BC/NW 2007, №2, (11) :9.1

РАЗРАБОТКА УНИВЕРСАЛЬНОГО АЛГОРИТМА ИНТЕГРАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ МЕТАДАННЫХ.

Михайлов И.С.

(г. Москва, Московский Энергетический Институт (ТУ), Россия)

Информационные системы представляют широкий класс программного обеспечения. Поскольку объём обрабатываемой информации огромен, сейчас уже в каждой организации существует своя информационная система.

Как известно, одну и ту же ИС можно построить по-разному, так же как и одну задачу можно решить различными способами. В результате ИС могут быть несовместимы, даже если они решают схожие задачи. Однако в ходе развития фирм должно происходить масштабирование и интеграция их информационных систем. Складывается ситуация, когда расширение требований или объединение систем вызывает потребность их перепроектирования или создания их заново.

На сегодняшний день возникает необходимость в разработке метода, обеспечивающего объединение информационных систем, а также программного средства, осуществляющего данное объединение.

Под интероперабельностью понимается способность информационной системы (ИС) взаимодействовать с другими ИС [1]. Такое взаимодействие может выражаться в виде обмена данными, распределенного выполнения поисковых запросов, согласованного изменения баз данных (БД) и т.д. Необходимость обеспечения интероперабельности возникает при связывании бизнес-процессов предприятий-партнеров, согласовании работы существующей ИС с принятыми стандартными решениями. Также свойство интероперабельности используется при интеграции нескольких ИС (осуществляемой в рамках бизнес-процесс реинжиниринга), включении в создаваемую систему БД ранее использованных ИС, разработке комплексных автоматизированных систем управления, построении сетей информационных хранилищ, а также во многих других случаях.

Проблема обеспечения интероперабельности ИС имеет фундаментальный характер. Она актуальна как для унаследованных ИС, которые требуется связать с вновь создаваемыми системами (либо, как минимум, получить возможность использования их БД), так и для проектируемых ИС, в которых необходимо предусмотреть возможности реализации взаимодействия с другими ИС в перспективе, при изменении требований к ним.

Существующие методы достижения интероперабельности, главным образом, касаются ее синтаксических (структурных) аспектов, т.е. направлены на согласование и преобразование структур данных за счет стандартизации их форматов и использования расширяемых метаязыков. Универсальные подходы к обеспечению интероперабельности ИС на семантическом уровне в настоящее время отсутствуют. Решения соответствующих задач являются частными, относящимися к конкретным ИС, и предусматривают ручное построение отображений между их сущностями, реализуемое в средствах конвертации данных [2].

Целью данной работы является исследование и разработка моделей и методов обеспечения структурной и семантической интероперабельности ИС, основанных на явном представлении в них знаний о предметной области и интеграции этих знаний в метамодели на базе онтологического подхода.

Поскольку знания, хранящиеся в информационных системах, в достаточной мере структурированы, представляется возможным автоматизированное построение моделей и метамоделей этих знаний. Данные модели создаются в соответствии со стандартами схем XML и RDF. Построенные метамодели информационных систем могут использоваться для построения общей метамодели, объединяющей в себе виртуализации сущностей двух и более информационных систем. Также определяются правила преобразования сущностей и их связей одной ИС в интерпретации сущностей и их связей другой ИС. После этого становится возможным использование одной ИС виртуализаций другой ИС, как собственных.

Таким образом, обеспечивается интероперабельность, а, следовательно, необходимый уровень интеграции информационных систем.

Рассмотрим интеграцию двух информационных систем: ИС-А и ИС-В. Задачей интеграции является обеспечение взаимодействия между ИС. Для этого необходимо определить соответствия сущностей ИС-А сущностям ИС-В и правила их преобразования.

С этой целью вначале из информационных систем извлекаются их схемы данных. При помощи анализа схем данных в отдельности, возможно установление лишь структурной интероперабельности, то есть правил преобразования типов полей и сущностей ИС друг в друга.

Для обеспечения семантической интероперабельности, требуется понимание назначения элементов ИС. Поэтому необходимо использовать вторую составляющую часть метаданных – концептуальную модель предметной области (ПО). Она является надстройкой над схемой данных и задаёт систему связей между концептами предметной области, установленную в данной информационной системе. Построение данной модели осуществляется при помощи онтологии предметной области. Онтология содержит словарь концептов ПО и хранит общую сеть связей между этими концептами. То есть каждая концептуальная модель является подмножеством онтологии ПО. Использование онтологии позволяет определять концептуальные модели в одних терминах и анализировать связи между их концептами.

Далее на базе концептуальных моделей ИС-А и ИС-В осуществляется построение метамодели предметной области интегрируемых ИС. Данная метамодель объединяет и согласует в себе обе концептуальные модели. На этапе её построения также используется онтология. Метамодель определяет соответствия сущностей ИС-А сущностям ИС-В и правила их преобразования, что позволяет установить взаимодействие между указанными информационными системами.

Разработанные концепции были практически применены при интеграции базы данных системы измерений параметров нефте-водо-газовой смеси “Ультрафлоу” (VarPro) и информационной системы нефтяного месторождения АДКУ 2000 ООО “Лукоил-Пермь”.

Для определения расходов и дебитов нефти на каждом месторождении устанавливается измерительный комплекс, в состав которого входит ИС. В данную ИС по радиоканалам собирается информация о текущих параметрах нефтяных скважин со всех кустов месторождения. После обработки эта информация предоставляется операторам.

Для автоматизированной интеграции информационных систем была создана программа Var Pro Integrator, которая вначале позволяет пользователю определить метаданные для информационной системы с использованием онтологии предметной области, а затем на их основе устанавливает структурные и семантические отображения ИС.

Разработанная методология позволяет достигать необходимого уровня интероперабельности уже существующих ИС, а при проектировании новой ИС, её способность к взаимодействию с другими ИС будет заложена на фазе создания.

Внедрение технологии интероперабельных систем даст осязаемый положительный практический эффект при интеграции ИС. Данная технология поможет снизить трудоёмкость восприятия работы каждой ИС и процесса взаимодействия между ними, а также уменьшит затраты на описание и реализацию указанного взаимодействия.

ЛИТЕРАТУРА

1.     Башмаков А.И., Башмаков И.А. Интеллектуальные информационные технологии: Учеб. Пособие. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. – 304 с.

2.     Когаловский М.Р. “Перспективные технологии информационных систем”, Москва ИТ-Экономика, 2003. 288 с.