Инструментальное средство проектирования корпоративных информационных интернет-систем

Зыков С.В. (szykov@itera.ru) ООО Нефтегазовая компания ИТЕРА

Введение

Растущее многообразие подходов к проектированию разнородных программных систем и комплексов в Интернет-среде требует унификации методологии их построения. Важным элементом такой методологии [4] является семантически-ориентированное инструментальное средство ConceptModeller, описание которого и составляет цель настоящей работы.

Инструментальное средство автоматизированного проектирования концептуальной модели предметной области (ПрО) ConceptModeller относится к числу новых программных компонент, разработанных в ходе построения интегрированной методологии создания корпоративных порталов, и в значительной мере обеспечивает ее неразрывность. ПО ConceptModeller разработано под руководством автора в МИФИ и предназначено для автоматизированной трансляции модели ПрО в виде объектов (мета)данных в UML-спецификацию с последующим преобразованием к схемам целевых баз (мета)данных и информационно-программных комплексов.

Основными особенностями программного средства ConceptModeller являются:

адекватность разработанной математической модели ПрО;

ориентированность на ПрО (пользователь оперирует терминами привычных объектов и связей на естественном языке);

наглядность (применяются средства визуального проектирования);

поддержка современных стандартов проектирования информационно-программных систем и комплексов (UML, BPR);

интерфейсы с официально признанными и индустриально апробированными инструментальными средствами автоматизированного проектирования прикладных программных систем и комплексов (IBM Rational, Microsoft Visual Studio и др.);

двунаправленный характер проектирования ИС.

В силу перечисленных преимуществ инструментальное средство ConceptModeller ориентировано на широкий круг специалистов в предметной области и позволяет строить модель фактически в привычных терминах естественного языка (в приводимых ниже примерах - английского).

Кроме того, на произвольном этапе проектирования программного комплекса (моделирование ПрО, использование традиционных CASE- и RAD-средств, тестирование, сопровождение, адаптация) существует возможность автоматизированной трансляции схемы ИС и баз (мета)данных в концептуальную схему создаваемого ПО. В результате указанной трансформации появляется возможность доказательства корректности работы ПО чисто математическими или программными средствами с произвольным уровнем детализации.

Понятийный аппарат теории семантических сетей и техники их визуализации посредством фреймов изложен в работе [2] и развит в ряде более поздних работ [3-5].

Особенности методологии и поддерживающих ее программных средств

Эргономичный интерфейс ConceptModeller интуитивно схож как с современными CASE-средствами, так и с прикладным ПО для редактирования графики (рис.1). При этом различные типы концептов, их конкретизаций, а также ролевых дуг представлены явно.

По существу, интерфейс пользователя инструментального средства ConceptModeller является первичной формой для ввода и коррекции корпоративного контента, т.е. данных и метаданных.

Рис. 1. Пример визуализации простого фрейма в интерфейсе ConceptModeller

Заметим, что приведенный интерфейс содержит средства визуализированного проектирования для таких важнейших элементов фреймов, как объектов-концептов, переменных, а также для различных типов ролевых дуг (переменных, констант, типов, характеристик и ролей событийных фреймов).

Для визуализации фреймов интерфейс скорректирован в соответствии (с точки зрения пользователей) с требованиями основных векторных графических программ (таких как Adobe PhotoShop).

Пример визуализации простого фрейма в инструментальном средстве ConceptModeller приведен на рис.1. В данном примере визуализируется фрейм события, описывающего размещение (publish) контент-менеджером (manager) (мета)данных в форме корпоративного контента (content) на веб-портал в форме Интернет-сайта (website). Как видно из примера, визуализация фрейма события вполне адекватна традиционному формальному математическому представлению (см. рис.2). Инструментальное средство, поддерживающее семантически ориентированное проектирование ПО, состоит из следующих событийно-ориентированных компонент:

модуль визуализации фреймов;

модуль трансляции фреймов в UML-код;

модуль визуализации результирующего кода в форме UML-диаграмм.

Рис. 2. Фрейм события публикация

Визуальное средство ConceptModeller для проектирования информационных систем (ИС) в гетерогенной среде вычислений структурно состоит из компонент для визуализации фреймов, их трансляции в UML-нотацию, а также для визуализации результирующих UML-диаграмм (рис.3).

ЕСТЕСТВЕННЫЙ ЯЗЫК

Бизнес-ситуации в терминах естественного

ФОРМАЛЬНЫЙ ЯЗЫК ОПИСАНИЯ

ФРЕЙМОВ

(XML)

Визуальное представление фреймов

C#.NET

ТРАНСЛЯЦИЯ

ФРЕЙМОВ

В UML-ДИАГРАММЫ

Функция отображения представления фреймов в UML-диаграммы

C#.NET

ФОРМАЛЬНЫЙ ЯЗЫК ДИАГРАММ

(XML / RATIONAL)

Визуальное представление UML-диаграмм

C#.NET

Рис. 3. Схема предметно-ориентированного проектирования ConceptModeller

ФОРМАЛЬНЫЙ ЯЗЫК ДИАГРАММ

(IBM RATIONAL / MS VISIO)

Бизнес-ситуации в терминах UML-диаграмм

IBM RATIONAL, ORACLE DEVELOPER, MS VISUAL STUDIO

помощью

Методология в целом и инструментальное средство ConceptModeller поддерживают проектирование ПО как в прямом, так и в обратном направлении.

Отметим, что большинство типов фреймов (включая фреймы событий, типичный пример которых приведен на рис.1 и 2) допускает трансформацию к UML-диаграммам классов (см. рис.4), что унифицирует интерфейс пользователя. При этом формат хранения данных включает специализированную метаинформацию (в т. ч. кардинальности, тип фрейма и др.), которая не визуализируется в интерфейсе, но существенно используется при проектировании ИС как в прямом (от фреймов к диаграммам UML), так и в обратном (от UML-диаграмм к фреймам) направлении. База метаданных инструментального средства ConceptModeller

< го

< s

о в

с

хранится в формате XML, что обеспечивает интеграцию как с современными индустриальными CASE-средствами, так и с ПО управления Интернет-контентом [4].

По существу, приведенный выше фрагмент интерфейса пользователя инструментального средства ConceptModeller является первичной отчетной формой. Заметим, что предусмотрена возможность генерации внутренних (системных) отчетов, содержащих, кроме приведенной информации, существенный объем метаданных с описанием расширенных параметров UML-диаграмм (семантических ролей для дуг, связывающих концепты и др.), детальное описание которой выходит за рамки рассматриваемой темы и в настоящей работе не рассматривается.

Графические элементы интерфейса инструментального средства визуального предметно-ориентированного проектирования ПО ConceptModeller созданы с применением современных программных систем для редактирования графических изображений (в частности, Adobe Photoshop), что обеспечивает интуитивную прозрачность и высокую эргономичность.

- ConteptMndeLler

Pfe Edit View

-0..n

Manager

Content

-0..n

-Publish

-0.. n -0.. n

Website

Рис. 4. Фрейм события публикация , трансформированный к UML-диаграмме в ходе проектирования

При этом элементы графического интерфейса пользователя хранятся и обрабатываются в базе метаданных особого вида (обмен данными с приложениями реализован на основе унифицированной технологии ресурсов - файловых структур с описанием метаданных).

В ходе реализации методологии предметно-ориентированного проектирования ИС было разработано визуальное CASE-средство ConceptModeller.

К архитектурно-интерфейсным преимуществам созданного решения для проектирования ПО следует, прежде всего, отнести:

предметно-ориентированное проектирование ИС в терминах, близких к естественному языку;

визуализацию ситуативной модели на всем протяжении проектирования ПО;

интуитивную ясность за счет использования апробированного стандарта (визуального) проектирования ИС UML;

интерфейсную поддержку двунаправленного проектирования ПО (реинжениринг).

Кроме того, ориентированность подхода на ПрО обеспечивает проектирование ПО фактически в естественно-языковых терминах, что улучшает эргономику и производительность труда предметных аналитиков.

Применение предложенной методологии проектирования и инструментальных средств на ее основе позволяет существенно (в среднем не менее, чем на 30%) сократить сроки и стоимость внедрения корпоративного ПО при одновременном расширении его функциональности, что подтверждается результатами внедрения в Международной группе компаний ИТЕРА (www.itera.ru), объединяющей около 150 компаний в более чем 20 странах и насчитывающей около 10 тыс. сотрудников [4].

Список литературы

1. Зыков С.В. Интегрированная концепция проектирования и реализации индустриальных интернет-систем. Безопасность информационных технологий, №4,

М.:МИФИ, 2004, с. 20-21

2. Roussopulos N.D. A semantic network model of data bases, Toronto Univ., 1976

3. Вольфенгаген В.Э., Воскресенская О.В., Горбанев Ю.Г. Система представления знаний с использованием семантических сетей Вопросы кибернетики, вып.55.-М:АН СССР, 1979.- с. 49-69

4. Зыков С.В. Проектирование Интернет-порталов.- М.:МФТИ, 2005, 258 с.

5. Зыков С.В. Управление персоналом с помощью интегрированных информационных систем. М., Недра коммюникейшнс, 2001, 160 с.