CC BY
51
УДК 65.011.56
И. Ю. Квятковская
РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СОВМЕСТИМОСТИ И ИНТЕГРАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ ТРАНСПОРТНО-ЛОГИСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ В ЗОНЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ГРУЗОПЕРЕВАЛКИ
Введение
Законы развития современного экономического пространства диктуют новые способы конгломерации субъектов хозяйствования. Астраханский регион, расположенный в уникальной географической зоне, объединяющей все существующие виды транспорта, обладает потенциалом для создания промышленных групп, отраслевых альянсов, обеспечивающих технологический процесс грузоперевалки в зоне действия международного транспортного коридора «Север - Юг» на участке Астраханского транспортного узла. Решение вопросов информационного сопровождения перевозок в глобальных логистических системах осложняют: обособленность информационных источников; самостоятельность владельцев информации в выборе программных средств поддержки информационных процессов; конкуренция, затрудняющая создание совместных интерактивных сервисов. Отсутствие единого информационного поля препятствует созданию корпоративного знания, способствующего обмену новыми технологиями и идеями между его участниками. Таким образом, возникает проблема обеспечения информационного взаимодействия участников регионального транспортного комплекса в целях повышения эффективности управления существующими технологическими процессами. Актуальность представленной работы обусловлена необходимостью разработки управляющих информационных систем для организационно-технологических систем.
Целью исследований являлась разработка механизмов интероперабельности информационных ресурсов и систем в гетерогенной информационной среде транспортно-логистической системы, обеспечивающей поддержку технологического процесса грузоперевалки.
Постановка задачи
Решение подобной проблемы возможно представить следующей постановкой задачи:
1. Установление причин возникновения проблемы обеспечения интероперабельности существующих информационных систем, функционирующих вдоль технологического процесса.
2. Определение закономерностей, присущих данному процессу или системе, вызываемых как внутренними, так и внешними причинами.
3. Разработка мероприятий по совместимости информационных систем и ресурсов, взаимодействующих в зоне обеспечения сквозного технологического процесса.
4. Апробация результатов.
В качестве примера транспортно-логистической системы рассмотрим участок международного транспортного коридора «Север - Юг» в зоне действия Астраханского транспортного узла. Кроме предприятий, участвующих в процессе грузоперевалки, к основным субъектам, функционирующим в транспортном пространстве, относятся организации политической, финансовой, социальной инфраструктуры. По отводимым им функциям при организации общего взаимодействия субъектов транспортно-логистической системы они группируются следующим образом: законодательные и исполнительные органы Астраханского региона; государственные контролирующие органы (ГКО) - транспортная инспекция, таможенный комитет, налоговая служба, транспортная милиция и др.; организации экономической и социальной инфраструктуры (не влияющие на решения, принимаемые хозяйствующими субъектами); организации финансовой инфраструктуры (кредитные организации, страховые компании); предприятия - субъекты перевозок; поставщики услуг телекоммуникационной среды, в том числе провайдеры доступа в Интернет.
В ходе исследования были выявлены следующие особенности в возможности организации информационной интеграции информационных систем при обеспечении единого технологического процесса [1]:
Государственные (региональные) структуры:
- ориентация на использование технологий Microsoft (в рамках действующего договора между компанией Microsoft и Правительством Астраханской области);
- ограниченность в финансировании для создания местного координационного центра;
- отсутствие федеральных целевых программ, исполняемых в области, по развитию IT;
- ограничения по доступу в систему электронного документооборота;
- отсутствие региональной распределенной системы справочной, нормативной, правовой информации;
- неоднородность в развитии информационных ресурсов (ИР);
- отсутствие собственных информационных систем (ИС) и ИР в ряде государственных контролирующих органов;
- повышенные требования к информационной безопасности.
Финансовые структуры:
- незначительное количество банков, имеющих региональных учредителей, наличие большого количества филиалов центральных банков и, как правило, ориентация на программное обеспечение (ПП) и ИС центра;
- развитие локальных ИС в целях внутрибанковского обслуживания и учета;
- наличие единой идеологии SWIFT;
- мобильность операций безналичного обслуживания;
- отсутствие on-line сервисов мониторинга транзакций;
- консерватизм в создании интеграционных модулей с клиентами банка.
Железнодорожные перевозки (ОАО «Российские железные дороги»):
- использование платформы SAP R3, затрудняющей интеграцию с вневедомственными приложениями;
- распределенность;
- централизованная смена кодов;
- поддержка нескольких каналов для передачи информации.
Таможенный комитет:
- федеральный уровень IT-решений;
- наличие собственных каналов связи (оптоволоконные линии до всех пограничных постов Астраханской области);
- использование технологии, ускоряющей процессы электронного декларирования.
Транспортные, стивидорные, экспедиторские компании - участники процесса грузоперевозки:
- наличие собственных локальных ИС;
- слабая квалификация персонала, отвечающего за IT-обеспечение;
- стихийный характер развития ИР;
- конкуренция, ограничивающая горизонтальные взаимосвязи для перераспределения грузопотоков;
- значительные отличия в IT-структуре.
Для взаимодействия указанной группы пользователей необходимо технологическое обеспечение решения следующих задач [2, 3]:
- создание центра интеграции ИС путем создания новых метапроцессов на базе координационного центра;
- связывание существующих ИС с координационным центром в целях организации совместных сервисов, синхронизации работы приложений, передачи транзакций;
- связывание ИС внутри логистического процесса для передачи информации, сопровождающей грузопоток;
- связывание ИС с банковскими системами и финансовыми институтами для регулирования финансовых потоков.
Сложнее формализовать процессы связывания ИС участников процесса грузоперевалки с контрагентами, государственными контролирующими органами, решение которых актуально для организации сетевого взаимодействия, поскольку отсутствует структура взаимосвязи ИС. Не определена цель интеграции - это может быть количество информации, переданной вдоль
сквозного технологического процесса; это может быть общее количество систем одного типа, обеспечивающих кроссплатформенность; это может быть стоимость обеспечивающих технологий связывания и др.
Определим ряд причин, вызывающих семантическую неопределенность ИР и ИС. В информационном пространстве кластера используется множество тезаурусов Те? = {а, Р, у, ...}, каждый из которых отождествлен с системой понятий, характерных для различных предметных областей (ПрО): а(ПрО1), Р(ПрО2), ... . Определением объектов в информационном уровне является отображение сущности физического объекта ОЪ] посредством его представления в тезау-
Неопределенность в информационном представлении объекта как сущности вследствие следующих причин:
1. Наличие множества представлений объекта 0Ъ] в тезаурусах а, Р, у: а Ф Р Ф у:
\рЬ], а (ОЪ) а} рДОЪ] р} }oъj, у ,(ОЪ) у } причем 10Ъ]а и (0Ъ]в и (0Ъ] у Iе Рг(0Ъ]) - объе‘
динение этих представлений не всегда совпадает с проекцией истинных свойств физического объекта. Таким образом, возникает неопределенность вследствие искажения сущности объекта в различных тезаурусах, а сам объект для конечного пользователя представим в виде совокупности образов.
2. В процессе логистического обслуживания сквозного бизнес-процесса возникает цепочка информационного взаимодействия, передающая образ объекта от входа к выходу информационных систем с различным тезаурусом, вызывающая искажение исходной сущности, увеличивающееся на стыках бизнес-процессов:
2.1. В случае одностороннего обмена информацией:
Отсутствие информационного взаимодействия вызывает искажение в передаче информации от ИС с тезаурусом Р(ИС1) к другой ИС с тезаурусом у(ИС2), основанной на тезаурусе новой предметной области ПрО2.
Проблемы информационной интеграции или интероперабельности ИС имеют два аспекта: структурный и семантический. Структурный аспект означает возможность согласования модулей ИС, семантический - возможность установления соответствия между информационным представлением сущностей ИС. В настоящее время существуют четыре вида интеграции ИС [4-6], объединяющие эти аспекты: информационно-ориентированная, сервисно-ориентированная,
процессно-ориентированная, концептно-ориентированная интеграция.
Обозначим у(ИС1, ИС2) - операцию связывания двух ИС. Тогда:
— у1(ИС1, ИС2) - информационно-ориентированная интеграция, построенная на системе обмена информацией между двумя ИС после семантического выравнивания;
— у2(ИС1, ИС2) - сервисно-ориентированная интеграция, используемая для задач интеграции как информации, так и функций приложений с использованием существующих прикладных сервисов;
— у3(ИС1, ИС2) - процессно-ориентированная интеграция, предполагающая создание нового бизнес-процесса или метапроцесса для связывания приложений.
0] а, в - у(Пр(— ) ®0Ъ]а, в, у причем °)а,в * °)а, в, у .
2.2. В случае двустороннего обмена информацией между ИСі и ИС2:
у(ПрС>2) ® 0] а, р,, - 5(ИС2) ®0Ъ]а, в, у, 5 '
— у3(ИСь ИС2) - концептно-ориентированная интеграция, предполагающая создание единой метаметамодели, интегрирующей понятия предметной области (концепция MDA).
При информационно-ориентированной интеграции для передачи информации необходимо получить общее унифицированное описание данных Data для представления в обеих ИС: Data = у:(ИС:, ИС2): Data^Hci) = Data^^y
Продуктом сервисно-ориентированной интеграции является связывающий интерфейс, объединяющий сервисы и информацию ИС: Interface = у2(ИСь ИС2).
В результате сервисно-ориентированной интеграции появляется новый бизнес-процесс, координирующий работу обеих ИС: Proc = у3(ИСь ИС2).
В результате концептно-ориентированной интеграции появляется обобщенная модель метаданных ПрО, обеспечивающая поиск компонент в разных ИС: MetaModel = у4(ИСь ИС2, ..., ИСЬ).
Опишем внутренний механизм интеграции ИС и возникающие при этом проблемы. Информационное представление объекта (Obj декомпозируется на множество атрибутов
Atr = {Atr}, j = 1, MA, среди которых могут быть различимы следующие подмножества атрибутов:
— подмножество идентификационных атрибутов IAtr: IAtr с Atr;
— подмножество функциональных (процессных) атрибутов FAtr: FAtr с Atr;
— подмножество специальных атрибутов, необходимых для описания информационных объектов (ИО), Satr: SAtr с Atr, Satr = Atr \ Iatr \ Fatr.
Описание ИО с подобным набором атрибутов существенно влияет на организацию информационного взаимодействия ИС кластера. Возникают следующие возможные ситуации.
1. Полная интеграция ИС, возникающая для однородных ИС одного контура. Достигается в случаях, когда множества идентификационных и функциональных атрибутов равны, подмножества специальных атрибутов могут отличаться друг от друга:
2. Частичная интеграция ИС, возникающая вследствие неоднородности представления ИО в тезаурусах ИС, на основе следующих свойств подмножеств атрибутов:
- возможность идентификации одинаковых объектов в ИС, поскольку подмножества идентификационных атрибутов частично совпадают (пересекаются);
- отличаются друг от друга множества идентификационных и процессных атрибутов.
3a^Cj) & р(ИС2): a = {IAtrx, FAtrl, SAtrl}, p = {IAtr2, FAtr2, SAtr2}, (IAA t1 = IA tr2) & (FA tr1 = FA tr2) & & (SAtrx Ф SAAt2 v SAAtx = SAtr2 v SAAt с SAtr2 v SAtr2 с SAtrl),
тогда
°) a —(И-)
-И—)
в ^ (Mj)a = (Mj)
3a^Q) & р(ИС2): a = {IAtr1, FAtr1, SAtr1}, p = {IAtr2, FAtr2, SAtr2 }, (IAAtx n IAtr2 Ф 0)&
((FAtr1 Ф FAAt2 )v (FAAtx = FAtr2) v (FAAt с FAtr2 )v (FAtr2 с FAtrx)) & & ((SAfrj Ф SAAt2) v (SAAtx = SAtr2) v (SAAt с SAtr2)v (SAtr2 с SAtrx)),
тогда
3. Частичная интеграция гетерогенных ИС, когда подмножество функциональных и специальных атрибутов одной ИС совпадает с подмножеством идентификационных атрибутов второй ИС.
Для обеспечения семантической интеграции необходимо провести анализ атрибутов существующих ИС, по результатам которого составить семантическую сеть, формализующую знания о предметной области - тезаурусе ИС. На этапе анализа ИС в целях определения подмножеств атрибутов объявленных типов возможно использовать инструментальные средства редактирования онтологий, в частности операцию выравнивания, которая позволяет сравнить слоты онтологий (атрибуты ИС), объединить одинаковые, найти отличия и т. д. В этом случае возможно использование объектно-ориентированной модели знаний стандарта MDA (Model Driven Architecture), один из концептуальных уровней которой позволяет формализовать метаметамодель, управляющую выравниванием онтологий двух ИС.
Для поиска управленческих решений по определению потенциальной возможности интеграции предлагается использование экспертных систем. В этом случае возможно применение продукционных правил. Пример продукционных правил для определения ситуации «Возможность полной интеграции» выглядит так:
Сложнее формализовать процессы связывания ИС участников процесса грузоперевалки с контрагентами, государственными контролирующими органами, решение которых актуально для организации сетевого взаимодействия. Это обусловлено следующими причинами: отсутствует структура взаимосвязи ИС; не определена цель интеграции - это может быть количество информации, переданной вдоль сквозного технологического процесса; это может быть общее количество систем одного типа, обеспечивающих кроссплатформенность; это может быть стоимость обеспечивающих технологий связывания и др.
Введем множество методов, алгоритмов, приемов управления Met = {Met1, Met2, ..., MetR}, включающих в себя приемы интеграции данных и паттерны интеграции ИС, описывающие проблему и ее решение:
- для семантической интеграции ИС это Met1 = «Обмен файлами», Met2 = «Единая база данных (БД)», Met3 = «Удаленный вызов процедур», Met4 = «Асинхронный обмен сообщениями»;
- для структурной интеграции ИС это Met5 = «Трансмиссионный способ (точка в точку)» и Met6 = «Hub and spoke» (хаб и спицы), Met7 = «Смешанный способ»;
- для интеграции данных это Met8 = «Федерализация», Met9 = «Консолидация», Met 10 = «Распространение» и Met11 = «Гибридный подход».
В качестве управляющих воздействий агента предлагаются комплексные решения по интеграции систем, сочетающие в себе для каждого отдельного случая совокупность методов управления Met, приводящие к созданию новых бизнес-процессов или реинжинирингу существующих, повышающих эффективность сетевого взаимодействия. В качестве примера рассмотрим технологический процесс «Импорт груза». Вдоль него организован бизнес-процесс документооборота, в котором действуют различные объекты внешней и внутренней среды и посредник между ними - судовой агент.
$а(ИС1)& р(ИС2): а = {Мщ, FAtr1, SAtrl}, b = {IAtr2, FAtr2, SAtr2 }, (FAtrl u FAtrl с IAtr2) v (FAtr2 u SAtr2 с IAtrl),
тогда
{ЕСЛИ (IAAt= IAtr2 )
И
(FAtrl = FAtr2 )
ТО «Возможна полная семантическая интеграция ИС1 и ИС2»}.
Технологическая схема процесса «Импорт груза» работы агента следующая.
1. По электронной почте капитан судна сообщает агенту об ориентировочном времени прибытия или передает информацию на морской буй. Агент может параллельно запросить диспетчера Морской администрации порта (МАП) о планируемом прибытии судна (рис. 1).
Судно
АГЕНТ
МАП
Морской
буй
Пограничники
Ориентировочное время прибытия ентир (
Ориентировочное время прибытия
Запрос о планируемом прибытии судна
Уведомление о сборе комиссии Уведомление о пересечении границы
Уведомление о сборе комиссии
Уведомление о сборе комиссии
Акт осмотра судна
ОтмеГка о закрытии границы Пакет документов і
Разрешение на разгрузку
Акт приема груза
Ж
Санитарная
инспекция
Склад
Грузоотправите ль
<
Таймшип
Пакет документов
Документ, і подтверждающий оплату перевозки
Разрешение на разгрузку
-*п
Рис. 1. Технологическая схема информационных потоков при осуществлении судовым агентом режима «Импорт»
2. Агент передает информацию диспетчеру МАП об ожидаемом прибытии судна и запрашивает лоцмана для проводки судна.
3. За сутки до прихода судна в порт агентом в МАП передается заполненная заявка, в которой указываются: реквизиты судна, характеристики груза и экипажа, предполагаемое время работы комиссии ГКО, необходимость в лоцманской проводке и включение в состав ледового каравана. На морской буй передается также время посадки лоцмана. На заявке должна присутствовать обязательная отметка об оплате портовых сборов. Для входа судна в Астраханский порт должны быть уплачены три сбора до или после прибытия, когда по факту прибытия судна выставляется счет.
3. Морская администрация порта включает заявку в график и определяет план выполнения графика и время работы комиссии по каждой заявке. Агент организует доставку на судно комиссии ГКО, предварительно оповещенной заявками. Таможенная служба получает уведомление о пересечении границы.
4. Комиссия работает на судне, после чего составляется акт.
5. По желанию грузовладельца груз выгружается в одном из определенных мест разгрузки. Агент предоставляет документы на склад для подготовки к выгрузке с отметкой таможни о прибытии груза. После выгрузки подаются документы - акт приема выгруженного груза и таймшип, подписанный на складе, об отсутствии претензий к грузу.
6. После оформления таможенными представителями груза на склад временного хранения, судовой агент передает документы в представительство грузоотправителя. Грузовладелец оплачивает стоимость перевозки, рассчитывается с агентом и связывается с агентирующей фирмой для продолжения перевалки.
Анализ информационных потоков показывает, что происходит обмен информацией в рамках корпоративной среды МАП, между ИС различных предметных областей, между ИС ГКО. Предлагаемый реинжиниринг проблемы с набором управляющих воздействий по созданию новых ИР и интеграции существующих ИС указан в таблице и на рис. 2.
Интеграция участников бизнес-процесса
Источник—получатель Вид информации «Как будет» Прием управления Тип интеграции
Судно - агент Сообщение о прибытии судна Файл МеЬ VI
Агент - МАП - агент Сообщение о прибытии Сообщение 1 МеЇ4 V2
Агент - МАП Сообщение о прибытии Через удаленный веб-интерфейс МеЇ4 V2
Агент - МАП Запрос лоцмана Вызов удаленной процедуры через веб-интерфейс2 Меtз V4
МАП - Агент Ответ на запрос лоцмана Файл МеЬ VI
Агент - МАП Заявка Вызов удаленной процедуры через веб-интерфейс3 Меtз V4
Бухгалтерия МАП -АРМ диспетчера МАП Запрос в банк Запрос через систему интернет-банкинг Меt4 V2
Отметка об оплате портовых сборов (оплата до прибытия судна) Передача данных из бухгалтерской информационной системы МеЬ VI
МАП - морской буй Время посадки лоцмана на судно Файл МеЬ VI
МАП - МАП Обработка заявки, планирование и мониторинг выполнения Файл4 Внутренняя интеграция с ИС управления проектами
Агент - ГКО (таможня, пограничники, санитарная инспекция) Оповещение о работе комиссии ГКО Вызов удаленной процедуры через веб-интерфейс5, 6 Меtз V4
Агент - склады Запрос на размещение груза Вызов удаленной процедуры через веб-интерфейс5 Меtз V4
МАП - агент Счет за работу комиссии Из бухгалтерской информационной системы МАП Внутренняя интеграция ИС МАП
Примечание: 1 - требуется создание ИР МАП, в режиме реального времени обновляющего информацию о прибывающих судах, элементом ИР является БД «Суда»; 2 - требуется создание в МАП БД «Агенты» с идентификацией доступа через электронно-цифровую подпись (ЭЦП) и БД «Лоцманы»; 3 - требуется создание в МАП БД «Заявки на работу комиссии ГКО»; 4 - требуется создание ИР МАП, в режиме реального времени обновляющего БД «Заявки» с приоритетами обслуживания; 5 - требуется создание в органах ГКО ИР с онлайн-интерфейсом «Подача заявки на работу комиссии», опирающуюся на БД «Агенты», «Заявки», «Сотрудники», механизмы идентификации ЭЦП агента; 6 - требуется создание единой БД для ГК и МАП «Агенты», «Заявки», «Суда» по типу интеграции у1, методы Ме^, Met6, Меt10.
Ветеринарный
контроль
ж.
Таможенная" \ служба
Фитоконтроль
Рис. 2. Интеграция ИС
Заключение
Обеспечение семантической операбельности группы информационных систем, взаимодействующих в пределах одного технологического процесса, является проблемой, решение которой возможно лишь при комплексном участии владельцев информационных ресурсов. Существующие современные паттерны интеграции позволяют эффективно решать подобные задачи, без «революционного» смещения существующих информационных систем и внедрения принципиально новой информационной системы ERP класса.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Квятковская И. Ю. Система управления региональным транспортным кластером // Датчики и системы. - 2009. - № 5. - С. 7-11.
2. Квятковская И. Ю., Френкель М. Б. Обеспечение корпоративного взаимодействия субъектов распределенной информационной системы управления транспортными перевозками // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. - 2005. - № 2 (25). - С. 21-22.
3. Квятковская И. Ю., Френкель М. Б. Формирование информационно-коммуникационной структуры регионального транспортного кластера: моногр. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2007. - 124 с.
4. Галкин Г. Мифы и парадигмы интеграции приложений [Электронный ресурс] // Intelligent Enterprise. -2004. - № 12-13 / http://www.iemag.ru/analitics/detail.php?ID=16050.
5. Добровольский А. Интеграция приложений: методы взаимодействия, топология, инструменты [Электронный ресурс] // http://www.osp.ru/os/2006/09/3776464.
6. Hohpe G., Woolf B. Enterprise Integration Patterns: Designing, Building, and Deploying Messaging Solutions. Addison-Wesley, 2004.
Статья поступила в редакцию 13.10.2009
WORKING OUT THE METHODS TO ENSURE COMPATIBILITY AND INTEGRATION OF ELEMENTS OF TRANSPORT-LOGISTICAL SYSTEMS IN THE ZONE OF TECHNOLOGICAL PROCESS OF CARGO TRANSPORTATION
I. Yu. Kvyatkovskaya
Mechanisms of formation of interoperability of information systems cooperating in the zone of ensuring of technological process of cargo transportation are offered in the paper. Characteristics and features of subjects of the interaction -participants of transport operations, state supervising bodies, and bank structures are considered. Management techniques ensuring information interaction are developed. The example of the organization of information interaction of participants of the technological scheme " Cargo Import" is shown.
Key words: transport-logistical system, technological process, interoperability.
