Научная статья на тему 'Модели обмена данными в интегрированной информационной системе эффективного управления инновационно-промышленным кластером'

Модели обмена данными в интегрированной информационной системе эффективного управления инновационно-промышленным кластером Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
890
92
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
π-Economy
ВАК
Ключевые слова
БИЗНЕС-СЕТЬ / НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ТРАНСФЕР / БИЗНЕС-ТРАНЗАКЦИЯ / МОДЕЛЬ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА / СЕРВИС-ОРИЕНТИРОВАННАЯ АРХИТЕКТУРА / БИЗНЕС-ПРОЦЕССЫ / СЕРВИСНАЯ ШИНА ПРЕДПРИЯТИЯ

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Ильин Игорь Васильевич, Анисифоров Алексей Борисович, Левина Анастасия Ивановна

Управление взаимодействием в структуре промышленного кластера требует создания организационно-экономического механизма управления, опирающегося на модели обмена данными, обеспечивающие взаимодействие участников кластера на основе бизнес-процессов в интегрированной ИС. Разработке таких моделей на основе современных инструментальных средств и посвящена статья.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Ильин Игорь Васильевич, Анисифоров Алексей Борисович, Левина Анастасия Ивановна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Relationship management in an industrial cluster requires an organizational-economic mechanism of management. Based on a model of communication, providing interaction cluster participants, based on business processes in an integrated Informational System. The development of such models on the basis of modern tools is considered in the article.

Текст научной работы на тему «Модели обмена данными в интегрированной информационной системе эффективного управления инновационно-промышленным кластером»



УДК 004.78 : 338.24

И.В. Ильин, А.Б. Анисифоров, А.И. Лёвина

МОДЕЛИ ОБМЕНА ДАННЫМИ В ИНТЕГРИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ ЭФФЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ИННОВАЦИОННО-ПРОМЫШЛЕННЫМ КЛАСТЕРОМ

Процессы управления кластером поддерживаются интегрированной информационной системой (ИС), создание и развитие которой опирается на оценку информационных потребностей, возникающих в ходе управления текущей деятельностью кластера и при решении задач анализа и развития кластерных структур и их инновационного потенциала. Успех деятельности кластера закладывается именно при принятии инфраструктурных информационно-технологических решений (ИТ-решений), и от качества информационной поддержки не в последнюю очередь будет зависеть конкурентоспособность кластерной организации и финансовые показатели деятельности каждого ее участника.

Деятельность кластера опирается на анализ изменения технологий, определяющих условия создания новых промышленных систем в изменяющихся институциональных условиях - экономике знаний. Это, в свою очередь, предопределяет использование в процессах управления и развития кластерной структуры экономико-математических методов и моделей, современных ИТ-решений, специфических организационно-экономических механизмов и организационных структур, которые позволяют создать необходимую бизнес-среду, опирающуюся на систему обмена данными и знаниями. Построение моделей обмена данными и знаниями создает основу для управления инновационным потенциалом промышленного кластера, производственной, хозяйственной, финансовой деятельностью, контрактами между участниками кластера и обеспечивает научно-технический трансфер.

Построение и последующее управление кластером связано с необходимостью объединить в рамках одной особой инфраструктуры производственные бизнес-проекты в конкретной тех-

нологической области, фундаментальные разработки, современные системы проектирования новых продуктов и подготовку производства этих продуктов, а также информационные ресурсы, обеспечивающие сопровождение всех научно-технических, организационно-технологических и информационно-технологических проектов.

Организационно-экономический механизм управления кластером в этих условиях должен опираться на принцип технологической сети или бизнес-сети. Ее функционирование должно поддерживаться технологиями, обеспечивающими информационный обмен, и опираться на комплекс моделей бизнес-процессов управления контрактами и взаимоотношениями участников кластерной организации, моделей обмена информационными ресурсами, моделей обмена знаниями и своевременное и качественное решение организационных, научных, технических, производственных, экономических, логистических и управленческих вопросов. Все решения, принимаемые при управлении кластером, должны опираться на консолидированные информационные ресурсы и разработанные коммуникационные приложения. Учитывая стратегическую роль информационных ресурсов для любого участника кластера, одной из наиболее сложных проблем в бизнес-сети является проблема интеграции информационных ресурсов и информационного обмена. Эта проблема многогранна и может быть рассмотрена с нескольких позиций - юридической, организационной и технической [1].

Именно организационно-технические аспекты создания интегрированной информационной инфраструктуры бизнес-сети наиболее важны для поддержки деятельности и развития кластера, обеспечения его высокого инновационного потенциала.

Проблемы интеграции приложений, данных, процессов и компонентов приходится решать при создании любой корпоративной системы. Инструментальные средства интеграции используются достаточно широко, но они опираются на единую базу данных предприятия. Однако интеграционные процессы в кластере строятся на принципиально иной основе, хотя и требуют решения почти таких же задач.

Под средствами интеграции приложений уровня предприятия (Enterprise Application Integration, EAI) понимается комбинация процессов, программных средств, стандартов и аппаратуры, благодаря которой осуществляется «бесшовная» интеграция приложений двух или более информационных систем уровня предприятия, позволяющая им функционировать как единой системе. Хотя средства EAI, как правило, рассматриваются применительно к построению корпоративной информационной системы (КИС) для какого-либо одного предприятия, в настоящее время эти средства требуются и для интеграции информационных систем, принадлежащих нескольким предприятиям. Например, они нужны при создании систем класса B2B (Business-to-Business), когда необходимо обеспечить единые бизнес-транзакции в виде цепочек приложений, выполняемых в нескольких системах [2].

Применение средств обычно предполагает следующие уровни интеграции.

Интеграция бизнес-процессов предприятий. Здесь необходимо непосредственное взаимодействие приложений, которые поддерживают бизнес-объекты и бизнес-функции, свойственные определенным бизнес-процессам. Программные интерфейсы взаимодействия этих приложений определяются с учетом функций управления процессами, модели бизнес-процессов, построенной с помощью инструментальных средств инжиниринга и реинжиниринга бизнес-процессов, и требуемой входной и выходной информации этих процессов.

В качестве ключевой технологии интеграции, которая создает мосты между бизнес-процессами и информацией, необходимой для их реализации, объединяет унаследованные серверные приложения и клиентское ПО настоль-

ных систем, часто рассматривается технология управления потоками работ (WorkFlow).

Интеграция приложений на основе предоставления функций или данных, свойственных одному какому-либо приложению, в распоряжение другого приложения для того, чтобы благодаря их взаимодействию на стадии исполнения осуществлялась определенная прикладная функция системы управления.

Как правило, средствами интеграции приложений в данной группе выступают службы программного обеспечения промежуточного слоя (middleware). Такие службы называют связующим ПО. Они обеспечивают прозрачную работу приложений в неоднородной сетевой среде, предоставляя им услуги в виде интерфейсов прикладного программирования (API), позволяющие взаимодействовать частям приложений, распределенным по разным узлам корпоративной сети. К службам middleware прежде всего относятся службы вызова удаленных процедур, обмена сообщениями, посредники (брокеры) запросов к объектам, мониторы транзакций.

Интеграция данных. Успешная интеграция бизнес-процессов и приложений на двух предыдущих уровнях зависит от того, как будут интегрированы в системе данные из разных источников и баз данных. На этом уровне в целях интеграции данные должны быть идентифицированы, каталогизированы, должна быть построена модель метаданных (т. е. описание данных о данных).

Интеграция платформ. ИС построены на основе распределенной клиент-серверной архитектуры, в основном трехзвенной или четырех-звенной. Компоненты системы (клиенты и серверы) могут быть реализованы на базе неоднородных аппаратно-программных платформ, т. е. опираться на разные машинные архитектуры и операционные системы. Этим определяется необходимость иметь средства интеграции неоднородных платформ, предоставляемые их поставщиками, например средства интеграции систем, базирующихся на ОС Microsoft Windows или Unix и Linux.

Интеграции компонентов в составе приложений. В процессе создания ИС заданный состав ее прикладных функций декомпозируется в виде

функциональных подсистем, модулей и задач. Компонентная разработка приложений заключается в создании унифицированных интерфейсов программных модулей.

Потребность в корпоративных приложениях информационных систем, включающих в себя распределенные серверные и клиентские компоненты, привела к созданию интегрированных сред разработки и исполнения распределенных компонентов, поддерживающих сложившиеся де-факто стандарты компонентов. Среди этих стандартов известны спецификации: COM/DCOM, EJB с протоколом Java RMI, спецификации компонентов в архитектуре CORBA, а также стандарты компонентной разработки web-приложений.

Процессы управления кластером опираются на технологии web-сервисов, которые входят в общий набор стандартов, упрощающих построение связей между разнородными системами и базами данных. Web-сервисы можно охарактеризовать как набор инструментов для создания надстроек и интеграции приложений. Web-сервисы помогают решить практически все основные вопросы интеграции, поэтому их распространение стало способствовать постепенному отказу от традиционно применяемых средств EAI [3]. Кроме того, сервисный подход повышает гибкость информационной поддержки предприятий кластера в условиях динамичной бизнес-среды.

Появление сервис-ориентированной архитектуры SOA (Service-Oriented Architecture), быстрое развитие стандартов XML и web-сервисов привело к серьезным изменениям средств BPM (Business Process Management), EAI (Enterprise Application Integration) и связующего ПО на базе обмена сообщениями.

Чтобы обеспечить потребности бизнеса, SOA требуется свой собственный механизм -шина ESB (Enterprise Service Bus). Она соединяет в себе несколько технологий и позволяет SOA-системам многократно использовать бизнес-сервисы и менять процессы и взаимоотношения между приложениями за счет конфигурирования, а не перепрограммирования. Основными функциями шины ESB являются обмен сообщениями, преобразование данных, маршрутиза-

ция, поддержка web-сервисов и протоколов, а также согласование сервисов [4].

Идея ESB состоит в том, что в противоположность традиционным EAI-решениям, основанным на архитектуре «звезда» (так как все приложения подсоединены к центральному процессу, называемому сервером сообщений), ESB предполагает децентрализованные операции [5].

Обычно под ESB понимают технологии, которые позволяют системам осуществлять слабо связанное взаимодействие путем обмена сообщениями. В таком понимании подход ESB обеспечивает связи типа «все-со-всеми» и объединяет поддерживаемые сервисы для обеспечения надежного и безопасного доступа к событиям и получению сообщений [6]. Промежуточное ПО ESB - это интерфейс между каждым бизнес-приложением и шиной, которая связывает его с другими бизнес-приложениями и сервисами. Опора на SOA при реализации идей ESB увеличивает гибкость архитектуры. Бизнес-процессы становятся более гибкими, упрощается управление приложениями и их замена.

Основа ESB - обмен сообщениями. Большинство ESB-продуктов поддерживают интеграцию на базе связующего ПО обмена сообщениями [5]. Этот тип программной инфраструктуры является фундаментальным компонентом распределенных систем. Снабженная ПО обмена сообщениями шина ESB позволяет SOA поддерживать больше типов обработки данных, чем простые web-сервисы SOAP/HTTP поверх сетей TCP/IP. ESB применяется для поддержки сети слабосвязанных сервисов, которые не предполагается использовать в постоянной жесткой конфигурации типа удаленного вызова процедур (RPC), чего требует связка SOAP/HTTP.

Учитывая различный уровень информационной зрелости и разнообразие информационных систем предприятий и организаций - участников кластера, ESB-архитектура является наиболее универсальной и гибкой для обеспечения информационного обмена.

Использование ESB-систем - это современный и эффективный способ интеграции информационных ресурсов предприятий. Предприятия использовали web-сервисы и до появления

концепции ЕББ для решения срочных проблем интеграции внутри небольших инфраструктур, но за последнее десятилетие web-технологии и протоколы web-сервисов получили колоссальное развитие. Рынок ЕББ-продуктов вырос, окреп и предлагает мощные решения для эффективной интеграции данных, приложений и процессов в рамках практически любой организационной структуры.

Таким образом, очевидно, что информационный обмен между предприятиями и организациями, входящими в кластер, может быть эффективно организован на основе web-сервисов и шины ЕББ. Доступ к информационным ресурсам кластера не потребует внедрения новых информационных систем или специальных программных модулей на стороне участника кластера.

Вместе с тем обеспечение этой интеграции требует серьезных инвестиций: разработка (при-

обретение) ЕББ-системы, создание надежной поддерживающей инфраструктуры, покупка оборудования и его размещение на территории головного предприятия кластера или специально созданного информационно-сервисного центра.

Кроме того, несмотря на распределенную структуру шины ЕББ, она нуждается в жестком управлении. Web-сервисы могут использоваться многократно, но промышленный кластер - исключительно гибкая и подвижная структура, поэтому каталог сервисов будет постоянно пополняться, сервисы будут совершенствоваться, а состав подписчиков будет меняться. Важной задачей является также защита передаваемой информации и обеспечение информационной безопасности самой ЕББ-системы. Модель информационного обмена между предприятиями и организациями промышленного кластера представлена на рис. 1.

Каталог сервисов

X

Каталог событий

X

Информационный брокер

X

Модуль маршрутизации и подписки

X

Модуль управления

X

Enterprise Service Bus (ESB) Корпоративная сервисная шина кластера

Информационные системы, приложения и программы предприятий и организаций -участников кластера

Информационные системы, приложения и программы предприятий и организаций -участников кластера

Рис. 1. Модель обмена данными в интегрированной ИС кластера

Таким образом, ESB-система становится не только средством обеспечения информационного обмена между участниками кластера, но и основой всей IT-инфраструктуры промышленного кластера.

Существует целый ряд программных продуктов, предназначенных для интеграции информационных ресурсов на основе ESB. Наиболее серьезные решения предлагают мировые лидеры, среди которых IBM, Software AG, а компания Oracle предлагает две системы этого класса;

1. Sonic SOA Suite - семейство продуктов компании Sonic Software Corp. Компания является основателем самого термина, а также лидирующим специализированным поставщиком решения ESB, обеспечивающего интеграцию распределенных приложений предприятий на основе обмена XML-сообщениями между сервисами приложений [7].

2. WebMethods от компании Software AG. Сервисная шина предприятия (ESB) от Software AG, поддерживаемая webMethods Integration Server, - это платформа корпоративного класса для интеграции приложений на основе SOA и управления web-сервисами [8].

Это решение представляет собой самую полную интеграционную платформу из имеющихся на рынке. Она способна «говорить» на языке любой технологии, благодаря чему все web-сервисы, сообщения JMS, пакетные и клиент-ориентированные приложения, а также унаследованные системы могут эффективно взаимодействовать в рамках SOA. WebMethods позволяет реализовать в виде сервиса любую технологию от любого вендора и наилучшим образом подходит для решения задач интеграции информационных систем и приложений предприятий кластера.

3. Oracle Enterprise Service Bus от компании Oracle. Продукт востребован разработчиками приложений и интеграторами, которым необходим интуитивно понятный и декларативный способ для построения взаимодействия сервисов в процессе создания композитных приложений на основе SOA. Поэтому основной средой проектирования взаимодействия является

JDeveloper, дополненный возможностью изменять правила передачи данных на уровне исполнительной системы Oracle ESB через web-консоль управления. Oracle ESB обеспечивает расширенную интеграцию с ERP-системами, которые включают [9]:

- механизмы замены данных «на лету» (для данных, которые по-разному представляются в различных исходных и целевых системах);

- механизм сопоставления бизнес-объектов в различных системах (исходных и целевых) в процессе их обработки в шине;

- адаптеры к различным бизнес-приложениям с широким набором функций.

4. Oracle Service Bus (ранее AquaLogic Service Bus). Занимает лидирующее положение в отрасли в классе продуктов Enterprise Service Bus. Использует стандарты и приложения, работающие на основании XML-метаданных. Помимо возможности передавать XML-данные, система поддерживает передачу данных в других форматах без преобразования в XML. Эта возможность является ключевой для обеспечения высокой производительности в задачах с большим объемом передаваемых данных. Основные отличительные черты [9]:

- web-консоль проектирования на основе IDE Eclipse;

- управление конечными точками: возможность определить несколько конечных точек для целевых сервисов, возможность балансировки нагрузки по этим точкам и повышения отказоустойчивости на основе их использования;

- специальные алгоритмы проверки целостности и согласованности всех элементов конфигурирования проекта решения;

- расширенные схемы взаимодействия для обеспечения параллельной работы при выполнении сложных запросов.

5. IBM WebSphere. Для реализации концепции ESB компания IBM предлагает два продукта: WebSphere Enterprise Service Bus и WebSphere Message Broker [10].

IBM WebSphere Enterprise Service Bus предназначен для интеграции приложений и данных в среде на основе web-сервисов. Основные ха-

рактеристики и преимущества IBM WebSphere ESB [11]:

- реализует эффективный подход к SOA, обеспечивая взаимодействие на основе стандартов и возможности интеграции приложений и информационных систем кластера с использованием меньшего числа сложных интерфейсов;

- содержит простые в использовании средства, которые не требуют специальных навыков в области программирования и просты в установке, настройке, сборке и управлении;

- адаптеры WebSphere поддерживают сотни решений независимых поставщиков ПО;

- улучшает гибкость кластера предприятий за счет использования интегрированной модели ESB.

Продукт WebSphere Message Broker представляет собой более совершенное ESB-решение с дополнительными возможностями интеграции, такими как универсальная связь и трансформации «из любого в любой формат» для систем, ориентированных на работу с данными [11]. Этот продукт может осуществлять интеграцию служб, а также интеграцию с приложениями, не использующими службы.

ESB-продукты IBM можно использовать в сочетании, и для кластера предприятий такие варианты дают наибольший эффект, например если оба ESB-продукта соединяются друг с другом для создания ESB масштаба кластера, объединяющей в себе возможности поддержки web-служб и интеграцию приложений для обмена сообщениями.

Рассмотренные ESB-продукты представляют собой только часть рынка систем, предназначенных для интеграции информационных ресурсов предприятий в кластерной организации. Несмотря на то что эти системы имеют свои особенности, все они обеспечивают поддержку определенной архитектуры. Поэтому модели информационного обмена у них аналогичны и сводятся к трем основным вариантам:

1. Синхронизация информации о каких-либо объектах, являющихся общими для всех или некоторых предприятий (организаций) - участников кластера.

Адаптер приложения, данные из которого должны быть переданы в другие информацион-

ные системы, осуществляет постоянный мониторинг на предмет появления новых или измененных данных. Адаптер преобразует данные из формата приложения во внутренний формат интеграционного ЕББ-решения и пересылает их на сервер интеграции. Сервер интеграции обрабатывает информацию и передает ее адаптерам соответствующих приложений предприятий кластера, которые преобразуют данные в необходимый формат и вносят их в информационные системы (рис. 2).

Сервер интеграции

Сервис

Сервис

Г т

Адаптер

Адаптер

J к

1 г

ИС головного

предприятия

кластера

ИС участника кластера

3

Рис. 2. Синхронизация информации между предприятиями кластера

2. Распространение информации между участниками кластера.

Сотрудник головного предприятия кластера или единого информационно-сервисного центра кластера вводит необходимые данные в специально разработанное шеЬ-приложение (портлет) и распространяет их между информационными системами предприятий кластера. Портлет-приложение обеспечивает пользовательский интерфейс и передачу введенных в форму данных в сервер интеграции для обработки. Синхронный сервис, получающий данные от сервера интеграции, одновременно вызывает адаптеры приложений информационных систем предприятий кластера, передает им данные, дожидается подтверждения и возвращает его в портлет-приложение (рис. 3).

Информация для распространения ___г

Портлет пользователя

Сервис

1 г

Адаптер

1 г

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Сервер интеграции

Адаптер

1 г

Адаптер

1 г

ИС участника кластера

ИС участника кластера

ИС участника кластера

3

3

Рис. 3. Распространение информации между участниками кластера

Портлет пользователя

Ответ

Запрос

Цепочка сервисов

Сервер интеграции

Сервис

1 ь

Адаптер

и

1 г

Сервис " 1 Сервис

1 ь к

Адаптер Адаптер

1 г 1 г

ИС участника кластера

3

ИС участника кластера

с

ИС участника кластера

с

Рис. 4. Модель информационного обмена «публикация-подписка»

3. Модель «публикация-подписка». Может использоваться, например, для сбора определенной информации от участников кластера и составления отчетов.

Руководящий сотрудник кластера или бизнес-аналитик использует шеЬ-приложение (портлет-приложение), служащее пользовательским интерфейсом для запроса информации для отчета. Портлет публикует запрос в информационном брокере и отображает полученные данные в виде отчета для сотрудника. Опубликованный в брокере запрос инициирует запуск сервиса или цепочки сервисов, который на основе подписки извлекает необходимые данные из информационных систем предприятий кластера (см. рис. 4).

В результате проведенных исследований разработан комплекс моделей обмена данными при управлении инновационно-промышленным кластером, опирающийся на интегрированную ИС кластера. Рассмотрены современные средства интеграции, обеспечивающие единые бизнес-транзакции. Уделено большое внимание инструментальным средствам класса ЕББ. Предложены модели обмена данными в ИС кластера, обеспечивающие интеграцию на базе сервис-ориентированной архитектуры. Такие модели позволяют многократно использовать бизнес-сервисы, менять процессы и взаимоотношения за счет конфигурирования, обеспечивая обмен сообщениями, преобразование, маршрутизацию и согласование данных.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ильин, И.В. Основные аспекты организации информационного сопровождения деятельности кластеров предприятия [Текст] / И.В. Ильин, А.Б. Анисифоров // Экономика и управление. - 2010. - № 12(62). - С. 128-131.

2. Юрьев, В.Н. Информационные системы в экономике [Текст] : учебник / В.Н. Юрьев, В.Н. Волкова. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2006. - 538 с.

3. Apicella, M. Web services and EAI: In perfect harmony? [Electronic resource] / M. Apicella. - URL: http://www.publish.ru/cio/1072641/text/172315.html

4. Стоддер, Д. ESB как становой хребет SOA [Электронный ресурс] / Д. Стоддер // Сети и системы связи. - 2006. - № 10. - Режим доступа: http://www.ccc. ru/magazine/depot/06_10/read.html?Wceb064959e86b.htm

5. Галкин, Г. Средство от информационной косности [Электронный ресурс] / Г. Галкин. - Режим

доступа: http://www.iemag.ru/analitics/detail.php? ID=16011

6. Шаппел, Д.А. Сервисная Шина Предприятия [Текст] / Д.А. Шаппел. - СПб.: БХВ-Петербург, 2008. -370 с.

7. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:// www.progress.com/en/sonic/sonic-esb.html

8. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:// www.softwareag.com/corporate/products/new_releases/web-methods/

9. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:// www.oracle.com/

10. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:// www-01.ibm.com/software/ru/websphere/

11. Кин, М. Основы работы с WebSphere Enterprise Service Bus V6 [Текст] / М. Кин, Б. Мур, А. Карвальо и др. - М., 2007. - 434 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.