Разработка интеграционных элементов общеуниверситетского портала для доступа к распределенным формализованным информационным ресурса

Санкт-Петербургский  государственный университет

Математико-механический факультет

Кафедра информатики

Разработка  интеграционных элементов общеуниверситетского портала для доступа к распределенным  формализованным информационным ресурсам

Дипломная работа студента 542 группы

Федина Дмитрия  Сергеевича

1. Введение 

В настоящее время мировое сообщество вступило в новую фазу своего развития, определяемую лавинообразным ростом использования  информационных ресурсов в самых разных сферах деятельности. Уровень развития информационных ресурсов и характер их использования в значительной мере влияет на благосостояние и безопасность общества в целом, а также его отдельных элементов, включая государственные структуры.

Информация становится таким же стратегическим ресурсом, как и традиционные - материальные и энергетические. Лидирующие позиции любой организации определяются в первую очередь ее возможностями  по грамотному использованию передовых  достижений в сфере информационных технологий. Особую роль при этом играет сфера образования, где формируется интеллектуальный потенциал страны, потребляющий и создающий ее информационные ресурсы.

Информатизация - это комплекс работ, направленный на разработку, внедрение, сопровождение, развитие и замену во всех сферах деятельности традиционных технологий на более эффективные информационно-телекоммуникационные технологии.

В последнее время Правительством РФ принят ряд постановлений о  начале реализаций ряда Федеральных целевых программ в области информатизации. В первую очередь это: "Электронная Россия на 2002-2010 годы", "Развитие единой информационно-образовательной среды Российской Федерации в 2002-2006 годы" и др.

Большое внимание проблемам информатизации уделяет Минобрнауки. Это связано с тем, что в условиях современного научно-технического прогресса стратегия развития системы высшего образования на пути радикального повышения эффективности и качества подготовки специалистов в значительной степени базируется на создании и внедрении перспективных информационных технологий.

Расширение направлений деятельности, увеличение информационных потоков, повышение  сложности комплексного управления и предъявление новых требований приводят к необходимости создания и использования автоматизированных информационных систем (АИС). Внедрение АИС направлено на решение задач планирования, учета, контроля, обмена информацией, регистрации и хранения данных, на  повышение эффективности делопроизводства, снижения доли бумажного документооборота, увеличения точности расчетно-аналитических работ, необходимостью перехода на информационные технологии обработки данных.

К настоящему времени в подразделениях Университета  уже созданы значительные информационные ресурсы в разных направлениях управленческой деятельности. Это данные служб управления учебным процессом, кадровых служб, финансовых служб, канцелярии, служб обеспечивающих обслуживание зданий и сооружений, служб безопасности, информационных, телекоммуникационных служб, управления научной деятельности, ученых советов и прочих.  Для этой цели созданы и эксплуатируются продолжительное время программные системы узкой направленности, предоставленные ограниченному кругу специалистов.

Университет, в целом, располагает  значительным техническим и научным потенциалом, имеет большой опыт и авторитет в области создания и развития телекоммуникационных и информационных систем. Университет объединяет 20 факультетов, 15 НИИ, 21 научный центр, которые географически расположены практически во всех районах Петербурга и занимают более 300 зданий. В СПбГУ работают и учатся около 60 тысяч человек.

Задача объединения всех информационных ресурсов (построения единого информационного  пространства) и эффективного использования  информации, в частности, для управления Университетом, подготовки специалистов, повышения качества проведения научных работ, удовлетворения информационной потребности всех универсантов является сложной, но необходимой для дальнейшего развития Университета.

2. Подход к построению единого информационного пространства

1. Задачи ИТ - инфраструктуры

Опыт разработки, внедрения и  использования автономных программных  систем решающих локальные задачи, опыт массовой обработки информации и формирования отчетов при подготовке и проведении лицензирования и аттестации ВУЗа, потребность оперативного анализа ситуации при решении задач управления, контроля качества знаний обучающихся показали, что необходим качественно новый уровень ИТ - инфраструктуры, нужна другая организация обеспечения полноты и согласованности данных. По информационным и функциональным возможностям, трудоемкости сопровождения и развития этот уровень недостижим при использовании автономных локальных программных приложений и баз данных и ранее используемых технологий.

Кроме того, статистика показывает, что кардинальная смена технологической базы в компьютерном мире происходит примерно раз в семь лет, но переход от одного поколения систем к другому не случается мгновенно. Поэтому зачастую в ВУЗах одновременно функционируют системы трех-четырех поколений, основанные на MS DOS, Unix, Windows 2000 и т. п. Иногда хочется избавиться от всего этого "наследия" и иметь одну систему.

При этом поступают следующим образом. Либо "переписывают" приложения в  единой технологии, с единой базой  данных (монолитный продукт), либо берут готовый продукт ("полнофункциональный" программный пакет) сторонней организаций, настраивая свои бизнес-процессы, либо пытаются объединить существующие приложения, достраивая компоненту, объединяющую данные.

Но, на сегодняшний день, да и в будущем, даже самый "полнофункциональный" программный пакет никогда не покроет всех потребностей организации. Будут появляться приложения, которые потребуется  интегрировать в существующую ИТ - инфраструктуру. Поэтому создание интегрировано-распределенной системы (далее системы) наиболее предпочтительный вариант, позволяющий экономить уже вложенные инвестиции и наращивать функциональные возможности системы без больших затрат.

Для построения интегрировано-распределенной информационной системы необходимо решить следующие основные задачи:

• интеграция необходимой информации, касающейся различных сторон деятельности ВУЗа;
• разработка набора программных приложений для решения задач управления и контроля качества знаний, формирования отчетной документации, предоставления оперативной информации всем категориям обучающихся и сотрудников в соответствии с их правами;
• разработка организационных и программно-технических методов и средств, обеспечивающих эффективное функционирование системы, ее обслуживание и развитие.

2. Интеграция информации

Интеграция информации предполагает синхронизацию данных в различных  программных приложениях и ее консолидацию для последующей обработки  человеком или автоматизированными  системами.

Зачастую, следующим шагом предполагается проводить интеграцию программных приложений (Enterprise Application Integration, EAI) - это процесс связывания независимо друг от друга разработанных приложений так, чтобы они работали как единое целое.

Для организаций с низким уровнем  зрелости в области информационных технологий, к которым можно смело отнести учебные заведения, этот шаг преждевременен, да и в мире 75% проектов интеграции связаны с интеграцией только на уровне данных (по данным компании Microsoft на конец 2003 г.). 

Как правило, корпоративная информация представлена в структурированной и неструктурированной форме, причем вторая превышает первую в 3-4 раза и задача ее консолидации зачастую крайне важна. Интеграцию данных в неструктурированной форме осуществляют системы управления корпоративным контентом и системы управления знаниями.

Информационные ресурсы в структурированной  форме представлены преимущественно  в специализированных базах данных, наполнение и обработку которых  осуществляют программные приложения специального назначения, автоматизирующие деятельность групп сотрудников, включенных в один бизнес-процесс. Интеграцию данных в структурированной форме осуществляют следующим способами:

• файловый обмен;
• обмен сообщениями;
• интеграция на уровне баз данных;
• интеграция через Web-сервисы;
• интеграция вокруг центральной интегрированной системы.

Файловый обмен прост и понятен. Он является единственным способом получения  информации из программных приложений (экспорт и импорт данных), не обладающих программными интерфейсами (Application programming Interfase, API) для обращения к ним извне. Однако он труднореализуем для значительного количества программных приложений, работающих в реальном режиме времени на различных платформах.

На смену файловому обмену пришло межплатформенное ПО, обеспечивающее связь между программными приложениями путем обмена сообщениями (Message-oriented middleware, МОМ). Продукты МОМ имеют простые, легкие в использовании API, позволяют строить приложения, ориентированные на события, имеют механизм гарантии доставки сообщения, берут на себя решение задач, связанных с сетью, операционными системами.

Основные преимущества МОМ –  возможность обеспечения связанности  программных приложений, целостности  данных, построения единой интегрированной  системы из сохраненных в неприкосновенности существующих программных приложений. Существенными недостатками являются объем и сложность работ.

Интеграция на уровне баз данных (Enterprise Information Integration, EII) подразумевает  построение виртуальных баз данных из разнородных источников.

Продукты EII позволяют:

• строить виртуальную БД, в которой содержится информация о данных, хранящихся в разных источниках и справочники;
• производить преобразования данных из целевой базы в общий формат и обратно;
• поддерживать стандартный SQL и транзакционность при исполнении запросов;
• производить взаимодействия с целевыми базами данных, клиентскими и серверными приложениями.

Для организаций с незначительным числом программных приложений EII наиболее приемлем. Однако данный способ имеет  ограничение, т.к. не реализует модель, ориентированную на события.

Web-сервис – это любой бизнес-процесс  или единица логической функциональности, обладающие простыми и более-менее  общепринятыми подходами для  описания и удаленного вызова, что позволит создавать корпоративные  системы более похожими на сборку, чем на программирование. Для Web-сервиса характерно использование трех стандартов:

• SOAP - для обмена сообщениями;
• WSDL - для описания свойств Web-сервиса;
• UDDI - для регистрации WSDL - описаний в каталогах, а также получения записей из этих каталогов.

Web-сервисы обладают рядом свойств,  которые делают их крайне привлекательными  для решения задач интеграции.

Во-первых, они обеспечивают отличное средство для оформления компонентов  бизнес - логики в качестве интерфейсов, программно легко доступных и допускающих многократное применение в разных приложениях.

Во-вторых, Web-сервисы - это удобный  механизм для взаимодействия приложений: ведь в идеале все их API определены и опубликованы в каталогах UDDI.

И, наконец, они (по крайней мере, теоретически) обеспечивают защиту инвестиций, т.к. приложения, "обернутые" в Web-сервисы, в целом легче заменить.

 Некоторые известные программные  системы (например, Lotus Domino) обладают  большим набором коннекторов  к разным программным продуктам,  что позволяет на их основе строить интегрированные системы.

3. Разработка программных приложений

Принципиальным вопросом в создании интегрировано-распределенной информационной системы является разработка программных  приложений (программного обеспечения) для доступа к данным и реализации бизнес-процессов управления ВУЗом.

Процесс разработки программного обеспечения  определяет действия и организационные  процедуры, направленные на усиление совместной работы группы разработчиков с целью  поставки заказчикам высококачественного программного продукта.

Современные процессы разработки ПО непременно являются итеративными процессами с пошаговым наращиванием возможностей системы.

Модели системы уточняются и  преобразуются на этапах анализа, проектирования, и реализации – в результате успешных итераций добавляются новые детали, при необходимости вводятся изменения и усовершенствования, а выпуски программных компонентов обеспечивают удовлетворение требований пользователей.

Одной из главных проблем для  любой организации, занятой производством программного обеспечения является совершенствование процесса разработки.

Одним из наиболее известных методов  оценки и усовершенствования процессов  разработки является так называемая модель технологической зрелости (СММ). Это пятиуровневая модель, где  каждому уровню приписывается определенное состояние от хаоса до управляемого и измеряемого процесса повышения качества. Помимо СММ существуют и другие модели усовершенствования процесса создания ПО. Серия стандартов по качеству ISO 9000 применяется для управления качеством и определения процесса производства качественного продукта. Стандарты носят общий характер – они применимы для любой отрасли и всех видов бизнеса, включая разработку ПО. В основе серии стандартов ISO 9000 лежит предположение, что если процесс организован надлежащим образом, то и результат процесса (товар или услуга) также будут обладать надлежащим качеством.

Проекты по разработке информационных систем должны планироваться с учетом наибольшей деловой выгоды бизнес-стратегии. Бизнес-стратегию можно определить посредством различных процессов, известных как стратегическое планирование, бизнес-моделирование, реинжиниринг бизнес-процессов, стратегическое увязывание, управление информационными ресурсами и т.п. Все перечисленные подходы связаны с изучением фундаментальных бизнес-процессов в ВУЗЕ, целью которых является оптимизация процессов  с возможностью последующей  модификацией их с помощью информационных технологий.

Существует много способов планирования разработки системы. Перечислим некоторые: SWOT, VCM, BPR.

Подход SWOT позволяет идентифицировать, классифицировать, ранжировать и  выбирать проекты по разработке ИС таким образом, чтобы они были увязаны с сильными и слабыми  сторонами организации, а также  с существующими возможностями  и угрозами.

Подход VCM позволяет оценить конкурентные преимущества с помощью анализа  всей цепочки видов деятельности в организации, начиная от получения  сырья до конечной продукции.

Современный подход к разработке – BPR (реинжиниринг бизнес-процессов) основан  на допущении, что современные организации должны реконструировать себя и отказаться от функциональной декомпозиции, иерархических структур и принципов приоритетности повседневных  нужд, которые они сегодня используют.

Жесткие организационные структуры, в которых бизнес-процессы разорваны между многими подразделениями, устарели. Необходимо сосредотачиваться на бизнес-процессах, а не на отдельных задачах, заданиях, специалистах и функциях подразделений. Эти процессы разделены по горизонтали между видами деятельности и завершаются в точках контакта с потребителями.

Основная цель реинжиниринга бизнес-процессов  состоит в радикальной реконструкции  бизнес-процессов. Бизнес-процессы надо идентифицировать, хорошо наладить и  усовершенствовать. Поведение процессов  фиксируется в виде диаграммы потоков работ. Потоки работ охватывают потоки событий, документов и информации в рамках бизнес-процессов и могут использоваться  для подсчета времени, ресурсов  и финансовых средств, необходимых для этих видов деятельности.

Основным препятствием на пути реализации BPR-подхода является необходимость внедрения горизонтального процесса в традиционную вертикальную структуру управления.

Иногда радикальные изменения  неприемлемы. Традиционные структуры  не могут быть изменены в одночасье. Радикальные шаги могут встретить сопротивление, и потенциальные выгоды от внедрения BPR-подхода могут быть подвергнуты риску. В данных обстоятельствах все же можно выиграть, моделируя бизнес-процессы и  усовершенствуя их, а не подвергать полной переделке.

После того, как бизнес-процесс определен, «хозяева» процесса могут потребовать поддержки со стороны ИТ с целью дальнейшего повышения продуктивности этих процессов. Результирующий проект по разработке информационной системы должен сосредотачиваться на реализации выявленных потоков работ. Сочетание эффективности, получаемой от применения BPR-подхода, с продуктивностью, являющейся результатом применения ИТ, может привести к поразительному улучшению всех современных показателей деятельности организации, таких как уровень качества и обслуживания, скорость, затраты, цена, конкурентные преимущества, гибкость и т.д.

Условно все программные приложения можно поделить на две группы:

• прикладные программные приложения со сложной логикой;
• узкоспециализированные программные приложения.

 Как правило, к первым относятся приложения для автоматизации устоявшихся бизнес-процессов, которые в основном и наполняют информационные ресурсы. Они работают по технологии клиент-сервер на трехуровневой архитектуре с классическим развитым интерфейсом. Для таких приложений возникает проблема своевременной синхронной замены версий на рабочих станциях клиентов, но она решается путем установки приложений с web-сервера, и как один из вариантов - копирование компонента ActiveX, полностью реализующего "тонкого" клиента, с целью отображения его в браузере.

Узкоспециализированные программные  приложения, построенные в виде "ультратонкого" клиента, предоставляют простой  интерфейс, реализуемый браузером, и не требуют использования специфики  операционной системы, рабочей станции и низкоуровневых протоколов. Такие программные приложения позволяют автоматизировать одну - две бизнес-функции, как правило, для получения необходимых данных из информационных ресурсов.

Такой подход обладает рядом положительных  сторон, наиболее важными из которых являются:

• независимость программных приложений, что облегчает их разработку и срок ввода в эксплуатацию;
• узкая функциональная специализация программных приложений,  что избавляет их от избыточности, упрощает их освоение;
• относительная легкость внедрения системы и ее сопровождение. 

4. Методы и средства, обеспечивающие эффективное функционирование информационной системы, ее обслуживание и развитие

Наиболее перспективной является Концепция управления ИТ - службами (ITSM - IT Service Management), которая предлагает новый взгляд на организацию функционирования ИТ - подразделений. Концепция построена на базе "эталонных" моделей и принципов, изложенных в Библиотеке передового опыта в области управления информационными технологиями (ITIL - IT Infrastructure Library). На сегодняшний день ITIL - это широко применяемый стандарт де-факто в сфере управления информационными технологиями.

Основная идея внедрения ITSM состоит  в том, чтобы ИТ - подразделения  перестали быть вспомогательными элементами для основной деловой сферы ВУЗа, ответственными только за работу отдельных серверов, сетей и приложений, "где-то и как-то" применяющихся в ВУЗе. ИТ- подразделения становятся полноправными участниками основных процессов, выступая в роли поставщиков определенных услуг для  всех подразделений, а отношения между ними формализуются как отношения "поставщик услуг - потребитель услуг". Подразделение - конечный пользователь - формулирует свои требования к необходимому спектру информационных услуг и их качеству, руководство организации определяет объем финансирования для выполнения этих требований, а ИТ -подразделения поддерживают и развивают информационную инфраструктуру организации таким образом, чтобы она была в состоянии обеспечить требуемую услугу с заданным качеством.

Для того чтобы это стало реальным, ИТ - подразделения должны работать по-новому, а именно - перейти от управления отдельными информационными ресурсами  организации к интегрированному управлению услугами, которые на этих ресурсах базируются. Они должны перестать воспринимать персонал других отделов только как своих пользователей, наладить отношениями с ними как с заказчиками.

Идеология Концепции держится на трех китах:

• формализация процессов функционирования информационных технологий;
• профессионализм и четкая ответственность сотрудников ИТ - подразделений за определенный круг задач;
• технологическая инфраструктура обеспечения качества услуг: собственно информационные технологии, служба поддержки пользователей, служба управления конфигурациями и изменениями, система контроля услуг, служба тестирования и внедрения новых услуг и т.д.

5. Предложения по интеграции данных Университета

При построении архитектуры интегрировано-распределенной информационной системы университета, необходимо учитывать тот факт, что к настоящему моменту функционирует определенное число информационных систем, формирующих базы данных.

Предполагая, что существующие программные  системы удовлетворяют функциональным требованиям, предъявляемым со стороны  пользователей,  целесообразно использовать их с целью создания единой интегрированной системы. Во-первых, такой подход существенно сэкономит финансовые и трудовые ресурсы. Во-вторых, не потребуется переобучать сотрудников, что зачастую, на начальном этапе, может  приводить к сбоям и нарушениям в процессах управления деятельностью ВУЗа.

Таким образом, выбираем вариант интеграции на основе существующих данных и приложений, не нарушая действующей схемы  организации работы с информационными  ресурсами. Такой подход позволяет  создать единый Web-интерфейс доступа к интегрированным данным, а также, в дальнейшем, развить систему путем внедрения web-сервисов к соответствующим приложениям для интеграции последних.

3. Средства интеграции

1. Продукты 

На сегодняшний день существует большое количество продуктов, позволяющих осуществить интеграцию данных и приложений. Вот наиболее мощные и доступные платформы интеграции:

Платформа BEA WebLogic

Платформа IBM WebSphere

Платформа Microsoft.NET/BizTalk

Платформа Oracle 10g

Платформа SAP NetWeaver

Платформа ИВК Юпитер

Платформа Versant Open Access

Для анализа, из наиболее доступных  для работы были выбраны платформы: IBM WebSphere, и Microsoft.Net, Versant OpenAccess. IBM WebSphere, является наиболее мощным средством интеграции и предоставляет широкую линейку продуктов позволяющих сформировать из них набор подходящий под конкретные задачи возникающие в процессе интеграции. Microsoft.NET является массово внедряемым продуктом, что делает его доступным для широкого круга разработчиков. Versant Open Access был предоставлен дистрибьюторами продукта.

2. Возможности интеграции IBM WebSphere

Платформа IBM WebSphere

1. Общая характеристика платформы

На сегодня платформа WebSphere корпорации IBM - функционально самая полная среди наборов инструментов EAI разных вендоров. Она поддерживает разные стили интеграции - на уровне данных, обмена сообщениями, сквозных бизнес-процессов. WebSphere дает возможность проводить интеграцию приложений, служить основой для информационного взаимодействия с бизнес-партнерами (В2В), позволяет управлять бизнес-процессами и исполнять бизнес-логику программ на языке Java.

2. Основные продукты семейства WebSphere для интеграции данных и процессов