Модели работы удаленного пользователя в системах проектирования и массового обслуживания

Е.И.Артамонов,
зав. лаб. ИПУ РАН,
д.т.н., проф.,

М.А.Хачумов
соискатель ИПУ РАН,
г. Москва

Информационные системы, предназначенные для обслуживания различных муниципальных образований, промышленных организаций, малых предприятий и т.п. реализуются в настоящее время через Internet порталы. Обслуживание связано с прохождением различных потоков: заявок, документов, ресурсов, данных и команд (work flow). Функциональная модель взаимодействия удаленного пользователя с информационным порталом (ИП) представлена в виде обобщенной схемы (рис.1).

рис.1. Функциональная схема работы с ИП

Схема (рис.1) содержит несколько фаз обработки запроса пользователя через информационный портал:

1. на запрос пользователя предоставляется html-страница для заполнения;

2. производится предоставление доступа или возврат на доработку;

3. формируется первичный документ, который заполняется системой управления из базы данных;

4. документ проходит через обработку специальным приложением, выбранным пользователем;

5. заполненный документ (отчет) или отказ передаются пользователю.

В качестве примера профессиональной системы удаленного доступа к предоставлению услуг может выступить, например, модель опытного образца распределенной системы проектирования конструкторской документации, разработанной в ИПУ РАН.

Структура системы представлена на рис.2. Система содержит серверы прикладных систем, связанные через сеть Internet, Web-броузеры клиентов (http://lab18.ipu.rssi.ru/grafika2d/g81_2d/win/G81_2d.htm).

рис. 2. Блок-схема распределенной системы Графика-81

На примере модели комплекса демонстрируется возможность работы удаленного пользователя с коллективной базой данных, создания конструкторско-технологической документации, решения задач компоновки элементов, автоматической трассировки соединений между элементами на принципиальных схемах и печатных платах. Комплекс работает в операционной системе Microsoft Windows NT Server 4.0 c Web-сервером Microsoft Internet Information Server 4.0. Удаленный пользователь работает с системой проектирования через интерфейс удаленного доступа на основе Web-страниц, вызываемых при помощи Web-броузера. Web-страницы содержат основные органы удаленного управления системой и ссылки на сопровождающую справочную информацию. Пользователь может отправить в систему запрос на выполнение работы в виде сценария на командном языке комплекса Графика-81 при помощи web-форм.

Через сеть Internet запрос пользователя поступает на Web-сервер и передается через CGI (Common Gateway Intеrface) приложению, обрабатывающему запрос, т.е. комплексу Графика-81. Основной функцией CGI является преобразование формы запроса в форму, приемлемую для передачи приложению, вызов приложения и преобразование результата его работы в форму, приемлемую для передачи по сети Internet и восприятию браузером клиента.

В зависимости от характера запроса приложение, выполняемое на Web-сервере, осуществляет доступ к файловой системе и/или к базе данных проектов. В частности, удаленный пользователь может зарегистрироваться в системе и получить в пользование индивидуальный каталог, в котором он может создавать собственные библиотеки, сохранять сценарии и результаты их выполнения. Доступ к этому каталогу производится по индивидуальному паролю пользователя. Пользователь может удаленно редактировать файлы в своем каталоге и просматривать их как в графическом, так и в текстовом формате.

Серверное приложение поддерживает также функции удаленного администрирования. Администратор системы рассматривает заявки на регистрацию пользователей, поступающие в специальную таблицу базы данных, и назначает им индивидуальный пароль и каталог файловой системы. После этого пользователю автоматически посылается соответствующее уведомление, а данные о нем переписываются в таблицу зарегистрированных пользователей. Администратор может исключить пользователя из системы, в этом случае данные о нем переносятся в таблицу удаленных пользователей. Администратор может удаленно просматривать все файлы комплекса, в том числе все файлы и библиотеки пользователей.

Результат работы системы удаленный пользователь получает в виде динамически сформированной Web-страницы или в виде файла специального графического формата (HPGL), который может быть отображен в окне Web-броузера или использован для программирования графопостроителя, или станков с ЧПУ.

Наибольшую эффективность работы распределенной системы можно достичь в режиме параллельного проектирования, когда решается задача создания конструкции одного объекта удаленными друг от друга разработчиками, или в случае решения пользователем на удаленном сервере достаточно сложных расчетных задач.

Каждая из прикладных систем состоит из головного модуля, управляющего работой системы, и ряда исполнительных модулей. Прикладная система имеет собственные специализированные библиотеки, файлы конфигурации системы и режима удаленного доступа, а также базы данных проектов, в которые, в частности, вносится информация о зарегистрированных пользователях системы и производимых ими работах.

Серверы прикладных систем могут располагаться в различных организациях. Предполагается, что на первой стадии разработки прикладные системы будут охватывать этапы проектирования, технологической подготовки производства, подготовки управляющей информации для станков с ЧПУ, изготовления, сборки и подготовки эксплуатационной документации.

Как показывает анализ, проектирование подобных сложных систем, рассматриваемых как программно-аппаратный комплекс, возможно на основе использования комплекса математических моделей.

В рамках настоящего подхода предлагается использовать комплекс моделей (рис.3) как экономико-математических, так и имитационных, включая математический аппарат искусственных нейронных сетей, современный аппарат сетей Петри, модели систем массового обслуживания (СМО), среду языка моделирования GPSS, информационные модели, построенные на данных экспертов и прецедентов.

Перечисленные математические модели и инструменты требуют уточнения и адаптации к задачам массового обслуживания и профессионального проектирования, которые обладают определенной спецификой. Построение таких конкретных моделей, а также их исследование и является целью настоящей работы.

Для описания работы подобных сложных систем (информационных порталов), содержащих последовательно-параллельные процессы, необходимы инструментальные средства для описания взаимодействующих информационных потоков системе с целью оптимизации документооборота, определения узких мест (конфликтов, зацикливаний и др.).

В настоящее время в ИПУ создана модель work-flow системы поддержки документооборота в виде сети Петри. Данная модель в комплексе с CALS - технологиями, позволяет интегрировать в одну систему и исследовать качество взаимодействующих информационных потоков, существующих на всех этапах взаимодействия запроса пользователя с системой.

Основными преимуществами применения такого рода технологий являются: повышение качества разработок; сокращение затрат на документообороте между различными подразделениями предприятий за счет оптимизации.

Предлагаемый комплекс моделирования содержит две части. Первая включает программные средства для моделирования алгоритмов функционирования портала. Вторая - программные средства, необходимые непосредственно для реализации портала (администрации города). К сожалению, на данной стадии все программы являются экспериментальными и не имеют общих программных средств реализации. Для моделирования использованы Язык С++, среда программирования Maple 6, среда моделирования GPSS. Для проектирования портала использовалось программирование для Internet на языке PHP.

Программный комплекс реализуется как открытая система, допускающая дальнейшее функциональное расширение. Обеспечивается распределенная работа абонентов, подключенных к системе через стандартные средства Internet. Назначение системы - программная реализация алгебраического подхода к исследованию сетей Петри в части, касающейся исследования функционирования системы на основе управляющих векторов. Результат – построение графа состояний.

рис.3. Комплекс моделей ИП

На рис. 4. представлен интерфейс системы - симулятора сетей Петри (приложение «Petri Network»). Приложение выполнено на языке C++.

Результатом алгебраического анализа сети Петри, моделирующей работу подсистем информационного портала, является построение графа состояний этой сети. На Рис. 5 показан фрагмент дерева возможных состояний сети Петри, моделирующей работу информационного портала.

В настоящей работе дополнительно предлагается подход к симулированию работы сети Петри с использованием языка GPSS. Сущность моделирования СМО, каковой является информационный портал, состоит в построении для исследуемого процесса алгоритма, имитирующего функционирование элементов и их взаимодействия с учетом заданных вероятностных распределений потоков.

Рис.4. Модель подсистемы ЖКХ реализованная в Petri Network».

Рис. 5. Фрагмент дерева состояний сети Петри

Широкий набор компонентов языка GPSS позволяет конструировать сложные имитационные модели с сохранением терминологии СМО. Позиции и переходы сети Петри представлены как одноканальные устройства (в терминах языка моделирования). Приведенные модели в комплексе дают достаточно полное представление о системе удаленного доступа к информационному порталу, позволяют найти его слабые стороны, внести необходимые изменения в алгоритмы обслуживания.

Литература

1. Артамонов Е.И., Марковский А.В., Шипилина Л.Б. Организация работы пользователей САПР в Internet. Автоматизация проектирования, N4(10),1998 г. , стр.21-27.