Создание системы заказа и бронирования авиабилетов нового поколения Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

2006

НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Прикладная математика. Информатика

№ 105

УДК 681.324

СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ ЗАКАЗА И БРОНИРОВАНИЯ АВИАБИЛЕТОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

В.В. БЫКОВ, В.И. КОТИКОВ

Статья представлена доктором технических наук, профессором Кринициным В. В.

В статье рассматриваются аппаратные и программные подходы и решения по созданию многоуровневой системы заказа и бронирования авиабилетов с использованием сети Интернет, позволяющей связать воедино противоречивые интересы авиаперевозчиков и авиапассажиров, и тем самым повысить эффективность ее работы. Большим достоинством создаваемой системы нового поколения является реализация адаптивного режима работы, обеспечивающего формирование статистических данных спроса на предлагаемые авиаперевозчиками услуги, и разработка на их основе управленческих решений по повышению эффективности использования авиапарка авиакомпаний, работающих как на внутренних, так и на зарубежных рейсах.

Развитие Интернета открыло новые возможности в использовании информационных технологий в различных сферах человеческой деятельности. Сегодня наблюдаются беспрецендент-ные темпы роста рынка интернет-рекламы, числа зарегистрированных доменов и, конечно, доходов интернет-компаний и, самое главное, количества зарегистрированных пользователей в Интернет-сети. Только в российском сегменте Рунета насчитывается сегодня около 14 млн. пользователей [1], что говорит о массовом его использовании в практической сфере. Особенно это проявилось в оказании услуг населению и, в частности, в сфере транспортных авиаперевозок. С 2007 года зарубежные авиакомпании переходят к такому виду обслуживания, как обеспечение авиапассажиров электронными билетами [2-3]. В нашей стране активно ведутся научные исследования и создаются новые технологии по бронированию и заказу авиабилетов, основанных на архитектуре «клиент-сервер» [4-5]. При этом основное внимание разработчиков направлено на решение внутрисистемных задач и практически не затрагиваются вопросы взаимодействия авиаперевозчиков и авиапассажиров, основанные на использовании такой современной инфраструктуры, как Интернет. Целью данной статьи является обсуждение вопросов, связанных с построением модулей единой системы заказа и бронирования (СЗБ) авиабилетов нового поколения на основе разработанной авторами концепции и ее сущностной модели [6-7,10].

1. Структура построения интеллектуализированной СЗБ авиабилетов

Систему заказа и бронирования авиабилетов нового поколения можно отнести к интеллек-туализированным системам специального назначения, которая не только исполняет заданные программно-аппаратным комплексом задачи, но, что не менее важно, на основе заложенных в ней алгоритмов работы генерирует и исполняет процедуры решения новых задач. Такую технологию (рис. 1) чаще всего называют технологией инженерии знаний [8].

Для реализации подобных систем необходимо, чтобы такая система располагала соответствующими математическими, алгоритмическими, программными и инструментальными средствами. Интеллектуализированная СЗБ должна обладать способностью принимать решения в условиях: ограниченной информации; многомерного пространства входных сигналов запросов; динамических и эволюционизирующих фактов, влияющих на решение задачи; формализации и представления интеллектуальной информации; адаптации.

Технология применения создаваемой интеллектуализированой системы заказа и бронирования авиабилетов заключается в следующем. Разработчик (рис. 1) на основе технического задания создает знания, выражаемые в виде интеллектуальной информации, включающей опре-

деленные правила и данные, описывающие рассматриваемую задачу заказа и бронирования авиабилетов, основанную на использовании Интернета. На основании сформированных знаний, заданий, которые могут поступать от пользователей (заданной цели), и исходных данных, закладываемых в систему, метапроцедуры разрабатываемой системы генерируют и исполняют процедуру решения для конкретной задачи. Таким образом, интеллектуализированная система заказа и бронирования авиабилетов (рис. 1) является многофункциональной динамической системой, которая должна обеспечивать получение эффективных решений при реализации различных задач, связанных с запросами пользователей и исходными данными, поступающими от авиакомпаний. Важнейшим элементом такой системы является база данных и структура ее построения.

Разработчик системы заказа и бронирования авиабилетов

і

Интеллектуальная информация, описывающая рассматриваемую предметную область

і

Метапроцедуры создаваемо!/ интеллектуализированной системы

Исходные

данные

Рис. 1. Структурная схема построения интеллектуализированной системы заказа и бронирования авиабилетов

2. Выбор модели построения базы данных СЗБ авиабилетов

При построении различных баз данных широко используются четыре типа моделей: иерархическая, сетевая, объектно-ориентированная и реляционная [9]. Иерархическая структура построения данных удобна для работы с иерархически упорядоченной информацией, но оказывается слишком громоздкой при оперировании данными со сложными логическими связями, которые характерны для систем заказа и бронирования авиабилетов. В сетевой модели данные организуются в виде произвольных графов. Большим ее недостатком является жесткость структуры и высокая сложность организации, что препятствует ее использованию при построении базы данных СЗБ авиабилетов. Реляционная модель базы данных представляет собой совокупность таблиц, связанных определенными отношениями. Ее достоинством является определенная простота, гибкость структуры и удобство при реализации, но при наличии сложных логических связей оказывается достаточно сложной. В объектно-ориентированной модели отдельные записи базы данных представляются в виде объектов. Она сочетает особенности сетевой и реляци-

онной моделей и чаще всего используется при создании крупных БД со сложными структурами данных.

Сравнительный анализ указанных моделей показал, что по совокупности решаемых СЗБ задач (рис.1) ни одна из рассмотренных моделей не может быть использована при создании БД СЗБ в чистом виде. Наиболее полно рассматриваемой задаче отвечает смешанная модель, включающая как реляционную, так и объектно-ориентированную модели. Несмотря на существенную разницу в принципах и системе понятий в методе выбора подхода к совместному функционированию, между ними нет прямого противоречия. В соответствии с выбранным подходом к проектированию БД объектно-ориентированная часть базы данных (рис. 2) выполняет роль шлюза между внешними входными данными, которые поступают в виде объектов, и внутренней организацией хранимых данных, созданной по принципу реляционного проектирования.

1

Модуль хранения входных объектов данных

Преобразователь объектноориентированных данных в реляционный вид хранения информации

Модуль хранения реляционных данных

Входной поток информации

Выходной поток информации

Рис. 2. Структурная схема связей входных и выходных потоков информации

в системе ЗБР авиабилетов

Такое построение БД обеспечивает быструю обработку входных данных относительно реляционного разбиения таблиц, так как в объектно-ориентированной таблице будет храниться

Т00 записей, что существенно меньше Тг записей в таблицах фактов реляционного метода. Для

определения количества Т00 записей введем следующие обозначения:

И'ку - число рейсов I авиакомпании у самолетом за период к,

где г = 1,К; N - количество авиакомпаний;

у = 1,М; М - количество самолетов в авиакомпании.

Тогда в объектно-ориентированной таблице кортежей будет столько, сколько рейсов выполняют все авиакомпании за определенный период

M N

)к

Too = Ц (1)

j=1 i=1

В таблице фактов реляционной базы должна храниться информация обо всех полетах самолетов авиакомпаний. В этом случае общее количество кортежей будет равно:

M

К = I Z„‘j, (2)

j=1

где Zт* - количество полетов j самолета и оно будет равно

Zmk, = I Pк , (3)

l =1

где Pi j - количество полетов т рейсом j самолета за период к; т = 1, Vjk ; Vjk - количество рейсов j самолета,

N

Vк = I Rkj. (4)

i=1

(Последняя запись справедлива, если не учитывать время, затрачиваемое на соединение таблиц в реляционном методе).

Сравнение выражений (1) и (2) по количеству записей показывает, что сделанный выше вывод о количестве записей в двух таблицах оказывается справедливым.

Следующим этапом в проектировании БД являлось определение функциональных составляющих программных объектов для обеспечения операций манипулирования над данными и структурами, их описывающими.

Поэтому, согласно принятому представлению объектов системы посредством программных объектов, были определены публичные методы (методы добавления, модификации и поиска информации). А также определен поисковый образ запросов пользователей СЗБ авиабилетов. Так в основе метода поиска, определенного в модулях системы, лежит логическое выражение, сформулированное на языке предикатов первого порядка:

ON = (3x1, x2..., xN)($S)(S e O _ table) a x1 = s.cityout a x2 = s.cityin... a xN = s.price a

5 V /

x1 = c1 a x2 = c2 a ... a xN = Cn

где х1, х2 , ..., хN- переменные;

с1 ,с2,... eN - константы - передаваемые условия на значения;

ON - N-е множество кортежей объекта модуля системы.

Этот же запрос на языке SQL выглядит следующим образом:

Select cityout, cityin, ... , price from O_table where cityout=c1 and cityin =c2 (6)

and ... price=cN

где O_table - представление таблиц, хранящее информацию об объектах О;

Cityout,cityin.. - город вылета, город прилета,.;

C1,C2,..,CN - параметры метода поиска.

В соответствии с выбранным размерностным проектированием были созданы тематические реляционные и объектно-ориентированные модули БД СЗБ авиабилетов, представленные на рис. 3.

Эти модули включают в себя:

• «рейсы\билеты»- реляционные таблицы для хранения существующих билетов (таблица фактов: place_profile);

• «тарифы» - реляционные таблицы для хранения тарифов на рейсы и правила их формирования (таблица фактов: 1апГ_ргоШе);

• «профили пользователи» - реляционные таблицы для хранения информации о пользователях системы (таблицы фактов: шег_ргоШе, ау1кошр_ргоШе);

• «бронирование (РКК)» - реляционные таблицы для хранения временных изменений, происходящих с билетами (бронирование) (таблица фактов: РКК_ргоШе);

• «электронный билет» - это центральные реляционные таблицы фактов, хранящие в себе все данные о купленном билете и покупателе (таблица фактов: Бйске1:_ргоШе);

• «словари» - реляционные таблицы для хранения терминологии и шлюзовых имен для связи с альтернативными системами;

• «расписание» - объектно-ориентированная таблица для хранения входных данных расписания авиакомпаний.

place_profile 1

arnvejd

user_use

user_status

statuskod

reasonkod

condition

classkod

prn_profile1

arrive_id

time_limit

comment

eticket_profile 1

_ PK

arrive_id FK3 placejd

eticket_status eticket_email_status

tarif_profile1

from_to_id

t_begin

t_base_id

currency

discounts

trans_type

Блок

«Расписание»

Id Объект Тип Date _b Date e Объект 1 Тип Class Объект 1

Date_err 1 Объект feding Объект L

T_caterring char

Блок

«Словари»

Рис. 3. Схема модулей смешанной модели БД СЗБ авиабилетов

На основе смешанной модели БД были созданы основные и вспомогательные объекты БД системы, определены реляционные и объектно-ориентированные отношения и связи между ними для сохранения объектов системы и их значений, а также программные компоненты для связи между ними в реляционной СУБД. Построенная смешанная модель позволила разработать практические примеры запросов для организации методов поиска и формирования вспомогательных объектов системы и приступить к формированию клиентского и промежуточного уровней СЗБ авиабилетов.

3. Создание клиентского и промежуточных уровней СЗБ авиабилетов

По сравнению с существующими системами заказа и бронирования авиабилетов класса «Сирена», работающих в собственной распределенной сети со своими хостами и оконечными

рабочими станциями, разрабатываемая СЗБ авиабилетов должна уже использовать ресурсы Интернет-сети, к которой подключены непосредственно рабочие станции пользователей, как ее непосредственные абоненты, так и авиакомпании, представляющие свои услуги этим абонентам. В этом случае систему заказа и бронирования авиабилетов можно рассматривать как интегрированную структуру трехуровневых архитектур: авиакомпания - сервер ^еЬсервер) -СУБД; клиент - webсервер - СУБД. Такая организация позволяет более рационально организовать информационные потоки между всеми структурными элементами СЗБ авиабилетов.

При такой реализации системы интегрированная база данных находится на отдельном сервере, на котором обеспечиваются ведение и администрирование общих данных для всех приложений. На промежуточном архитектурном уровне «клиент-сервер» располагаются отдельные серверы, которые должны обеспечивать связи с СУБД и применение бизнес-правил к входным и выходным потокам информации. Основной целью такого технологического решения является всемерное снижение требований к рабочим станциям клиентов, чтобы в идеале разрабатываемой системой заказа и бронирования авиабилетов мог воспользоваться обладатель любого ПК, который имеет выход в сеть Интернет. С этой целью значительная часть программных ресурсов клиента переносится на промежуточный уровень - сервер приложений (рис. 4).

Для реализации трехзвенной архитектуры взаимосвязей: авиакомпания-промежуточный уровень-сервер СУБД, система управления базами данных была реализована с использованием технологии СогЬа. На основе принятых решений был создан апробационный специализированный комплекс «Администратор», позволяющий авиакомпании в режиме реального времени управлять расписанием полетов, словарями данных, вести внутренний учет электронного билетооборота и обработку статистической информации о продажах. Рабочая страница разработанного комплекса представлена на рис. 5.

Клиент

Запрос пользователя системы сформированный с помощью интерфейса клиентского приложения

1^ Применение синтаксических правил ^ ~ Применение бизнес правил

Применение фильтров и шаблонов для формирования вета пользователю

Поиск подходящих объектов БД для формирования ответа на основе анализа запроса ^ ~ Формирование запроса к выбранному объекту СУБД

Сервера промежуточного уровня

Рис. 4. Структура построения промежуточного уровня - сервера приложений СЗБ авиабилетов

Рис. 5. Страница разработанного специализированного комплекса «Администратор»

Разработанный комплекс позволяет работать как в сети Интернет, так и в системах связи, которые применяют системы класса «Сирена». Клиент приложения связывается с сервером и, в зависимости от прав, полученных после идентификации, способен управлять данными или бизнес-правилами, реализованными на сервере. Одновременно он позволяет выбрать отчетный бланк соответствующего стандарта (рис. 6) и разместить на нем 25 отобранных полей электронного билета для формирования документа строгой отчетности.

щ. адь- ft) © 1 AUDI 1 COUPON 0

В*"“ HlMmNiiui - д Тії итп л (гпил uv n - г )

£JR~> 'О СО л СО GOOU<

(Гг)

(Ф (Я!) <Т*) Г ©

<П) 1 О ООО 42000000011 О

©

Рис. 6. Отметки заполняемых полей электронного билета авиапассажира

В соответствии с разработанной концепцией построения новых классов СЗБ авиабилетов [7] и выдвинутыми требованиями к системе все пользователи Интернета могут стать клиентами системы, а это более 14 млн. пользователей. Это открывает большие перспективы по использованию создаваемой СЗБ авиабилетов. С этой целью промежуточный уровень был реализован в рамках web-технологий с использованием языка PHP и Java, которые позволяют осуществлять непосредственный контроль, имея доступ к информационным ресурсам через сайт системы.

Архитектура промежуточного уровня СЗБ как многозвенная система построена в соответствии с формированием единого содержимого, управляющей логики и представления данных. При этом решается задача минимизации процессов взаимодействия между ними. Поставленная архитектура реализована путем доступа к данным и логике приложения в различных классах.

Ниже приведен перечень классов, реализующих доступ к данным и логику приложения (рис. 7):

• User - класс, моделирующий пользователя. Он сохраняет все атрибуты пользователя и реализует логику бронирования;

• Address - класс, сохраняющий адрес;

• CreditCard - класс, сохраняющий данные кредитных карт;

• UserFactory - класс, реализующий функции по созданию новых пользователей;

• Ticket - класс, моделирующий билет;

• Place - класс, сохраняющие данные о месте.;

• Tarif - класс, сохраняющий данные о тарифе;

• TarifFactory - класс, моделирующий тариф;

• Ticketing - класс, содержащий логику для получения/поиска рейсов/билетов;

• Transaction - класс, хранящий детали операций пользователя;

• UserStorage - класс, реализующий операцию сохранения для объекта User;

• ETicket - класс, сохраняющий данные о электронном билете;

• ETicketFactory - класс, моделирующий электронный билет.

Рис. 7. Объектная модель промежуточного уровня СЗБ в символах UML

В соответствии с разработанной концепцией построения новых классов СЗБ авиабилетов [7] и выдвинутыми требованиями к системе все клиенты Интернета могут стать клиентами системы, а это более 14 млн. пользователей. Это открывает большие перспективы по использованию создаваемой СЗБ авиабилетов. С этой целью уровень авиакомпании был реализован в рамках web-технологий с использованием языка PHP, которые позволяют осуществлять непосредственный контроль, имея доступ к информационным ресурсам через сайт системы.

Для решения этой задачи и обеспечения доступа клиентов к СЗБ авиабилетов было разработано программное обеспечение, позволяющее после их регистрации непосредственно на своем компьютере провести поиск необходимого рейса, выбрать кресло в салоне самолета (рис. 8) и сформировать свой собственный электронный билет.

Рис. 8. Страница сайта СЗБ авиабилетов - виртуальный салон самолета, доступный пользователю для выбора кресла

4. Выводы

Создание нового класса систем заказа и бронирования авиабилетов возможно при использовании смешанной модели построения базы данных, трехуровневой архитектуры и адаптивного режима работы всей системы. В этом случае снижаются требования к рабочим станциям клиентов и обеспечивается высокая оперативность в изменении исходных данных, поступающих от авиакомпаний. Разработанное программное обеспечение обеспечивает работу всей системы в реальном режиме времени и формирует статистические данные о востребованности

авиабилетов, что позволяет разрабатывать эффективные управленческие решения по использования парка самолетов различными авиакомпаниями.

ЛИТЕРАТУРА

1. Рейман Л. Д. Современное образование. Информационное общество // Информационно-коммуникационные технологии в образовании, № 4, 2005.

2. Авиабилеты будут электронными // Воздушный флот, №11/43, 2004.

3. Дрозд Е., Могилин В. Электронный билет: Работа началась // Гражданская авиация, №8, 2005.

4. Структура современной сети передачи данных. http://www.sirena.ru/struct.htm; Информационные услуги и системы для гражданской авиации. http://www.sirena2000.ru Мгепа/аЬо^.Мт1.

5. Костромина Е. В. Авиатранспортный маркетинг. - М.: АвиаБизнес, 2003.

6. Быков В.В. Разработка системы бронирования и заказа билетов нового поколения. // Авиация и космонавтика. Тезисы докладов 2004. - М.: МАИ 2004.

7. Быков В.В., Котиков В.И., Криницин В.В. Построение адаптивной системы заказа и бронирования авиабилетов в распределенных сетях. // Научный Вестник МГТУГА, серия Информатика. Прикладная математика, № 92, 2005.

8. Гаскаров Д.В. Интеллектуальные информационные системы. Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 2003.

9. Глушаков С.В., Ломотько Д.В. Базы данных: Учебный курс. - М.: ООО «Издательство АСТ», 2000.

10. Быков В.В. Программно-аппаратный комплекс для построения нового класса систем заказа и бронирования авиабилетов // Труды международного форума по проблемам науки, техники образования. Т. 3. - М., 2005.

С. 17-19

DEVELOPMENT OF THE NEW AGE SYSTEM FOR AIRLINE ETICKETS BOOKING

Bykov V. V., Kotikov V. I.

This article examines hardware and software-based solutions for creating a multilevel airlines ticket reservation and purchasing system using the Internet. This will simplify locating and regulating conflicts of interests for passengers and carriers while increasing work efficiancy. This new generation of systems has great advantages in regards to adaption, because it offers cross referencing of statistical information about the demands for services offered by carriers. Judging by this information airline administrations can easily and competently make decisions that will streamline the effectivness of airliner use on domestic and international flights alike.

Сведения об авторах

Быков Виктор Владимирович, 1980 г.р., окончил МГТУ ГА (2002) ведущий программист ИВЦ МГТУ ГА, автор 3 научных работ, область научных интересов - информационные системы и технологии.

Котиков Вячеслав Иванович, 1941 г.р., окончил МЭИС (1967), член-корреспондент Международной академии информатизации, кандидат технических наук, профессор МГТУ ГА, заместитель начальника ИВЦ, автор более 60 научных работ, область научных интересов - электронные информотеки и информационные интеллектуальные системы и технологии.