СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ ЕДИНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ПРОСТРАНСТВА И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2018 года по МПК G06F17/40 

Изобретение относится к области информационных технологий, в частности, к средствам сбора, обработки и распределения данных и информации и может быть использовано для построения единого информационного пространства корпоративной структуры выпускающей высокотехнологичные изделия, например в ракетно-космической отрасли.

Известен «Способ построения единого информационного пространства для практического врача» (Патент РФ №2299470, М.кл. G06Q 50/00, G06 F17/30, G06 F17/40, опубл. 20.05.2007 г.), при котором создают базы медицинских данных на основе историй болезни и постоянно пополняют их в процессе информационной поддержки практических врачей; выявляют информативные показатели состояния здоровья пациентов на основе анализа высококвалифицированными специалистами историй болезни, сохраненных в базах медицинских данных; формируют по выявленным информативным показателям решающие правила, представляющие собой модели причинно-следственных связей во времени между данными медицинских и биологических исследований и объективного осмотра пациентов и биологическим возрастом пациентов, состоянием здоровья пациентов, прогнозом предполагаемых у пациентов заболеваний или патологических процессов, клиническим диагнозом имеющихся у пациентов заболеваний; оснащают клиентские узлы практических врачей программными средствами, обеспечивающими применение сформированных решающих правил для информационной поддержки врачей, вводят на конкретном клиентском узле данные анамнеза пациента и результаты его медицинских и биологических исследований и объективного осмотра, применяют в клиентском узле соответствующие решающие правила, чтобы на основе введенных данных установить биологический возраст пациента, оценить состояние здоровья пациента с учетом установленного его биологического возраста по трем группам: здоров, относится к группе риска и болен; спрогнозировать при отнесении пациента к группе риска течение заболевания или патологического процесса как на ранних сроках заболевания, так при уже развившейся патологии, поставить при отнесении пациента к группе «болен» клинический диагноз с учетом характера и степени тяжести изменений в основных системах жизнеобеспечения, индивидуальных особенностей организма и конституционного фактора пациента.

Данный способ направлен на повышение точности диагностики путем реализации возможностей единого информационного пространства, включающего имеющуюся информацию по историям болезней, данных медицинских и биологических исследований, данных объективного осмотра пациентов, т.е. накопленных данных показателей здоровья пациентов, на основании которых делается вывод о состоянии здоровья пациента и рекомендации по его лечению.

При этом используется программное обеспечение, дающее возможность передачи этой информации на удаленные клиентские узлы.

Таким образом, данный способ позволяет установить клинический диагноз на основе имеющихся известных данных с использованием обычно применяемых методов лечения тех или иных заболеваний.

В то же время в способе не предусмотрена возможность внесения изменений в решающие правила самим лечащим врачом при анализе заболеваний и подготовке рекомендаций для лечения, что ограничивает его возможности.

Кроме того, в способе вся собранная информация передается в центр для ее анализа, откуда уже подготовленная после анализа передается в виде рекомендаций на клиентские узлы, что не обеспечивает возможности равноправного и независимого использования имеющейся информации различными пользователями.

Известна также «Автоматизированная система доступа к информационным ресурсам на основе универсального классификатора бюджетных данных» (Патент РФ №105491, М.кл. G06Q 10/00, G06Q 50/00, опубл. 10.06.2011 г.), в которой реализован способ построения информационного пространства путем сбора, обработки и распределения данных, предназначенных для управления бюджетным процессом, в частности, для взаимодействия структурных подразделений с главным распорядителем бюджетных средств (ГРБС) и между собой и доступа к информационным ресурсам ГРСБ при выполнении регламентарных функций по обеспечению бюджетного процесса.

Способ, реализуемый в данной системе, предусматривает доступ к таким локальным источникам информации структурных подразделений ГРБС, как:

1) информация о текущем состоянии плановых показателей расходов по закрепленным направлениям финансирования;

2) оперативная информация о текущем финансировании по направлениям, закрепленным за структурными подразделениями ГРБС, по элементам учета.

При этом в способе осуществляется формирование указанной информации по п.п. 1 и 2 для структурных подразделений путем сбора, обработки, корректировки данных по заявкам подведомственных структурных подразделений, формирование сводного реестра подчиненных структур бюджетополучателей, формирование электронных образов документов оснований для принятия денежных обязательств, хранение и анализ первичной информации.

При этом данный способ предполагает назначение пользователям прав доступа к информационным ресурсам.

Как видно из приведенного описания способа, реализованного в указанной выше системе, как и предыдущий аналог, данный способ не предусматривает равноправного и независимого доступа структурных подразделений ко всей имеющейся у ГРБС информации, распределение которой по подразделениям осуществляется путем назначения прав доступа.

Кроме того, данная система также не предназначена для предоставления различных видов новой информации при обработке запросов структурных подразделений, а только той информации, которая обслуживает бюджетный процесс.

Следовательно, данный способ не может быть использован для других применений, например, для формирования единого информационного пространства из различных информационных сред предприятий, использования разнородных видов информации (электронных документов, измерительных данных, проектных данных, 3D графики, видеоинформации), в том числе хранящихся в различных базах данных, новой информации поступающей от внешних источников в режиме реального времени, необходимой для управления текущими жизненными циклами разнородных объектов, и обеспечить равноправный и независимый доступ к сформированному информационному пространству различных пользователей с целью подготовки принятия решений.

Известен прототип способа организации единого информационного пространства (Куликов Г.Г. Ризванов К.А. Христолюбов В.Л. Организация единого информационного пространства для распределенного выполнения проектов в авиадвигателестроении. Вестник УГАТУ.: 2012, Т. 16, №6 (51), С. 202-210) в котором информационные среды предприятий взаимодействуют между собой на основе программного обеспечения и сети передачи данных, а единое информационное пространство организовано как отдельное пространство, локализованное в месте размещения мощных вычислительных ресурсов (суперкомпьютера).

Недостатки известного способа и системы для его осуществления следующие. Известный способ выгоден, при условии, что единое информационное пространство предназначено только для проведения объемных расчетов на суперкомпьютере, когда информационные потоки циркулируют внутри этого пространства. Если требуется организовать равноправную циркуляцию информационных потоков между всеми субъектами (информационными средами предприятий) единого информационного пространства, когда каждый из субъектов является источником информации для всех остальных, подобный подход не рационален, так как рассчитан на аренду информационных ресурсов - на работу по запросу. При обмене информации по принципу каждый с каждым все пользователи должны будут осуществлять обмен данными в согласованных форматах и по единым правилам, что на практике потребует внесения изменений в структуру и функционал информационных сред предприятий. В тоже время, чтобы избежать существенных, затрат единое информационное пространство не должно приводить к изменению информационных сред предприятий, но наделять их новыми возможностями.

Известна система для осуществления единого информационного пространства описанная в патенте «Автоматизированная система доступа к информационным ресурсам на основе универсального классификатора бюджетных данных» (Патент РФ №105491, М.кл. G06Q 10/00, G06Q 50/00, опубл. 10.06.2011 г.). Для взаимодействия между пользователями и сформированными источниками информации единого информационного пространства используется сеть передачи данных, представленная каналами связи, и соответствующее программное обеспечение, включающее программный компонент администрирования, программный компонент управления классификатором бюджетных данных, программный компонент навигации, программный компонент взаимодействия с внешними информационными системами, программный информационно-справочный компонент, программный планировочный компонент, программный компонент уведомления, программный инсталляционный компонент, программный протокольный компонент, программный компонент диагностики состояния системы.

Недостатками известной системы является отсутствие равноправного доступа к ресурсам сети, ориентированность технических решений на обслуживание одного типа и формата данных.

Известен прототип системы для осуществления единого информационного пространства (Куликов Г.Г. Ризванов К.А. Христолюбов В.Л. Организация единого информационного пространства для распределенного выполнения проектов в авиадвигателестроении. Вестник УГАТУ.: 2012, Т. 16, №6 (51), С. 202-210). Система основана на конструкторско-технологическом пространстве суперкомпьютера с использованием систем автоматизированного проектирования CAD/CAM. Данное пространство размещено в центре системы как самостоятельные элемент, а все пользователи информационных сред предприятий подключаются к нему через сеть передачи данных с использованием «Web-технологий» и «клиент-сервер-база данных» решений.

Недостатками известной системы - прототипа являются ориентация единого пространства только на взаимодействие по типу запрос - услуга (аренда вычислительных возможностей суперкомпьютера) и только на один тип информации: конструкторско-технологической. Отсутствуют равноправный обмен информацией между пользователями и поддержка принятия решений на всех жизненных циклах изделия (включая эксплуатацию и утилизацию).

Основной задачей, на решение которой направлен заявляемый объект «Способ построение единого информационного пространства и система для его осуществления» является разработка способа построения единого информационного пространство корпорации включающего информационные среды предприятий, прозрачного для любого вида информации циркулирующей на любых жизненных циклах, обеспечение всем пользователям возможности интеллектуальной обработки данных и информации с целью подготовки и принятия решений на различных жизненных циклах изделия, а также системы для осуществления этого способа.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей способа путем формирования единого информационного пространства (ЕИП), включающего различные информационные среды предприятий (ИСП), обеспечение доступа к разнообразным видам информации, в том числе находящимся вне информационных сред предприятий и вне единого информационного пространства и хранящихся в различных базах данных, а также обеспечение равноправного и независимого доступа к ресурсам сформированного информационного пространства различных пользователей, реализация интеллектуальной обработки данных для управления текущими жизненными циклами разнородных объектов и подготовки принятия решений, повышение надежности и катастрофоустойчивости хранения и доступа к информационным ресурсам.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе и устройстве для его осуществления информационные среды предприятий взаимодействуют между собой на основе программного обеспечения и сети передачи данных.

Согласно данному изобретению единое информационное пространство разбивают на фрагменты по числу информационных сред предприятий, при этом, по крайней мере, два фрагмента единого информационного пространства формируют как управляющие центры, обеспечивающие синхронизацию, виртуальную и материальную интеграцию и доступность разнородных информационных ресурсов, а оставшиеся фрагменты единого информационного пространства формируют как локальные центры для сбора и хранения информации только от локальных источников информации, при этом локальные центры реплицируют свою информацию в управляющие центры, а для каждой информационной среды предприятия, подключенной к своему фрагменту единого информационного пространства, обеспечивают конвертацию метаданных информационной среды предприятия в формат метаданных единого информационного пространства, обеспечивают информационную однородность в любой точке единого информационного пространства, обеспечивают единое логическое и физическое представлений данных и знаний на основе общей информационной модели, обеспечивают автоматизированный семантический анализ для выявления синонимов представления данных и знаний и приводят это представление к единому метаописанию, а для управляющих центров дополнительно обеспечивают - автоматизированный интеллектуальный анализ информационных ресурсов, в том числе в режиме реального времени, разработку аналитических отчетов и альтернатив принятия решений на всех этапах жизненных циклов изделий.

Указанный технический результат достигается в системе для осуществления способа содержащей информационные среды предприятий, соединенные с одной стороны с локальными и/или удаленными источниками информации, а с другой с сетью передачи данных, при этом при формировании единого информационного пространства к каждой из информационных сред предприятий дополнительно подключают блок аккомодации, модуль электронного архива, модуль информационной модели изделия и модуль коммуникационного интерфейса которые все вместе составляющие фрагмент единого информационного пространства, при этом блок аккомодации соединен с одной стороны с информационной средой предприятия, с другой с модулем информационной модели изделия и модулем электронного архива соответственно, который, со своей стороны, соединен с модулем информационной модели изделия, при этом блок аккомодации связан с модулем коммуникационного интерфейса, выход которого подключен к сети передачи данных.

При этом блок аккомодации содержит блок унифицированной программной платформы, блок конвертации метаданных, блок оперативной базы данных, и блок виртуальной интеграции данных, соединенные друг с другом и с информационной средой предприятия с помощью информационной шины данных, модуля сервисов и адаптеров единого информационного пространства и модуля обмена данными, при этом блоки конвертации метаданных и оперативной базы данных соединены, параллельно, с информационной шиной данных и с блоком адаптеров и сервисов единого информационного пространства, который связан с блоком унифицированной программной платформы, который также параллельно связан с информационной средой предприятия, с блоком виртуальной интеграции данных и модулем обмена данными, который также параллельно соединен с блоком виртуальной интеграции данных и с коммуникационным интерфейсом.

При этом по крайней мере два фрагмента единого информационного пространства соединенные с остальными фрагментами как управляющие центры обработки и хранения данных и знаний, относящихся к различным жизненным циклам изделий, содержат, кроме того, комплексы программных компонент аналитической отчетности, базы знаний и системы поддержки принятия решений, которые параллельно соединены с одной стороны, с информационной шиной данных, а с другой, с блоком адаптеров и сервисов единого информационного пространства, при этом остальные фрагменты единого информационного пространства соединены с остальными как локальные центры обработки данных, к которым, локальным центрам и управляющим центрам, подключают, через информационные среды предприятий, автоматизированные рабочие места пользователей.

Совокупность существенных признаков изобретения обеспечивает достижение технического результата при осуществлении изобретения.

Действительно объединение информационных сред предприятий в единое информационное пространство, осуществляемое на единых принципах и по единым правилам информационного взаимодействия, реализуемыми с помощью модулей аккомодации, содержащих блоки универсальной программной платформы, блоки конвертации метаданных, блоки адаптеров и сервисов единого информационного пространства, блоки оперативных баз данных и баз знаний, комплексы аналитической отчетности, системы поддержки принятия решений расположенные на основных объектах эксплуатации и проектирования изделий и образующих единое распределенное хранилище данных и знаний, обеспечивает синхронизацию информационных ресурсов. Синхронизация ресурсов включает репликацию удаленных баз данных и знаний в распределенное, резервированное хранилище на основе электронных архивов данных и единой информационной модели изделия и единой модели представления знаний, виртуальную интеграцию, с помощью блоков виртуальной интеграции, информации хранящейся на внешних по отношению к единому информационному пространству источниках информации - базах данных и знаний. Координация работы единого информационного пространства обеспечивается за счет использования блоков универсальной программной платформы входящих во все блоки аккомодации, а информационное взаимодействие между информационными средами предприятий объектов обеспечивается за счет единой модели представления разнородных знаний и информации, единой методология анализа данных и информации для подготовки принятия решений. Таким образом, локальные и удаленные пользователи находятся в однородной информационной среде с едиными правилами и процедурами представления разнородных данных и знаний, чем достигается независимое, равноправное единое смысловое (синтаксическое и семантическое) прочтение и понимание информации на различных этапах жизненного цикла изделий. Наличие, по крайней мере, двух управляющих центров обработки данных и знаний, размещаемых на основных объектах эксплуатации и проектирования изделий, позволяет консолидировать хранимые данные и информацию в нескольких точках, обеспечить катастрофоустойчивость сохранности данных, повысить надежность и доступность данных информационных ресурсов, снизить функциональную избыточность и уровень накладных расходов хранения. Дополнительное подключение к информационным средам предприятий, распределенных баз данных и знаний, хранящих информацию, относящуюся к различным жизненным циклам объектов, блоков виртуальной интеграции данных, обеспечивающих совместно с блоками универсальной программной платформы доступ к разнородным данным и их представление в едином, принятом в едином информационном пространстве, формате данных, обеспечивают автоматизированный семантический анализ для выявления синонимов представления данных и знаний и приводят это представление к единому метаописанию, осуществляют интероперабельность между информационными средами предприятий и распределенными базами данных и базами знаний, реализуемую, с помощью сети передачи данных и блоков унифицированной программной платформы, формирующих интегрированное пространство метаданных. Формирование как управляющих центров, так и локальных центров, позволяет подключить новые дополнительные источники разнородной информации, используемые на различных жизненных циклах объектов, осуществить анализ и извлечение данных и знаний для подготовки принятия решений, а также обеспечить синхронизацию и координацию работы единого информационного пространства, повысить его надежность, что расширяет функциональные возможности предлагаемого способа [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7].

Единое информационное пространство представляет собой совокупность данных и знаний, организованных специальным образом, построенное с использованием баз данных и знаний, систем поддержки принятия решений, файловых хранилищ, технологий их ведения и использования, информационно-телекоммуникационных систем и сетей, функционирующих на единых принципах и по общим правилам, обеспечивающих информационное взаимодействие и доступ потребителей к этим территориально-распределенным информационным ресурсам из организаций и предприятий кооперации отрасли. Таким образом единое информационное пространство организаций и предприятий кооперации отрасли, по существу, представляет собой уникальное техническое решение.

При этом подключение локальных и удаленных пользователей к базам данных и знаний и файловым хранилищам не только единого информационного пространства но и к базам данных внешних источников, обеспечивает возможность независимого и равноправного использования всех источников информации на различных жизненных циклах объектов для подготовки принятия решений различными пользователями или лицами, принимающими решения (ЛПР).

Совокупность существенных признаков изобретения обеспечивает достижение дополнительного технического результата при осуществлении изобретения достигаемого в виде системы извлечения, накопления и передачи знаний на различных жизненных циклах изделия.

Проведенный заявителем анализ уровня техники установил, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественным всем признакам заявляемого объекта «Способ построения единого информационного пространства и система для его осуществления» отсутствуют, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».

Результаты поиска известных технических решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.

Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния, предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения, преобразований на достижение указанного технического результата и изобретение не основано на:

• дополнении известного устройства - аналога какой-либо известной частью, присоединяемой к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно этого дополнения;

• замене какой либо части устройства - аналога другой известной части для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения;

• исключении какой-либо части устройства - аналога с одновременным исключением, обусловленной ее наличием функции и достижении обычного для такого исключения результата;

• увеличении количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в устройстве именно таких элементов;

• выполнении устройства или его части из известного материала для достижения технического результата обусловленного известными свойствами материала;

• создании устройства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого устройства и связей между ними;

• изменении количественного признака (признаков) устройства и предоставлении таких признаков во взаимосвязи либо изменение вида взаимосвязи, если известен факт влияния каждого из них на технический результат и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей,

следовательно, заявленное изобретение соответствует «изобретательскому уровню».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлены жизненные циклы изделия, объединенные единым информационным пространством, на фиг. 2 представлена структурно-функциональная схема базовых компонентов технологий построения универсальной программной платформы (УПП) блока аккомодации (БА) единого информационного пространства ЕИП, на фиг. 3 представлена структурно-функциональная схема фрагмента ЕИП, на фиг. 4 представлена структурная схема объединения информационных пространств территориально разнесенных объектов, на фиг. 5 представлена функциональная схема модуля аккомодации локального центра обработки данных и знаний, на фиг. 6 представлена функциональная схема модуля аккомодации управляющего центра обработки данных и знаний, на фиг. 7 представлена функциональная схема организации ввода, хранения и вывода данных в электронных архивах управляющих центров ЕИП, на фиг. 8 представлена блок-схема алгоритма процесса извлечения информации из системы автоматического проектирования типа Winchil и ввод ее в электронный архив ЕИП, на фиг. 9 представлена таблица технологий обработки данных, которые могут быть использованы в ЕИП, на фиг. 10 представлена таблица технологий (подсистем и методов) обработки данных, применяемых при подготовке принятия решений в ЕИП.

Согласно фиг. 1 на базе единого информационного пространства (ЕИП)1 осуществляется информационное взаимодействие между жизненными циклами изделия такими как планирование, проектирование, изготовление, эксплуатация и утилизация. ЕИП 1 представляет собой совокупность данных и знаний [6], организованных предлагаемым образом, построенное с использованием баз данных (БД), файловых хранилищ, технологий их ведения и использования, информационно-телекоммуникационных систем и сетей, функционирующих на единых принципах и по общим правилам, обеспечивающих информационное взаимодействие и доступ потребителей к этим территориально-распределенным информационным ресурсам из организаций и предприятий кооперации отрасли.

Ядром ЕИП 1, базовыми программными компонентами, обеспечивающими реализацию основного набора целевых функций интеграции, хранения данных и знаний, организации информационного взаимодействия, является унифицированная программная платформа (УПП) блока аккомодации (БА) 2, (фиг. 2), обеспечивающая информационную подготовку альтернатив для управления сложными организационно-техническими объектами (СОТО) на всех этапах их жизненного цикла.

Согласно фиг. 2 базовые элементы построения УПП БА 2 включают технологии сбора, обработки и хранения данных, организации вычислений, моделирования, оценивания и прогнозирования, подготовки принятия решений, мета-схему УПП (метаданные), интерфейсы и библиотеки прикладных программных интерфейсов (API), адаптеры и сервисы ЕИП, базовое программное обеспечение, включающее инструментальные средства разработки, исполнительную систему, средства администрирования, тестирования и отладки, средства сбора статистики, компоненты расширения функциональности [4, 5]. Конкретный выбор платформенно-ориентированного подхода к построению ЕИП 1 в предлагаемом способе позволяет проводить формирование УПП БА 2 не "с чистого листа", а дорабатывать и развивать типовые решения, опираясь на предшествующие наработки, шаблоны, а также использовать высокий уровень адаптируемости существующих решений под конкретные требования.

Интеграция данных в информационных системах понимается как обеспечение единого унифицированного интерфейса для доступа к некоторой совокупности неоднородных и независимых источников данных. Виртуальная интеграция внешних по отношению к ЕИП 1 гетерогенных данных характеризуется тем, что данные не материализуются в локальных базах данных и знаний, вместо этого промежуточное программное обеспечение блока виртуальной интеграции данных (ВИД) транслирует пользовательские запросы в подзапросы к источникам данных и на основе ответов отдельных источников данных формируется, с помощью блоков УПП и в соответствии с используемым интегрированный пространством метаданных [2, 3], окончательный результат.

На фиг. 3 показан фрагмент ЕИП включающий БА 2, вместе с подключенными к нему информационной средой предприятия (ИСП) 3, информационной моделью изделия 4 и электронным архивом (ЭА) 5, коммуникационный интерфейс (КИ) 6 и сетью передачи данных (СПД) 7, становясь при этом частью общего единого информационного пространства ЕИП 1, к которому подключена информационная среда предприятия ИСП 3.

Полностью сформированное единое информационное пространство (фиг. 4) содержит сеть передачи данных СПД 7, соединенную с внешними источниками информации 8 и с фрагментами ЕИП 1 выполненными в виде управляющих центров обработки данных и знаний (УЦОДЗ) и также с локальными центрами обработки данных и знаний (ЛЦОДЗ).

На фиг. 5 представлена структурно-функциональная схема блока аккомодации БА 2 ЛЦОДЗ содержащего блок УПП 2.1, блок адаптеров и сервисов ЕИП (АСЕИП) 2.2, блок конвертации метаданных (БКМ) 2.3, оперативную базу данных (ОБД) 2.4, информационную шину данных (ИШД) 2.5, модуль обмена данными (МОД) 2.6 и блок виртуальной интеграции (БВИ) 2.7.

На фиг. 6 представлена структурно-функциональная схема блока аккомодации БА 2 УЦОДЗ содержащего блок УПП 2.1, блок адаптеров и сервисов ЕИП (АСЕИП) 2.2, блок конвертации метаданных (БКМ) 2.3, оперативную базу данных (ОБД) 2.4, информационную шину данных (ИШД) 2.5, модуль обмена данными (МОД) 2.6 и блок виртуальной интеграции (БВИ) 2.7, комплекс программных компонент аналитической отчетности (КАО) 2.8, базу знаний (БЗ) 2.9, систему поддержки принятия решений (СППР) 2.10.

На фиг. 7 представлена структурно-функциональная схема ввода, хранения и выдачи электронных данных в ЕИП 1, где 9 - хранилище данных, включающее подсистему оперативного хранения, подсистему страхового хранения, подсистему временного хранения, подсистему длительного хранения, 10 - подсистема хранения метаданных, 11 - подсистема управления, 12 - ввод данных, 13 - обработка данных, 14 - управление данными, 15 - подсистема организации доступа к метаданным и выдачи пакета данных, 16 - АРМ пользователя, 17 - обработка запросов, 18 - формирование заявки, 19 - подсистема обработки заявки, заказа, 20 - формирование ответа пользователю, 21 - подсистема формирования выдаваемого пакета данных, 22 - подсистема упаковки и выдачи пакета данных потребителю на АРМ 16, 23 - подсистема мониторинга и контроля [8].

На фиг. 8 показаны функциональные процессы работы ЕИП 1 при загрузке информации от системы автоматизированного проектирования САПР типа Windchill:

- пакет экспорта (сформированный сервисами интеграции набор данных в виде обменного XML файла) выгружается из САПР;

- выгрузка производится в промежуточный буфер в согласованную структуру папок общего доступа;

- выполняется извлечение, разбор и конвертация данных обменного XML файла: преобразование данных в электронные документы, в соответствии с типом раздела XML файла. Конвертация выполняется на основе шаблона с заданным набором атрибутов. Предусмотрено использование как непосредственно электронного документа (например, электронной таблицы), так и создаваемой на его основе графической экранной формы;

- далее в автоматизированном режиме заполняются регистрационные карточки созданных документов, и осуществляется их привязка к электронной структуре изделия и стадиям жизненного цикла (ЖЦ);

- при выполнении процедур комплектования на средствах комплекта ЕИП 1 ЛЦОДЗ, подготовленный комплект документов и данных переноситься с ЛЦОДЗ уровня на уровень УЦОДЗ, в хранилище ЭА 5;

- при положительных результатах обработки набора данных импорта, выполняются публикация загруженного контента (пакета данных) в ЕИП 1 и процедура очистки содержимого папок общего доступа на промежуточном сервере.

На фиг. 9 представлена таблица информационных технологий, которые возможно применить при разработке ЕИП 1 [9]. На фиг. 10 представлена блок-схема алгоритма взаимодействия технологий обработки данных и знаний при подготовке принятия решений в ЕИП 1 на базе концепции: данные-информация-знания-решения [4].

Способ и система для его осуществления функционируют следующим образом. При формировании запроса пользователь со своего рабочего места через ИСП 3 и УПП 2.1 обращается к АСЕИП 2.2 для выбора услуги, например для получения информации от системы автоматизированного проектирования CAD Winchil (см фиг. 5, 6). После чего через МОД 4, КИ 6 и СПД 7 отправляется запрос, содержащий атрибуты и параметры требуемой информации, в фрагмент ЕИП в котором находится ИСП 3 содержащая систему автоматизированного проектирования CAD Winchil. Далее в соответствии с алгоритмом представленном на фиг. 8, происходит выгрузка информации из CAD Winchil и загрузка ее в ЭА 5 ближайшего к пользователю УЦОДЗ. В соответствии с фиг. 7, информация через блок ввода данных 12, блок обработки данных 13 поступает в хранилище 9. В этот момент времени запрос от АРМ 16 потребителя через блоки формирования заявки 18 и обработки заявки 19 поступает в блок доступа 15, который обращается к блоку хранения метаданных 10 для формирования запроса в хранилище 9. Далее информация через блок управления данными 14, управления доступом 15, формируется в виде пакета в блоке 21 и через блок упаковки и выдачи 22 поступает к потребителю. Система ЕИП 1 по существу должна быть системой высокой готовности. Добиться этого можно используя технологии компьютерных кластеров [10]. Операционные системы, используемые в ЕИП, должны обеспечивать организацию вычислительного процесса как на серверах УЦОДЗ и ЛЦОДЗ, так и на АРМ всех типов. Логично требовать, чтобы операционные системы на всех типах оборудования использовались из одного семейства.

В настоящее время самыми распространенными семействами операционных систем, в той или иной мере удовлетворяющих всем перечисленным требованиям, являются следующие ОС:

- Windows - разработки американской корпорации Microsoft;

- Linux - семейство ОС с открытым исходным кодом, разработкой занимается международное сообщество. Ряд компаний осуществляет техническую поддержку своих дистрибутивов на коммерческой основе;

- Unix - семейство ОС, в котором существуют как открытые, так и коммерческие дистрибутивы.

Для ЕИП 1 целесообразно использовать отечественные разработки операционных систем [11]. Функционирование территориально-распределенной информационной системы, какой является система ЕИП 1, невозможно без наличия в ее составе СУБД посредством которой осуществляется вся работа с информационными ресурсами. Реализация СУБД которая может быть применена в ЕИП 1 показана в [12]. Из проведенного анализа по оценке объемов информации, планируемой к хранению в системе ЕИП 1 следует, что необходимо иметь хранилище информации объемом до 50 Терабайт. Работа с такими объемами информации требует использования дисковых массивов (RAID - redundant array of independent disks - избыточный массив независимых дисков) - технология виртуализации данных, которая объединяет несколько дисков в логический элемент для избыточности и повышения производительности [13]. Для доступа к хранимым данным требуются системы хранения данных, например [14].

Система ЕИП 1 включает в себя:

информационные ресурсы;

информационное взаимодействие;

информационную инфраструктуру.

Информационные ресурсы есть совокупность данных и знаний, организованных специальным образом для эффективного и оперативного сбора, пополнения, изменения необходимой достоверной информации.

Информационное взаимодействие - процессы взаимодействия нескольких субъектов информационного пространства, обеспечивающие им доступ к информационным ресурсам на основе соответствующих информационных технологий, включающие программно-технические и организационно-нормативные средства.

Информационная инфраструктура представляет собой совокупность организационных и программно-технических средств, обеспечивающих функционирование и развитие информационного взаимодействия, в частности, сбор, обработку, хранение, распространение, поиск и передачу информации.

При формировании архитектуры программных комплексов ЕИП 1 можно условно выделить два подхода к построению (конфигурации) информационного пространства: по схеме «точка-точка» и по схеме «общая шина».

В первом случае, каждое приложение создает свою собственную информационную модель физического объекта со своими структурами данных и описаниями связей между ними без учета необходимости взаимодействия. Поэтому проектирование связи между приложениями представляет собой отдельную проблему, которая зачастую препятствует обслуживанию системы и ее развитию.

В заявленном устройстве (системе), предусматривается создание единой информационной модели изделия, и все приложения обмениваются данными, используя их единое описание. Создание такого информационного пространства и организацию информационного взаимодействия между его субъектами целесообразно осуществлять в соответствии с регламентами обмена информацией на основе обобщенной информационной модели. Именно в контексте последнего утверждения можно вести речь о реализации единого информационного пространства.

Таким образом, единое информационное пространство представляет собой совокупность данных и знаний, организованных специальным образом на основе расширяемой, обобщенной информационной модели, построенное с использованием систем баз данных (БД), технологий их ведения и использования, информационно-телекоммуникационных систем и сетей, функционирующих на единых принципах и по общим правилам, обеспечивающее информационное взаимодействие и доступ потребителей к соответствующим территориально-распределенным информационным ресурсам.

Основу интероперабельности, при анализе и использовании данных различной природы (данные мониторинга в АСУ и электронные документы), в едином информационном пространстве ЕИП 1 составляют метаданные [1, 2], представляющие собой формальное описание обобщенной информационной модели данных и знаний, циркулирующих в ЕИП 1. Метаданные используются для описания и автоматизированного анализа содержимого ресурса, построения поисковых индексов и позволяют обеспечить достаточно высокую точность и эффективность выбора разнотипной информации. Мета-схема ЕИП 1 определяет термины и семантику описания и применения обобщенной информационной модели и должна обеспечивать:

• описание объектов инфраструктуры ЕИП с перечнем атрибутов и отношений между объектами;

• синтаксическую интероперабельность - описание типов данных, форматов и моделей различных информационных ресурсов на основе согласованных унифицированных подходов и стандартов;

• семантическую интероперабельность - создание и согласование стандартных прикладных профилей метаданных и онтологий, относящихся к различным предметным областям, что позволяет упростить интеграцию разнообразных систем, автоматизацию обмена метаданными, их обработку и преобразование;

• открытость - доступ к соответствующей информации по описаниям (мета-элементам);

• расширяемость - возможность детализации описаний и добавление новых метаданных;

• уникальную идентификацию информации и объектов инфраструктуры - возможность установления взаимосвязей между ресурсами разных информационных источников распределенной среды, способность объединять связанные данные отдельных репозиториев в виртуально-единые ресурсы;

• возможности интеграции информации (при расширении/добавлении объектов ЕИП) на основе использования существующих информационных стандартов. Метаданные, используемые УПП 2.1, описывают (см фиг. 2):

• типы и структуру информационных ресурсов;

• подсистемы изделия и их иерархию;

• ассоциативные связи и взаимоотношения;

• особенности, логику и аспекты поведения изделия;

• структуру и организацию баз знаний и баз данных;

• алгоритмы обработки, анализа, принятия решений исполнительной системой;

• атрибуты и структуру графических форм, типовых элементов и сцен 2D и 3D отображения;

• атрибуты настройки и взаимодействия с геоинформационной системой (ГИС);

• пользовательский интерфейс;

• данные конфигурации, разграничения прав доступа и прочее.

Системы, поддерживающие информационное поле ЕИП 1, обладают следующим набором IT - технологий, позволяющих:

• эффективно размещать и осуществлять поиск информации в распределенной среде;

• создавать динамические средства описания информационных объектов с возможностью расширения репозитария описаний, по мере увеличения данных и знаний об этих объектах, с адекватным отображением в структуре БД;

• создавать средства поддержки (целостность, репликация, управление) ЕИП и эффективных инструментов расширения;

• создавать инструментальный набор средств обработки данных по информационным объектам с возможностью его конфигурирования для обработки групп взаимосвязанных объектов;

• создавать эффективные инструменты миграции информации при расширении ЕИП на новые узлы информационной инфраструктуры;

• создавать приложения, обрабатывающие связанные данные по нескольким информационным объектам.

Унифицированная программная платформа УПП 2.1 (см фиг. 2) реализует следующие основные задачи:

формализация исходных данных и знаний (ИДЗ) о состоянии изделия и наполнение баз знаний (построение формальных моделей изделия, их верификация, проверка полноты, корректировка и пр.);

сбор и актуализация всей необходимой измерительной информации (ИзИ) о состоянии изделия (в том числе интеграция разнотипных видов ИзИ посредством использования соответствующих интерфейсов и сервисов ЕИП, повышение ее достоверности и точности и т.п.);

мониторинг состояния (МС) СТО, предполагающий получение в явном виде:

• оценки текущего состояния;

• обобщенных оценок выполнения программы функционирования;

• степени работоспособности;

• перечня возникших неисправностей и их локализации;

• оценок развития (прогноза) явлений и процессов с заданной точностью и интервалом прогноза и т.п. - с учетом конкретных целей и условий эксплуатации этого объекта на различных этапах его функционирования (при нахождении его как в штатных, так и нештатных ситуациях);

визуализация в явном виде обобщенных оценок состояния посредством применения 2D- и 3D-мнемосхем и диаграмм, временных циклограмм и пр. с поддержкой интерактивного режима представления данных;

формирование рекомендаций по принятию соответствующих решений.

Таким образом, исходя из своего назначения УПП 2.1, как базовое ПО, включает в свой состав следующий набор основных унифицированных программных модулей (УПМ) и базовых элементов:

• комплекс УПМ взаимодействия с источниками сбора измерительной информации (ИзИ);

• комплекс УПМ подготовки исходных данных и знаний о состоянии контролируемых объектов (построение формальной модели объекта мониторинга, ее верификация, проверка полноты, корректировка и пр.);

• комплекс УПМ исполнительной системы (вторичная обработка, анализ, мониторинг состояния, прогноз и т.п.);

• комплекс УПМ имитационного моделирования состояний контролируемых объектов;

• комплекс УПМ архивирования, как самой ИзИ, так и результатов ее обработки и анализа;

• комплекс УПМ учебно-тренировочных средств, включающих программы обучения и тренировки личного состава;

• комплекс УПМ информационно-справочного обеспечения;

• комплекс УПМ отображения информации коллективного пользования;

• комплекс УПМ взаимодействия с ЕИП;

• комплекс вспомогательных (обеспечивающих) УПМ и средств.

Следует отметить, в состав УПП 2.1 входит также набор интеллектуальных информационных технологий (ИИТ), реализующих экспертные эвристические методики обработки измерительной и технологической информации:

• унифицированные информационные технологии сбора, формализации и коррекции всех необходимых для мониторинга и управления данных и знаний;

• информационные технологии организации вычислений в составе единого информационного пространства, создания полной системы разнородных математических моделей, достаточно адекватных контролируемым процессам и явлениям, и ориентированных на свою реализацию в существующей программно-аппаратной среде;

• интеллектуальные технологии обеспечения удобного пользовательского интерфейса и диалога с информационной системой, а также отображения (представления, визуализации) обработанных данных с помощью средств когнитивной (интеллектуальной) графики.

Как следует из вышеизложенного, достижение технического результата - расширение функциональных возможностей способа путем формирования единого информационного пространства (ЕИП), включающего различные информационные среды предприятий (ИСП), обеспечение доступа к разнообразным видам информации, в том числе находящимся вне информационных сред предприятий и вне единого информационного пространства и хранящихся в различных базах данных, а также обеспечение равноправного и независимого доступа к ресурсам сформированного информационного пространства различных пользователей при осуществлении интеллектуальной обработки данных для управления текущими жизненными циклами разнородных объектов и подготовки принятия решений обеспечивается тем, что единое информационное пространство разбивают на фрагменты по числу информационных сред предприятий, при этом, по крайней мере, два фрагмента единого информационного пространства формируют как управляющие центры, обеспечивающие синхронизацию, виртуальную и материальную интеграцию и доступность разнородных информационных ресурсов, а оставшиеся фрагменты единого информационного пространства формируют как локальные центры для сбора и хранения информации только от локальных источников информации, при этом локальные центры реплицируют свою информацию в управляющие центры, а для каждой информационной среды предприятия, подключенной к своему фрагменту единого информационного пространства, обеспечивают конвертацию метаданных информационной среды предприятия в формат метаданных единого информационного пространства, обеспечивают информационную однородность в любой точке единого информационного пространства, обеспечивают единое логическое и физическое представлений данных и знаний на основе общей информационной модели, обеспечивают автоматизированный семантический анализ для выявления синонимов представления данных и знаний и приводят это представление к единому метаописанию, а для управляющих центров дополнительно обеспечивают автоматизированный интеллектуальный анализ информационных ресурсов, в том числе в режиме реального времени, разработку аналитических отчетов и альтернатив принятия решений на всех этапах жизненных циклов изделий.

Сопоставление параметров, характеризующих заявляемые изобретения и прототип позволяет сделать вывод, что заявляемый способ и система для его осуществления обеспечивают создание единого информационного пространства включающего информационные среды предприятий, прозрачного для любого вида информации циркулирующей на любых жизненных циклах, обеспечение всем пользователям возможности интеллектуальной обработки данных и информации с целью подготовки и принятия решений на различных жизненных циклах изделия, а также системы для осуществления этого способа.

Кроме указанного достигаемого технического результата и преимуществ заявленного способа следует также отметить такие дополнительные свойства заявляемого ЕИП как извлечение и накопление новых знаний для всех жизненных циклов изделия.

Таким образом, приведенные сведения доказывают, что при осуществлении заявленного изобретения выполняются следующие условия:

• средство, воплощающее способ и систему для его осуществления предназначены для использования для автоматизации подготовки и принятия решений на всех жизненных циклах изделия;

• а именно, в энергетике (АЭС, ГЭС), в ракетно-космической отрасли при проектировании, изготовлении, эксплуатации и утилизации ракет космического назначения;

• для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных или других известных до даты подачи заявки средств;

• средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить получение указанного технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Источники информации

1. ГОСТ Р ИСО/ТС 10303-25-2012 Системы автоматизации, приложение F.

2. Кагаловский М.Р. Метаданные, их свойства, функции, классификация и средства представления /htpp//:db3.nsc.ru:8080/jspi/bitstream/SBRAS/9043/1/kogalovsky-meta.pdf

3. Фудоров В.Б. Технологии интеграции данных, применяемые в современной практике библиотек. - Библиосфера, 2005, №1, с. 47-54

4. Охтилев М.Ю. Унифицированная программная платформа для разработки прикладных СППР/ www.ipiran.ru/niar/zadel/oxt.html.

5. Шевченко Д. Унификация программно-аппаратных платформ / www.gvc.electra.ru/iteact/27112006/Prez/elagin_pi/3_1.pdf.

6. Погорелов В.И. Система и ее жизненный цикл: введение в CALS-технологии: учебное пособие / Балт. Гос. Техн. Ун-т. - СПб., 2010. - 182 с.

7. Куликов Г.Г., Ризванов К.А., Денисова С.С. Архитектура интегрированной информационной модели для разработки, производства и эксплуатации ГТД совместно с его системой автоматического управления, контроля и диагностики.: Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, №3(19), 2009, с. 244-252.

8. Электронные архивы. Создание электронных архивов документов и организация хранилищ корпоративной информации. -: http://www.korusecm.ru/solutions/elib/

9. Интеллектуальные технологии мониторинга и управления структурной динамикой сложных технических объектов / М.Ю. Охтилев, Б.В. Соколов, P.M. Юсупов. - М.: Наука, 2006. - 410 с.

10. Кластер (группа компьютеров), https://ru.wikipedia.org/wiki/ Кластер

11. Отечественные операционные системы

/http://www.русбитех.рф/i/spravka_buklet_astralinuxce.pdf./

12. /IBusiness от 30.12.2014 http://old.ibusiness.ru/blog/isslyedovaniya/36425?&page=1; http://www.oracle.com/ru/index.htm; https://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_relational_database_management_systems

13. /RAID. https://ru.wikipedia.org/wiki/RAID/

14. /NAS. https://ru.wikipedia.org/wiki/NAS/

Изобретение относится к средствам сбора, обработки и распределения данных и информации и может быть использовано для построения единого информационного пространства корпоративной структуры, выпускающей высокотехнологичные изделия. Техническим результатом изобретения является обеспечение равноправного доступа к информационным ресурсам системы за счет конвертации метаданных каждой из информационных сред в метаданные единого информационного пространства. В заявленном изобретении единое информационное пространство разбивают на фрагменты по числу информационных сред предприятий, при этом по крайней мере два фрагмента единого информационного пространства формируют как управляющие центры, обеспечивающие синхронизацию, виртуальную и материальную интеграцию и доступность разнородных информационных ресурсов, а оставшиеся фрагменты единого информационного пространства формируют как локальные центры для сбора и хранения информации только от локальных источников информации. Система содержит информационные среды предприятий, соединенные сетью передачи данных, при этом при формировании единого информационного пространства к каждой из информационных сред предприятий дополнительно подсоединены блок аккомодации, модуль электронного архива, модуль информационной модели изделия и модуль коммуникационного интерфейса, все вместе составляющие фрагмент единого информационного пространства. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Система построения единого информационного пространства, содержащая соединенную с локальными и/или удаленными источниками информации сеть передачи данных, связанную с модулем коммуникационного интерфейса в каждом из локальных центров обработки данных и знаний и в каждом из управляющих центров обработки данных и знаний, подключенным к блоку аккомодации, предназначенному для конвертации метаданных и интегрирования в метаданные единого информационного пространства, и в каждом из центров с подключенной к блоку аккомодации информационной среде предприятия, представляющей технические и программные средства обработки информации системой автоматического проектирования для ввода данных и запросов, модулем электронного архива и информационной моделью изделия.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок аккомодации каждого из центров обработки данных и знаний содержит блок унифицированной программной платформы, предназначенный для сбора и актуализации измерительной информации о состоянии изделий, формализации исходных данных и знаний о состоянии изделия и мониторинга этих состояний, блок конвертации метаданных, блок оперативной базы данных и блок виртуальной интеграции данных, соединенные друг с другом и с указанной информационной средой предприятия с помощью информационной шины данных, блок адаптеров и сервисов единого информационного пространства и модуля обмена данными, при этом блоки конвертации метаданных и оперативной базы данных соединены, параллельно, с информационной шиной данных и с блоком адаптеров и сервисов единого информационного пространства, который связан с блоком унифицированной программной платформы, который также параллельно связан с указанной информационной средой предприятия, с блоком виртуальной интеграции данных и модулем обмена данными, который также параллельно соединен с блоком виртуальной интеграции данных и с коммуникационным интерфейсом.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что управляющие центры обработки данных и знаний предназначены для хранения данных и знаний, различных жизненных циклов изделий, указанные информационные среды предприятия соответствующих центров подключены к автоматизированным рабочим местам, в каждом из указанных центров между информационной шиной данных и блоком адаптеров и сервисов единого информационного пространства включены средства для обработки аналитической отчетности и средства формирования рекомендаций по принятию решений.