Е. В. Биряльцев нии математики и механики им. Н. Г. Чеботарева Казанского Государственного Университета
|
Скачать 52.08 Kb.
|
МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ СЛОЖНЫХ ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ СТАНДАРТА POSCЕ.В. БиряльцевНИИ математики и механики им. Н.Г.Чеботарева Казанского Государственного Университета E-mail: bir@telecet.ruВведение В докладе излагается подход к построению информационных моделей изучаемых и разрабатываемых природно-технических объектов, основанный на использовании проекта POSC и стандарта ISO 15926 OIL&GAZ в качестве прототипа, источника технических решений и методического пособия. Формулировка проблемы Процесс интеграции России в мировое информационное пространство выдвигает требования не только к научному и техническому уровню выполняемых разработок, но и к их представлению в соответствующем виде. Одной из последних тенденций в документировании прикладных научно-технических разработок является концепция CALS (информационной поддержки жизненного цикла изделия), подразумевающая обязательное информационное моделирование вновь разрабатываемых сложных технических объектов. Методической поддержкой концепции CALS является группа стандартов ISO/IEC 10303 STEP (STandard for the Exchange of Product model data), унифицирующих требования к информационной модели сложных технических изделий [1]. При стремлении следовать рекомендациям стандарта STEP при описании некоторого природно-технического объекта возникает объемная задача формализации «с нуля» большого количества сущностей, составляющих сложную предметную область. Значительную сложность представляет также некоторые методологические вопросы: построение логических объектов высокого уровня абстракции, требующихся для необходимой стройности модели; моделирование нереляционных типов данных, например, трехмерных моделей; соблюдение баланса между гибкостью и эффективностью информационной модели - проблемы типичные для моделирования сложных информационных систем. Язык описания данных EXPRESS, использование которого для формализации информационных моделей предписывает стандарт STEP, достаточно сложен в освоении. Указанные аспекты существенно затрудняют применение стандартов STEP в учебных целях и прикладных разработках в инженерно-технических и естественнонаучных дисциплинах. Предлагаемый подход к решению Острота указанных проблем значительно снижается при наличии хорошо документированного проекта аналогичного класса. В составе группы стандартов STEP развиваются несколько проектов, имеющих конкретную предметную область, в частности, проект POSC [2] и подготовленный в его рамках стандарт ISO 15926 OIL&GAS [3], формализующие большое число взаимосвязанных сущностей в области нефтеразведки и нефтедобычи. Несмотря на сугубо предметную ориентацию на нефтегазовую предметную область, ряд особенностей проекта POSC позволяет рассматривать его как методическое пособие по стандарту STEP, как источник технических решений при решении нетривиальных задач информационного моделирования и как прототип для построения информационных моделей значительного количества классов природно-технических объектов. Укажем конкретные примеры, позволяющие сделать такой вывод. Описание модели выполнено с использованием специализированного языка EXPRESS. Хотя описание EXPRESS является частью стандарта ISO 10303 STEP и может изучаться самостоятельно, стандарт POSC дает богатый фактический материал (около 1000 сущностей) для освоения техники логического моделирования сложных информационных структур. Иллюстративное оформление стандарта выполнено с использованием ER-диаграмм для версии 2.2 и UML-диаграмм для версии 3.0., что позволяет уточнять смысл EXPRESS-выражений на основе сопоставления с более распространенными нотациями. Для многих объектов модели приводятся SQL-скрипты генерации для баз данных Oracle, Informix и Sybase. В состав проекта входит пакет процедур пользовательского интерфейса доступа к данным на языке Си, выполненных в соответствии с рекомендациями STEP. В модели Epicenter предлагаются решения некоторых проблем, возникающих при построении информационных моделей практически во всех технических областях – это версионность данных, пространственные и временные ряды, известный динамизм предметной области, различия в логической и физической структуре данных и некоторые другие. В POSC активно используется понятие метаданных, на основе которых реализуется технология отображения логических объектов EXPRESS на реляционные объекты промышленных баз данных. Концепция метаданных имеет в POSC универсальную реализацию, в частности, структура самой метабазы описана с использованием тех же средств, что и структура базы данных модели Epicenter. Многие понятия, вводимые на высоких стадиях абстракции в модели POSC, могут использоваться в различных технических дисциплинах как прототипы для построения собственных моделей. Такие понятия, как «документ», «пространственная модель», «физико-химические свойства», «собственность», «технический объект» и др. имеют в стандарте разработанную структуру, большое количество неабстрактных подтипов и связей с другими сущностями. Логическая структура этих понятий может быть легко адаптирована к сходным предметным областям, так как в стандарт заложены правила непротиворечивой модификации предметной области модели. Стандарт допускает одновременную редукцию неиспользуемых в подмодели сущностей и атрибутов и их расширение на новые понятия, включаемые в предметную область. Вышеизложенный подход использовался в НИИММ им. Н.Г.Чеботарева при построении информационной модели процесса мониторинга экзогенных геологических процессов Республики Татарстан. Из состава стандарта POSC была выделена группа сущностей, на определенном уровне абстракции покрывающая предметную область. Далее с помощью рекомендуемого в POSC механизма субтипизации и множественного наследования образованы сущности, отсутствующие в исходном стандарте, такие как «экзогенный процесс», «пункт наблюдения» и ряд других, вплоть до конечных классов типа «овраг», «уровень вод» и т.п. Организация процесса моделирования путем трансформации прототипов, заимствованных из модели POSC позволила сконцентрироваться на существенных задачах, исключив работу над формализацией большого количества общих понятии, избежать методологических ошибок и обеспечить следование проекта требованиям стандарта STEP. В выполненных исследованиях были задействованы магистры и аспиранты естественнонаучных специальностей. В ходе выполнения проекта начинающие специалисты успешно справлялись с задачами проектирования логических моделей природно-технических объектов на основе решений и методики стандарта POSC, тогда как самостоятельное проектирование вызывало значительные трудности. Параллельно ими усваивались требования стандарта STEP, осваивался язык EXPRESS, что в отрыве от практики проектирования достигалось значительно труднее. Полученный опыт позволяет рассматривать проектирование логических моделей на основе стандарта POSC как методический прием в углубленном изучении информационных технологий. Выводы Таким образом, на основе стандарта POSC могут быть построены информационные модели различных природно-технических объектов как в учебных, так и в прикладных целях. Участники процесса моделирования на практике осваивают требования стандарта STEP, а для построенных моделей характерен более высокий технический уровень по сравнению с автономным проектированием. Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, проект 02-07-90230. Литература
|
Добавить документ в свой блог или на сайт
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка: 
