CC BY
0
The article describes the functions implemented by the information support system for the planning process, and presents its functional structure. The main modes of operation of the system, as well as the expected results of its use, are considered in detail.
Keywords: information support system, functional structure, function.
Burlakov Andrey Anatolyevich, Candidate of Military Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications.
Skrybin Viktor Sergeevich, lecturer of the department, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications.
Komarov Evgeny Vladimrovich, Candidate of Military Sciences, lecturer of the department, Associate Professor, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications
Pitenko Valery Aleksandrovich, senior lecturer of the department, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications., Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications.
Morgunov Alexey Yakovlevich, Candidate of Military Sciences, Associate Professor, Professor of the Department, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications.
УДК 004.451.25
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-2-142-143
ФОРМАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ ПРОЦЕССА
ПЛАНИРОВАНИЯ
А.А. Бурлаков, В.С. Скрябин, Е.В. Комаров, В.А. Питенко, А.И. Муравьев
В статье рассмотрены основные требования к формальной модели системы информационной поддержки процесса планирования. Описана модель информационного хранилища как формы представления системы информационной поддержки процесса планирования, модель управляющей оболочки хранилища с точки зрения реализации функций динамической информационной системы
Ключевые слова: процесс планирования, информационно-вычислительная поддержка, система информационной поддержки, формальная модель.
Для детального рассмотрения формальной модели системы информационной поддержки процесса планирования (СИППП) выделим следующие требования, которым должна удовлетворять данная модель [1]:
адекватность, заключающаяся в обеспечении требуемого сходства и полноты отображений объектов и их связей в модели с оригиналами;
соответствие целям исследования;
открытость - возможность модификации модели;
принцип иерархичности, заключающийся в том, что в модели отражаются естественные иерархические связи, которые позволяют вести поиск информации об определенном объекте, т.е. просматриваются не все объекты, а только объекты, непосредственно связанные с рассматриваемыми объектами.
Описание формальной модели СИППП зададим в виде: М = I U О, где Iявляется моделью информационного хранилища СИППП, а О представляет модель управляющей оболочки СИППП. Очевидно, что от того, как будет представлено информационное хранилище и каким образом будет осуществляться управление им, зависит эффективность функционирования СИППП и всего информационного процесса в целом. Таким образом, актуальной становится задача формального представления СИППП в виде модели информационного хранилища, отражающей основные аспекты предметной области, и управляющей оболочки СИППП, позволяющей реализовывать в системе ее возможности.
Модель информационного хранилища СИППП задана множеством I={A,S}, где А - множество информационных блоков; S - множество связей между ними. Информационный блок является элементарной единицей и содержит информацию по какому-либо конкретному вопросу планирования. Информационные блоки связаны между собой посредством связей, которые реализуют переход от одного объекта к другому.
Проблема представления информационного хранилища и взаимосвязи между отдельными его элементами, а также их эффективное использование для решения практических задач еще далека до полного разрешения. Это обстоятельство усложняет процесс выбора эффективного способа представления информации, а также требует преобразования представления информации из естественного для данной предметной области в допускаемое конкретным формализмом.
Необходимо отметить, что в общем случае модель представления данных о предметной области является формализмом, призванным отобразить статику и динамику предметной области, то есть отобразить объекты и связи между ними, иерархию объектов и изменение отношений между ними, а также закономерности выработки управляющих воздействий. В этом случае предметная область представляется совокупностью данных, содержащих информацию об объектах, к которым в статье относятся: исходные данные по планированию, методики работы должност-
ных лиц (ДЛ) в ходе планирования, документы планирования, расчеты ДЛ, а также данные, позволяющие реализовать процесс планирования в составе группы ДЛ [2].
В связи с этим при анализе информации о предметной области можно выделить множество А объектов информационного хранилища. В качестве информационного хранилища в статье выступает процесс планирования Ао, а в качестве его объектов выделены пространства активности, отражающие основные аспекты процесса планирования, с которыми сталкиваются ДЛ в ходе его проведения. Это множество, являющееся первой (высшей) степенью иерархии, можно разбить на непересекающиеся множества Ai, А2, Аз, A4, Аз (вторая ступень иерархии), объекты каждого из которых обладают общими свойствами, отличающими их от объектов других подмножеств. При этом информационное хранилище разбивается с учетом выполнения следующих условий:
5
AiHAj = 0, а У At = Ао,
1=1
где i, j =1,...,5 (i*j).
Тогда А0 = A1 U А2 U А3 U А4 U А5 = U5=1 At, т.е. каждый элемент множества А входит в одно из множеств Ai (i=1,2,3,4,5). Таким образом {А1, А2, Аз, А4, Аз}- разбиение множества Ао.
Основное множество А делится на непересекающиеся подмножества А1 (исходные данные), А2 (методики работы), Аз (документы планирования), А4 (расчеты ДЛ в ходе планирования), Аз (данные коллективной работы ДЛ). Предполагается, что свойства, характеризующие вышеперечисленные подмножества, позволяют четко отличить их от любых других и друг от друга.
Множества А, в свою очередь, можно разбить на непересекающиеся подмножества А j, объекты каждого из которых обладают свойствами Ai и свойствами, отличающими их друг от друга (от объектов множества Aik (k*p):
Aik nAiP = 0, (k *P; k, p = 1,2,., q), Ul=iAik = At, (i = 1,., n).
Аналогичное деление множеств объектов на подмножества происходит до тех пор, пока не образуются конечные (нераспадающиеся - в данном рассмотрении) подмножества Ay...p.
Используя представление данных и связи между ними в виде структурной иерархии информационных блоков, предлагается также ввести формализм в виде семантической сети, рассматриваемой в качестве модели предметной области, в которой понятия предметной области являются узлами сети, а связывающие их отношения - дугами сети.
Выбор данного формализма для представления данных в СИППП обусловлен следующими особенностями семантической сети [3]:
сеть соединяет в себе посредством семантических (ассоциативных связей Sa) данные и представляет структурные, логические, лингвистические, теоретико-множественные и процедурные связи;
сеть позволяет иметь как статические Sc, так и динамические Бд связи между узлами и имеет структуру, позволяющую осуществлять быстрый поиск информации;
сетевая структура позволяет представлять составные объекты;
сеть отображает связи между семантически близкими объектами и обеспечивает их прослеживание, отображает процессы формирования понятий;
в сети реализуются процессы выделения классов объектов и ситуаций, а также процессы формирования обобщенных определений этих классов;
сеть обладает развитыми ассоциативными свойствами, при формировании сети в ней возникает новая (вторичная) семантическая информация, явно не вводимая в сеть.
При этом важно отметить, что правила вывода для сети не фиксированы, и это позволяет в наибольшей степени учесть особенности предметной области.
Это составляет собственно знания системы о структуре предметной области, основных объектах, их взаимосвязях и группировках, что позволяет ДЛ выбирать нужную информацию, не только указывая конкретные объекты и их характеристики, но и описывая необходимые объекты, используя их связи с другими объектами. Семантика основных функций системы определяется характером взаимовлияния объектов, свойств, процессов и состояний.
Для задания семантических связей между понятиями используются отношения. Рассматриваются только бинарные отношения. Некоторые отношения предопределены: "есть", или is — а, связывает понятия с родовым; "имеет свойство", или has — property, связывает понятия с характеризующими их свойствами; "имеет значение", или has - value, задает множества возможных значений свойств. В каждом приложении могут использоваться специфические отношения. Для них задаются математические свойства: рефлексивность, транзитивность, симметричность и антисимметричность, учитываемые системой при интерпретации элементов базы данных. Важным свойством отношений является наследование по is - а иерархии: из АгВ и Cis — аА следует, что СгВ, где А, В, С - блоки БД, r -наследуемое отношение. Примерами наследуемых отношений являются has-property и part — of.
На рис. 1 изображен фрагмент структуры информационного хранилища СИППП, представленный двумя типами информационных блоков и образованными между ними связями, организованными как по иерархии, так и по семантическим отношениям между ними. Информационное пространство реальной СИППП будет значительно сложнее.
Таким образом, можно сделать вывод, что предлагаемая формальная модель информационного хранилища СИППП позволяет использовать метод поиска информационных блоков по связям, образованным в иерархической сети внутри каждого пространства активности, а также поиск по ассоциативным связям, организованным как внутри каждого подмножества информационных элементов, так и между блоками различных подмножеств. При этом связи СИППП можно рассматривать как совокупность двух видов: 1) статических, явно заданных в сети разработчиками СИППП и таких, 2) динамических, которые можно получить на основе некоторой процедуры вывода. С
формальной точки зрения способность системы оперировать с динамическими данными проявляется как способность выявить некоторые вершины и ребра, явно не заданные в семантической сети [4].
Л - информационным блок нетерминального уровня - иерархические связи
- информационный блок терминального уровня - ассоциативные связи
Рис. 1. Фрагмент информационной структуры СИППП
Представленный подход считается более перспективным, чем подход, при котором навигация в гиперпространстве к требуемому информационному блоку осуществляется только посредством продвижения пользователя по статическим связям.
В соответствии с принципом системности свойства и закономерности предметной области должны быть адекватно отображены в СИППП. Только в этом случае СИППП даст возможность ДЛ строить необходимые программы целесообразной деятельности на основании конкретной ситуации, отображенной в СИППП, складывающейся в конкретный момент функционирования системы, а также накапливать опыт работы с системой.
Исходя из этого, представим модель управляющей оболочки СИППП с точки зрения реализации функций динамической информационной системы, которую можно описать совокупностью следующих множеств:
О = {X, Г, 2,/, О, до},
где Х - конечное множество входных сообщений; Г - конечное множество выходных сообщений; 2 - множество состояний ГМСИП; /- функции, реализуемые системой, Г = /(2, Х); О - функция переходов. О:2хХ^2хГ; до -начальное состояние системы, дое2.
В общем случае управляющая оболочка О воспринимает входные сообщения Х1 е Х, выдает выходные сообщения ГеГ, определенные функциями системы/, и переходит в новое состояние д¡, заданное функцией переходов О.
В понятие динамичности СИППП вкладывается эволюционный аспект, т.е. подверженность ее каким-либо изменениям, связанным с изменениями в составе и структуре информационного хранилища и управляющей оболочки.
В общем виде множество входных сообщений включает два подмножества:
Х = Хдл иХПр,,
где Хдл - подмножество входных сообщений, получаемых от ДЛ (запросы на поиск информации в информационном хранилище); Хпр - подмножество управляющих входных сообщений, необходимых для работы управляющей оболочки, поступающих от прикладных программ при их активизации.
Г - представляет собой множество выходных сообщений системы, которые адресованы ДЛ. Это - сообщения диалогового интерфейса, внутренние сообщения и инструкции программ, экранные формы представления данных, сообщения об ошибках и т.п.
Множество состояний, в которых может находиться:
2 = 0ИХ х 2уо,
где 2их - подмножество состояний информационного хранилища; 2уо - подмножество состояний системы управляющей оболочки СИППП; до - начальное состояние (информационного хранилища и управляющей оболочки) определяется кортежем
до=<дихо, дуоо >/(дихо е 2их, дуоо е 2уо).
Функция / является отображением декартова произведения множества состояний 2 и множества входных сообщений Х на множество выходных сигналов Г. Она реализуется комплексом программ, составляющих систему программного окружения информационного хранилища и системного программного обеспечения. Эта совокупность программ предназначена для управления конкретными компонентами системы обработки данных в целях выполнения алгоритма обработки определенного запроса.
Список литературы
1. Котенко И.В. Теория и практика построения автоматизированных систем информационной и вычислительной поддержки процессов планирования связи на основе новых информационных технологий. Монография. СПб.:ББС, 1998. 404 с.
2. Рунеев А.Ю. Организация космической связи. Методология и математические модели оценки эффективности. СПб.: ВАС, 1992.
3. Галов С.Ю., Кудрявцев А.М., Смирнов А.А. Применение аналитических методов при принятии решений: Учеб. пособие. - СПб.: ВАС, 2019. 110 с.
4. Карпов Е.А., Котенко И.В., Боговик А.В. и др. Основы теории управления в системах военного назначения. Часть 1. СПб.: ВУС, 2000. 194 с.
Бурлаков Андрей Анатольевич, канд. воен. наук, доцент, доцент кафедры, burlakov38@gmail. com, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи.
Скрябин Виктор Сергеевич, преподаватель кафедры, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи.
Комаров Евгений Владимирович, канд. воен. наук, доцент, преподаватель кафедры, komarovv53@mail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи.
Питенко Валерий Александрович, старший преподаватель кафедры, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи.
Муравьев Александр Иванович, преподаватель кафедры, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи.
FORMAL MODEL OF THE INFORMATION SUPPORT SYSTEM FOR THE PLANNING PROCESS
A.A. Burlakov, V.S. Skrybin, E. V. Komarov, V.A. Pitenko, A.I. Muravyev
The article discusses the basic requirements for the formal model of the information support system of the planning process. The model of information storage is described as a form of representation of the information support system of the planning process, a model of the control shell of the storage from the point of view of the implementation of the functions of a dynamic information system
Keywords: planning process, information and computing support, information support system, formal model.
Burlakov Andrey Anatolyevich, Candidate of Military Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department, burlakov38@gmail. com, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications.
Skrybin Viktor Sergeevich, lecturer of the department, 3944550@mail. ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications.
Komarov Evgeny Vladimrovich, Candidate of Military Sciences, lecturer of the department, Associate Professor, komarovv53@mail. ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications
Pitenko Valery Aleksandrovich, senior lecturer of the department, valalpit@yandex. ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications., Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications.
Muravyev Alexander Ivanovich, lecturer of the department, muravjev. a1@yandex. ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications.
