CC BY
194
УДК 004.415.2
К.И. Квятковский, Л.С. Кригер, А.О. Полумордвинова
ОРГАНИЗАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ПОДДЕРЖКИ РЫНКА МЕДИЦИНСКИХ УСЛУГ
Представлены способы интеграции информационных систем, взаимодействующих в секторе медицинских услуг, необходимые для формирования информационного пространства медицинского учреждения.
Электронные услуги, здравоохранение, бизнес-процесс, интеграция, информационная технология, управление
K.I. Kvyatkovskiy, L.S. Kriger, A.O. Polumordvinova
THE ORGANIZATION OF INTERACTION OF INFORMATION SYSTEMS FOR ELECTRONIC SUPPORT OF THE MARKET OF MEDICAL SERVICES
Options of integration of the information systems interacting in sector of medical services, necessary for formation of information space of medical institution are presented.
Electronic services, health care, business process, integration, information technology, management
Влияние информационных технологий на информатизацию здравоохранения, развитие медицинских информационных систем (МИС) продолжает расти, в их использовании задействованы как представители государственной власти, так и социума: органы управления здравоохранением, медицинские и IT-компании, граждане.
Особенностью текущего этапа информатизации является внедрение технологических новаций. В частности, появление новых медицинских систем связано с усовершенствованием хранением данных о пациентах, включая применение облачных вычислений для хранения электронных медицинских карт и диагностики. Развивается телемедицина, соединяющая удаленных пациентов и врача, внедряются системы поддержки принятия решений во врачебной деятельности. Г оспитальные информационные системы, являясь аналогом корпоративных информационных систем, оптимизируют работу больниц в группе бизнес-процессов. Возрастает интерес к мобильным решениям, осуществляющим мониторинг состояния пациентов в режиме реального времени на основе разнообразных гаджетов. Тенденция к информатизации затрагивает как небольшие медицинские учреждения, так и крупные организации и федеральные объекты, в результате появляется значительное количество разнообразных по объемам, сложности, набору выполняемых функций информационных систем, взаимодействующими на рынке медицинских услуг. Необходимость взаимодействия с другими организациями -источниками или получателями данных, приводящая к интеграции информационных систем, осложняется наличием большого количества классификаций и вариантов интеграции систем. Особенно сложно она реализуется в крупных информационных системах, интегрирующих несколько различных предметных областей.
Целью работы является повышение эффективности работы учреждений здравоохранения на основе разработки механизмов интеграции неоднородных информационных систем, взаимодействующих при организации новых бизнес-процессов, необходимых для совершенствования обслуживания граждан.
Существует большое количество наработок и созданных классификаций, которые характеризуют различные подходы к созданию моделированию, проектированию и созданию информационных систем (ИС) в области управления социальными и экономическими системами [1-3]. Рассматривая их интеграцию, как один из возможных вариантов создания крупных информационных пространств, необходимо проанализировать аналитико-синтетический подход, предполагающий комбинацию двух возможных вариантов при создании моделей информационных систем [4].
1. Аналитический, заключающийся в централизованном создании модели информационной системы с определением основных входов и выходов системы, подсистем и ее компонент до заданного уровня детализации, а так же разработка типовой модели информационной системы для последующего создания и реализации компонентов.
2. Синтетический, позволяющий спроектировать отдельные информационные субмодели для информационных объектов и процессов, которые далее образуют ее информационную модель системы в целом.
В соответствии с этой классификацией при создании информационного пространства учреждения (информационной системы) существует две возможности реализации: 1) создание новой информационной системы (аналитический), предполагающий проектирование и ее реализацию, которая удовлетворяет потребностям, позволяет осуществлять контроль за деятельностью, а так же организовать совместную работу различных систем, подразделений и отделов предприятия; 2) интеграция существующих систем (синтетический) -при наличии имеющихся субмоделей и реализованных на их основе информационных систем, порождающая новые бизнес-процессы, необходимые для общего контроля за деятельностью, а так же для совместной работы подразделений.
Достоинствами аналитического подхода являются обеспечение пользователя системы необходимой функциональностью, простота сопровождения, тиражируемость отдельных модулей в филиалах организации, обладающих типовыми бизнес-процессами. Недостатками
- значительные денежные и временные затраты на разработку системы, потеря наработанной базы знаний предприятий, затраты на обучение сотрудников.
Практика показывает, что создание новой информационной системы рентабельно только в том случае, когда отсутствуют внедренные информационные системы, зарекомендовавшие в заданной предметной области.
Интеграция информационных систем позволит объединить существующие системы в единое пространство, что так же является одним из возможных решений задачи построения информационного пространства. Достоинствами подхода являются: снижение затрат на создание новой системы, заключающихся в разработке программного компонента - паттерна интеграции; возможность использования наработанной базы знаний из существующих информационных систем, что позволяет производить работы по планированию, прогнозированию и анализу дальнейшей деятельности организации; отсутствие необходимости переобучения сотрудников учреждения навыкам работы с информационной системой.
Главными недостатками интеграции систем являются: необходимость проведения анализа двух и более информационных систем для организации интеграции; отсутствие метода интеграции данных, который соответствует параметрам заданных информационных систем; необходимость дополнительных затрат на доработку существующих систем или создание системы-медиатора. Оценка достоинств и недостатков подходов показывает, что использование интеграции информационных систем является более выгодным решением при равных условиях.
Формализация архитектуры систем интеграции связана с созданием интегрирующей модели данных, являющейся основой единого пользовательского интерфейса. Эта модель необходима в тех случаях, когда создается единое хранилище для данных из разных информационных систем и/или предоставляется интерфейс для взаимодействия с пользователями или другими информационными системами. Разработка подобного интерфейса основана на данных, которые могут предоставить интегрируемые системы, а так же требованиях, которые необходимы для создания доступа к интегрированным данным [5, 6].
Интегрирующая модель данных не должна содержать информацию, которую ей не будет предоставлена из интегрируемых информационных систем. Если существуют данные, которые необходимы в интегрирующей модели и они отсутствуют в исходных системах, то необходимо провести изменения в структуре данных, следовательно, в интерфейсах и функциональных элементах, исходных информационных систем, либо пересмотреть модель.
Процесс интеграции значительно ускоряется, когда существует некоторая концептуальная схема, созданная разработчиками, позволяющая осуществить системную детальную формализацию некоторой области знаний. Элементами данной схемы являются структуры данных, содержащих все классы объектов, их связи и правила. Одним из подобных представлений являются онтологии. Наличие онтологий, фиксирующих связи внутри каждой системы, значительно облегчает процесс интеграции. Далее необходимо привести все онтологии, которые используются в интегрируемых системах, к единой общей модели данных, которая будет приемлема для общей информационной системы. В этом случае производится отображение онтологий путем установления соответствия между их концептами.
Процесс сводится как к созданию отображений между всеми различными использованными онтологиями, так и приведением полученной общей онтологии к интегрирующей модели системы, так как это должны быть две идентичные сущности, являющиеся основой для интегрированной информационной системы.
Рассмотрим случаи интеграции информационных систем на основе доступности исходных кодов интегрируемых систем. Предварительно необходимо определить, возможна модификация ИС встроенными средствами, внесением изменений или дополнений в исходный код программы.
Для облегчения понимания в дальнейших рассуждениях примем следующие упрощения. Рассматривая интеграцию двух ИС, примем наиболее простой метод интеграции с однонаправленных потоком данных. При этом будем различать систему, которая передает данные («источник») и систему, которая получает данные («получатель»). При этом ИС, которые не предоставляют возможность пользователю получить необходимые данные или эту информацию в требуемом виде, будем считать системами с закрытым исходным кодом.
Рассмотрим различные варианты взаимодействия ИС при интеграции на основе открытости исходных кодов данных систем, определим проблемы, которые могут возникать в процессе интеграции, а также организации взаимодействия данных ИС. Рассматривая две информационные системы, получаем четыре различных варианта.
1. ««Источник» данных с открытым исходным кодом, «получатель» с открытым исходным кодом. Этот случай наиболее удобен и прост для решения задачи интеграции. При качественной совместной работе заказчика (менеджера по интеграции) и команды программистов, возможно организовать интеграцию необходимых информационных систем одним из известных методов интеграции, исходя из желаний и потребностей заказчика. В данном случае имеем различные средства для создания интерфейсов доступа, которые могут предоставлять только необходимые данные, как непосредственно из ИС, так и на основе сервисов-медиаторов - специальных программ, задача которых - получать данные из системы-«источника» и передавать их в систему - «получатель» или предоставлять данные в общую систему хранения данных.
Примером интеграции является взаимодействие медицинской информационной системы с открытым кодом с ИС, обслуживающей коммерческие бизнес-процессы, разработанной на базе 1С. Управление предприятием, расширяемой через конфигуратор.
2. «Источник» данных с открытым исходным кодом, «получатель» с закрытым исходным кодом. В данной ситуации следует рассмотреть следующие случаи:
ИС-«получатель» наделена средством для приема данных от внешних систем, имеется четкая документация о том, в каком виде должны приходить данные на вход ИС, т.е. при создании системы предполагается, что необходимо вносить в нее внешние данные. Этот вариант так же позволяет провести интеграцию систем с ограничением, что при передаче данных из ИС «источника» их необходимо преобразовать таким образом, чтобы передаваемые данные точно соответствовали структуре, которая необходима на входе ИС «получателя»;
ИС-«получатель» не располагает средствами для приема данных извне и разрабатывалась как самостоятельная ИС для работы конкретной организации. Этот случай затрудняет процесс интеграции, однако при определенных условиях выполнить ее возможно. Если си-стема-«получатель» имеет открытую базу данных с описанной структурой хранения данных в ней, то возможно создание медиатора для приема данных от системы «источника» и внесения их непосредственно в базу данных. Метод связан с рядом проблем и ограничений, которые могу возникнуть в процессе работы системы «получателя»:
- ИС не сможет распознать, какие данные введены в систему или поступили извне;
- если ИС выполняет манипуляции с данными в ходе их создания из кода программы (например, создание или изменение записей других данных), то внесенные данные с помощью медиатора могут нарушить работоспособности ИС, отдельных ее компонентов или функций;
- если из ИС имеется возможность внесения изменений в структуру системы хранения данных, то такие изменения могут привести к ошибкам в работе медиатора или ИС.
Таким образом, модель позволяет с минимальными затратами организовать процесс интеграции ИС и создать интегрированную систему для взаимодействия систем.
Примером интеграции является взаимодействие медицинской информационной системы с открытым кодом с лабораторными ИС, поддерживающими работу оборудования независимых производителей. Синхронизация и обмен данными между двумя системами происходит через внешний сервис обработки данных и буферную базу данных.
3. ««Источник» данных с закрытым исходным кодом, «получатель» с открытым исходным кодом. Рассматриваемый случай аналогичен предыдущим, однако имеет ряд специфических и крайне важных отличий. Работа с ИС «источником» с закрытым исходным кодом накладывает большое количество ограничений для интеграции.
Рассмотрим две возможные ситуации:
- ИС-«источник» наделена внутренними средствами для выгрузки данных для последующей их обработки и использования во внешней системе. Так как система- «получатель» имеет открытый исходный код, то прием передаваемых данных является относительно простой задачей и облегчает процесс интеграции систем. Проблема заключается в следующем: данные, предоставляемые системой-«источником», могут быть как избыточными, так и недостаточными.
При избыточности данных возникают только локальные проблемы, связанные с передачей лишних объемов информации от ИС-«источника» к ИС-«получателю». При интеграции географически удаленных систем это может повлечь дополнительные расходы на время обработки и передачи данных, а так же на стоимость передачи данной информации. Для уменьшения расходов предлагается использовать систему-медиатор на стороне ИС-«источника» для того, чтобы сформировать выгруженные данные в необходимую для интеграции структуру.
При недостаточности данных возникают серьезные проблемы для организации взаимодействия. Если отсутствующие данные не являются обязательными и носят дополнительный или уточняющий характер, то ими можно пренебречь. В случае, если эти данные являются обязательными или необходимыми для того, чтобы идентифицировать информацию, интеграция ИС затрудняется. В данной ситуации можно предложить использовать систему-медиатор, которая на основе существующих данных или из хранилища данных ИС «источника» (если такая возможность существует, структура хранилища документирована) сможет добавить недостающую информацию, чтобы она стала достаточной для передачи в систему- «получатель»;
- ИС-«источник» не предоставляет возможностей для выгрузки данных. Здесь возможно исполнение варианта как в случае с закрытым исходным кодом для ИС-«получателя»: получить данные для передачи возможно лишь непосредственно из хранилища данных и только в том случае, если имеется доступ и известна и задокументирована структура данных. Так же необходимо гарантировать, чтобы ИС-«источник» не изменяла структуры данных в хранилище.
Эта модель интеграции имеет при реализации больше трудностей, чем предыдущие, однако так же существует большая вероятность создания интегрированной информационной системы. Примером интеграции является взаимодействие портала государственных услуг и МИС при записи удаленного пациента на обслуживание или госпитализацию. Портал является системой с закрытым исходным кодом, обладает web-сервисами для интеграции с внешними ИС, а МИС, если она является системой с открытым исходным кодом, предоставляет возможности по ее доработке для организации взаимодействия.
4. «Источник» данных с закрытым исходным кодом, «получатель» с закрытым исходным кодом. Представляет наиболее сложный случай для интеграции ИС. В этой ситуации обязательно наличие системы-медиатора для сбора данных из системы «источника», при необходимости преобразует информацию и передаст ее системе-«получателю». При необходимости интеграции двух таких систем необходимо, чтобы они имели возможность производить выгрузку данных (для «источника») и загрузку данных в ИС (для «получателя»). Такие системы смогут обеспечить максимальный уровень интеграции, однако не исключают появления проблем, связанных со структурами данных, с которыми работают ИС. Важно учиты-
вать избыточность и недостаточность данных. Успех интеграции таких систем полностью зависит от степени различия структур данных в ИС. Система-медиатор может преобразовывать данные с выхода ИС «источника» и передавать их на вход ИС «получателя» в случае, когда структуры этих данных близки и недостаточность данных незначительна.
Если обе ИС не предоставляют функций по выгрузке и внесению данных, то интеграция возможно на уровне хранилищ данных на основе системы-медиатора. В этой ситуации увеличивается число ограничений, которые накладываются на ИС:
- система не должна иметь возможность изменять структуру хранилища данных;
- структура хранилищ данных должна быть четко описана в документации к ИС;
- должен быть предоставлен полный доступ в хранилищам данным для сторонних приложений (для системы-медиатора).
Примером интеграции является взаимодействие двух лабораторных ИС, каждая из которых настроена на оборудование производителя. Наиболее известные производители медицинского оборудования используют специализированный формат ЭКОМ для передачи данных во внешние ИС, позволяя передавать снимки или видео-исследования в другие ИС. Также возможно использование стандарта обмена, управления и интеграции электронной медицинской информации ИЬ7, который широко применяется в Европе и США. Стандарт создан для преодоления проблемы в МИС, связанной с разнородностью данных, а так же для устранения семантических несоответствия между системами.
Таким образом, решение проблемы интеграции информационных систем связано со сложной схемой преобразования данных, а также с трудоемкой организацией взаимодействия ИС. Предлагаемые в нашей работе решения по организации интеграции ИС на основе открытости исходного кода объединяемых систем выявляют достоинства и недостатки определенного вида взаимодействия.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта №12-07-31122\12.
ЛИТЕРАТУРА
1. Обзор интеллектуальных моделей и методов, применяемых в медицине / Антамо-шин А.Н., Большаков А.А., Казимирова Н.Е. / депонированная рукопись ВИНИТИ № 1625-В2006 27.12.2006.
2. Квятковский К.И., Квятковская И.Ю., Шуршев В.Ф. Интегрированные механизмы информационной поддержки принятия решений крупномасштабной территориально-распределенной экономической системы, // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2011. № 4 (50). Вып. 2. С.181-190.
3. Квятковская И.Ю. Методологические основы поддержки принятия управленческих решений в информационном пространстве регионального кластера / автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Астраханский государственный университет. Астрахань, 2009.
4. Г айрабекова Т.И., Квятковская И.Ю. Разработка информационно-аналитической системы управления региональным агропромышленным комплексом // Вестник компьютерных и информационных технологий: научно-технический и производственный журнал. №6(96). Москва: ООО «Издательский дом «Спектр», 2012. С.28-34.
5. Иринархов М.Г., Квятковский К.И. Устранение неопределенности в процессах интеграции неоднородных информационных систем // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2012. № 1. С. 118-123.
6. Добровольский А. Интеграция приложений: методы взаимодействия, топология, инструменты // http://www.osp.ru/os/2006/09/3776464
Квятковский Кирилл Игоревич -
аспирант кафедры «Информационные системы» Астраханского государственного технического университета
Кригер Лилия Сергеевна -
аспирант кафедры «Информационные системы» Астраханского государственного технического университета
Полумордвинова Анна Олеговна -
аспирант кафедры «Прикладная информатика в экономике» Астраханского государственного технического университета
Статья поступила в редакцию 10.02.12, принята к опубликованию 12.03.12
