Современные информационные технологии/1. Компьютерная инженерия

К.т.н. Новоселова О.В.

Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Россия

Формирование описания концептуального представления на основе автоматического отображения при создании прикладных автоматизированных систем

Методология автоматизации интеллектуального труда (МАИТ), разработанная в Московском государственном технологическом университете «СТАНКИН» на кафедре информационных технологий и вычислительных систем, обосновывает промышленный способ создания прикладных автоматизированных систем [1].

Процесс создания прикладной автоматизированной системы на основе методологии автоматизации интеллектуального труда (рис.1) обеспечивает формирование модельных представлений предметных задач: начального (на этапе предпроектного обследования), концептуального, инфологического и даталогического. При этом инфологическое и даталогическое представления создаются последовательно на основе первоначально формируемого концептуального представления, отражающего с систему знаний предметной области на трех уровнях абстрагирования.

Рис.1. Процесс создания прикладной автоматизированной системы

При создании начального модельного представления разработчик автоматизированной системы определяет традиционный процесс решения предметной задачи, подлежащей автоматизации, а именно выполняет декомпозицию задачи на подзадачи и действия, классифицирует и систематизирует информацию, полученную от предметного специалиста и при исследовании документальных источников, формирует описание увязки информации и действий для целостного представления процесса выполнения задачи с учетом необходимой информации для каждого выполняемого действия. Результаты этапа оформляются в виде диаграмм и спецификаций.

Этап предпроектного обследования предметной задачи очень важен при автоматизации, поскольку результаты последующих этапов и качество их выполнения существенно зависят от полноты и правильности созданного начального модельного представления предметной задачи.

Формируемое на основе результатов предыдущего этапа концептуальное представление описывает систему знаний предметной области и включает описание концептуальной структуры (предметных категорий, структур на предметных категориях, бинарных и тернарных связей как между предметными категориями, так и между структурами), описание системы предметных зависимостей, определяющей ограничения на концептуальные структуры в процессе выполнения задачи, а также увязку в целом системы предметных зависимостей и концептуальной структуры. Результаты этапа также оформляются в виде диаграмм и спецификаций.

В процессе исследований были определены следующие возможные методы формирования модельных представлений: полуавтоматизированный, автоматизированный. Полуавтоматизированный метод предполагает автоматизированное формирование спецификаций с помощью программного средства – интегрированной среды, описывающих информационную и функциональную (или динамическую) компоненты модельного представления, и автоматическую визуализацию диаграмм на основе созданных спецификаций.

В соответствии с автоматизированным методом вначале строится диаграмма, отражающая систему предметных действий или систему предметных зависимостей (ПЗ) для соответствующих модельных представлений, формируется набор параметров или диаграмма концептуальной структуры, а далее выполняется создание спецификаций на основе построенных диаграмм. Построение диаграммы (матричной), показывающей увязку компонент, всегда осуществляется на основе спецификаций.

Для создания последующего концептуального представления на основе предыдущего (начального) разработан метод формирования автоматического отображения [2]. Разработанная методика формирования концептуального представления на основе автоматического отображения [3] позволяет сформировать значительную часть данных для концептуального представления, используя данные из спецификаций начального модельного представления (рис.2).

Рис.2. Схема формирования концептуального представления на основе автоматического отображения данных из начального модельного представления

Формирование начального модельного представления предполагает описание компонент предметной задачи в виде следующих спецификаций (форм). Для системы предметных действий в форме А фиксируется упорядоченность простых действий на основе базовых и типовых конструкций для каждого сложного действия задачи. В форме В приводится описание всех предметных действий задачи. В форме D описываются содержательные характеристики элементарных предметных действий.

Для информационной компоненты в форме С представлена классификация информации для задачи, а в форме D1 описание параметров (наименование и код, заданный в соответствии с определенными группами параметров).

Описание модели в целом включает описание потоков данных в форме D2 (нормализованное описание входных и выходных характеристик для каждого элементарного действия) и описание сложных предметных действий задачи в форме D3.

Компоненты концептуального представления описываются в следующих спецификациях (формах): статические отношения фиксируются в форме F1 (описание предметных категорий) и форме F2 (описание бинарных связей предметных категорий); динамические отношения фиксируются в форме F3 (описание предметных зависимостей) и форме F4 (описание системы предметных зависимостей – упорядоченности простых ПЗ для каждой сложной ПЗ); модель в целом фиксируется в форме F6 (описание состава концептуальной модели).

В результате выполнения методики формирования концептуального представления на основе автоматического отображения было выявлено, что описание динамических отношений полностью формируется на основе данных из спецификаций функциональной компоненты начального модельного представления. Почти полностью формируется форма F6 на основе форм D2 и D3 (графическая иллюстрация формирования формы F6 на основе автоматического отображения приведена на рис.3). А для статических отношений может быть сформирован только один «слой» предметных категорий типа «признак» из семи возможных [1] на основе автоматического отображения.

На графической иллюстрации (рис.3) сплошные стрелки показывают формирование значения в поле спецификации концептуального представления на основе данных из спецификации начального модельного представления без изменений, пунктирные стрелки отражают формирование значение по определенным правилам.

Рис.3. Графическая иллюстрация формирования формы F6 на основе автоматического отображения.

Разработанная методика предоставляет возможность автоматически формировать наполнение спецификаций, описывающих компоненты концептуальных представлений, на основе результатов предыдущего этапа (заполненных спецификаций для начального модельного представления). Это позволяет сократить трудоемкость работы проектировщика автоматизированных систем за счет снижения временных издержек на формирование концептуального представления и избежать дополнительной работы по переносу вручную информации и данных из описаний предыдущего в описания последующего этапа, а также уделить больше внимания и времени построению концептуальной структуры предметной области.

Литература:

1. Г.Д. Волкова. Методология автоматизации интеллектуального труда. – М.: Янус-К, 2013. – 104 с.

2. О.В. Новоселова. Отображение начального модельного представления в концептуальное для предметных задач при создании прикладных автоматизированных систем // Высокие технологии, фундаментальные исследования, финансы: сборник статей Шестнадцатой международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности и экономике». 5-6 декабря 2013 года, Санкт-Петербург, Россия / научный редактор А.П. Кудинов. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2013., 284 с. – с. 110-112.

3. О.В. Новоселова, А.С. Кочкарева. Методика автоматического отображения начальных модельных представлений предметных задач в концептуальные при создании автоматизированных систем // Материалы XIV научной конференции МГТУ «Станкин» и «Учебно-научного центра математического моделирования МГТУ «Станкин» - ИММ РАН» по математическому моделированию и информатике: Программа. Сборник докладов./ Под. Ред. О.А. Казакова. – М.: ИЦ ГОУ ВПО МГТУ «Станкин», 2011 г., 288 с. – с.248-251.