов 47
-
Оконная система масштабируемого приложения 52
-
Конструктор приложений. Настройка объектов „ 55
-
Хранение конфигурации приложения 58
-
Загрузчик приложений 60
-
Базовые интерфейсы загрузчика приложений 65
-
Оптимизация процедуры разработки компонентов 67
-
Выводы 74
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-МАСШТАБИРУЕМЫХ
ПРОГРАММНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОБЛЕМНО-
ОРИЕНТИРОВАННЫХ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ. 76
3.1. Методика построения функционально-масштабируемых программных приложений 76
-
Анализ функциональных блоков ГИС 80
-
Структура данных масштабируемой ГИС 81
-
Функциональный блок хранения данных. Иерархия объектов 84
-
функциональный блок отображения данных. фильтры прорисовки. легенды и тематическое картографирование 88
-
функциональный блок поддержки различных форматов хранения картографических данных95
-
Управление событиями в масштабируемой ГИС 97
-
Интерфейс пользователя функционально-масштабируемой ГИС 101
-
построение проблемно-ориентитованной системы геомониторинга 102
-
Построение проблемно-ориентированной информационно-справочной системы 105
-
Сравнительный анализ компонентного и традиционного подхода при построении
функционально-масштабируемой ГИС 106
3.12. Выводы 110
ЗАКЛЮЧЕНИЕ....„-.„...„..............-„.„.....„..............т..„.........-....„....«..т..„....„. .......^«...„.„.„....„Ш
БИБЛИОГРАФИЯ 116
ПРИЛОЖЕНИЯ - АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ 126
Введение к работе
Стремительный рост производительности вычислительной техники, развитие технологий передачи данных стимулировали внедрение цифровых технологий практически во все сферы деятельности человека. Особую роль в этих процессах занимают вопросы создания и развития как универсального, так и проблемно-ориентированного прикладного программного обеспечения. Универсальные программные системы предназначены для широкого круга пользователей, их модернизация производится путем полной замены одних версий другими. Проблемно-ориентированные программные системы возникают, как правило, в единичных экземплярах. Их функции ориентированы на решение конкретных задач отдельных отраслей и предприятий. Такие системы проектируются и создаются под заказ. В силу значительных финансовых и временных затрат, сопровождающих проектирование, создание и внедрение таких систем, их модернизация происходит эволюционно.
Эволюционное развитие проблемно-ориентированных программных систем накладывает определенные требования на их структуру и способы реализации. Такие системы должны строиться с учетом дальнейшего: увеличения объема функций, выполняемых системой; оперативного изменения количества и функциональных возможностей отдельных фрагментов системы без влияния на их совместимость; перехода на новые информационные стандарты.
Вышеперечисленные требования обеспечиваются проектируемой изначально функциональной масштабируемостью. Поскольку особенности реализации программной системы, например методы структурного или иного вида программирования, оказывают все меньше влияния на окончательные свойства системы [32], актуальной задачей становится разработка высокоуровневых методов инженерного проектирования и средств реализации многофункциональных масштабируемых программных систем.
Методы и средства проектирования и создания масштабируемого программного обеспечения оказывают существенное влияние на его сложность. По мнению Г. Миллера и X. Миллса [28,29], сложность программных систем неизбежна: с ней можно справиться, но избавиться от нее нельзя. Рост сложности приводит к снижению надежности и качества систем [6, 40], а также затрудняет их дальнейшую модернизацию и сопровождение. Таким образом, важно,.чтобы разрабатываемые методы и средства построения функционально-масштабируемых систем обеспечивали: снижение катастрофического роста сложности, обусловленного, помимо сложности проблемной области, постоянно сокращающимися сроками разработки и ростом коллективов сотрудников, участвующих в работе над проектами [64,6]. Предмет исследования
Предметом; исследования являются технологии проектирования, модернизации и инженерного сопровождения современных промышленных программных систем, методы и способы анализа их организации и оценки эффективности. Объект исследования
Объектом исследования являются методы, способы и средства построения многофункциональных масштабируемых программных систем, методы их инженерного проектирования и анализа. Цель исследования
Целью исследования является разработка научно-обоснованных, методов и средств реализации проблемно-ориентированных программных систем, обеспечивающих снижение проектных и эксплуатационных затрат, а также затрат, связанных с их функциональным масштабированием. Методы исследования
Методы исследования основаны на положениях теории графов, методах объектно-ориентированного проектирования программных систем, системного анализа и положениях теории вычислительных систем.
Задачи исследования
Для достижения поставленной цели в диссертации осуществляется решение следующих основных задач:
Исследование современных методов и подходов к проектированию и реализации масштабируемых программных систем.
Анализ организации промышленных проблемно-ориентированных программных систем с точки зрения их эффективности для функционального расширения и снижения проектно-эксплуатационных затрат.
Исследование и разработка методов и критериев оценки сложности проблемно-ориентированных программных систем. Разработка требований к их структурной организации, методам декомпозиции и масштабирования.
Разработка методов и средств для создания масштабируемых проблемно-ориентированных программных систем.
Апробация разработанных методов и средств создания проблемно-ориентированных программных систем на классе масштабируемых геоинформационных систем (ГИС).
Положения, выносимые на защиту
В результате проведенного комплекса научных исследований и экспериментальных работ в целом решена новая научно-техническая задача -разработаны новые методы анализа структурно-функциональной организации проблемно-ориентированных программных систем, методы и средства их конструирования и масштабирования применительно к геоинформационным системам:
1. предложены критерий и методика оценки структурно-функциональной организации проблемно-ориентированных программных систем, которые, в отличие от известных, позволяют выполнить выбор стратегии декомпозиции системы с учетом ее последующего функционального масштабирования; предложена методика построения функционально-масштабируемых приложений, основанная на унификации межобъектных взаимодействий, новых механизмах хранения конфигураций и сборки масштабируемых приложений, механизме конструирования интерфейса пользователя, что по сравнению с известными подходами позволяет упростить проектирование пользовательских приложений и сократить временные затраты на функциональное масштабирование системы; разработаны базовая структура геоинформационной системы, средства и методика построения геоинформационных систем, которые в отличие от известных решений обеспечивают возможность функционального масштабирования систем за счет их структурно-функциональной декомпозиции, минимизации общесистемных фрагментов и независимости компонент от интерфейса пользователя.
Практическая значимость
Практическая значимость полученных в работе результатов заключается в создании инженерной методики проектирования проблемно-ориентированных геоинформационных систем, позволяющей сократить сроки их разработки на 10-15%, временных затрат на модернизацию систем на 20-40% и временных затрат на обучение пользовательского персонала до 60%, что подтверждается опытом реального проектирования, внедрения в эксплуатацию и сопровождения специализированных геоинформационных масштабируемых систем по заказам ряда промышленных предприятий. В частности, разработкой и внедрением корпоративной геоинформационной системы по нефтяным месторождениям ОАО «ЛУКОЙЛ-Калининградморнефть» и муниципальной информационной системы мониторинга оперативной обстановки в г. Калининграде, что подтверждается соответствующими актами о внедрении.
Достоверность полученных результатов подтверждается корректным применением математического аппарата, и итогами практического использования, что также подтверждается актами о внедрении. Апробация работы
Результаты данной работы представлены на различных конференциях, в частности: на форуме "ГИС в образовании" (Москва, 1998 г.); на 5-й Всероссийской конференции "Проблемы ввода и обновления пространственной информации" (Москва, 2001 г.); на XXIX Международной научно-практической конференции Калининградского государственного университета (Калининград, 1999 г.); на 4-й Международной конференции "Electronic Publishing in the Third Millennium" (Светлогорск, 2000 г.); на VI Международной научно-технической конференции "Новые информационные технологии и системы" (Пенза, 2004 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе: 6 статей и 8 тезисов докладов. Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Диссертация содержит 128 страниц, 6 графиков, 3 таблицы, 20 рисунков. Библиографический список включает 103 наименования.
Первая глава содержит краткий обзор современного состояния методов функционального масштабирования программных систем и анализ их эффективности для создания программных систем различного назначения. Выявляются противоречия традиционной модели "ядро — встраиваемые модули", формулируются основные принципы реализации функционально-масштабируемых систем.
Вторая глава содержит детальное описание методов и средств создания проблемно-ориентированных программных систем с возможностью их функционального масштабирования.
Третья глава содержит описание методики построения функционально-масштабируемых программных, приложений, а также результаты применения этой методики к созданию проблемно- ориентированных геоинформационных систем.
В заключение обсуждаются перспективы развития данного исследования в области изучения динамического поведения масштабируемых проблемно-ориентированных программных систем, возможности генерации структурных схем приложений на основе сформированных UML-описаний, а также приводятся основные результаты работы.
