Информационное моделирование: основные направления и перспективы развития

1. ИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ: ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН
ИНФОРМАЦИОННОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ:
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
Массель Л.В., д.т.н.,
зав.лабораторией «Информационные
технологии в энергетике»

2. ИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПО В.М. ГЛУШКОВУ

Моделирование - выяснение
(воспроизведение) свойств какого-либо
объекта, процесса, явления с помощью
другого объекта, процесса или явления его модели
Информационное моделирование любого
объекта - это «фиксация того или иного
уровня познания этого объекта,
позволяющая описывать не только его
строение, но и предсказать (с той или иной
степенью приближения) его поведение».
Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН

3. ИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ: ВАРИАНТ КЛАССИФИКАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Типы информационных моделей:
вербальные
табличные
графические
Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН

4. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Моделирование
данных
Моделирование программ
Моделирование бизнеспроцессов
Моделирование
знаний?
Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН

5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДАННЫХ

Модели данных:
Инфологические (ER-модели)
Даталогические
По уровням архитектуры систем баз данных:
концептуальные, внутренние, внешние
По типу СУБД:
иерархические, сетевые, реляционные,
объектные
Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН

6. ОБОБЩЕННАЯ СХЕМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗ ДАННЫХ

Информационное
пространство
Инфологическая
модель
Концептуальная
модель
данных
Внешняя
модель 1
Внутренняя
модель
…
Внешняя
модель N
Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН

7. ПРИМЕР ИНФОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ В НОТАЦИИ ЧЕНА

Код_сотр
Фамилия
Должность
Сотрудник
1
М
Находится в
подчинении
Работает
1
1
Отдел
Руководитель
Код_рук.
Дата нач.рук.
Код_отд.
Назв.отд.
Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН

8. ПРИМЕР ИНФОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ, ПОСТРОЕННОЙ С ПОМОЩЬЮ CASE-СРЕДСТВА ERWIN

Ресурсы-I
шифр ресурса
наименование
Ограничения переменных сгенерированных вариантов
код варианта модели (FK)
код переменной (FK)
Уравнения модели
код уравнения
R.шифр узла (FK)
I.шифр ресурса (FK)
наименование
описание
Tехнологии-T
шифр технологии
наименование
Корректировки ограничений переменных
код сценария ЧС (FK)
порядковый номер корректировки
Переменные модели
код переменной
верхняя граница
нижняя граница
тип границы
T.шифр технологии (FK)
R.шифр узла (FK)
вариант работы
наименование
описание
Коэффициенты МУ сгененрированных вариантов
код варианта модели (FK)
код уравнения (FK)
код переменной (FK)
Корректировки коэфициентов МУ
код сценария ЧС (FK)
порядковый номер корректировки
значение
Правые части уравнений сгенерированных вариантов
код варианта модели (FK)
код уравнения (FK)
значение
тип ограничения
код переменной (FK)
значение/коэффициент изменения
тип изменения
наименование изменяемой границы
код уравнения (FK)
код переменной (FK)
значение/коэффициент изменения элемента МУ
тип изменения элемента МУ
Узлы модели - R
шифр узла
Сценарии ЧС
код сценария ЧС
дата
наименование
описание
наименование
Корректировки правых частей уравнений
код сценария ЧС (FK)
порядковый номер корректировки
код уравнения (FK)
значение/коэффициент изменения правой части
тип изменения правой части
Регионы по узлам модели
код региона (FK)
шифр узла (FK)
Сценарии ВЭ
код сценария ВЭ
Регионы
код региона
наименование
наименование
описание
Варианты модели
код варианта модели
код родительского варианта.код варианта модели (FK)
код сценария ВЭ (FK)
код сценария ЧС (FK)
дата
просчитан
оптимален
пустой
наименование
описание
Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН

9. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОГРАММ: МОДЕЛИ ПК ИНТЭК, ПОСТРОЕННЫЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ UML С ПРИМЕНЕНИЕМ CASE-СРЕДСТВА RATIONAL ROSE

Одиночная корректировка
Множественная корректировка
Анализ результатов расчета
варианта модели
Редактирование варианта модели
Расчет варианта модели
<<использует>>
<<использует>> <<использует>>
<<использует>>
Печать варианта модели
Абсолютно новой модели
<<использует>>
<<использует>>
Аутентификация в системе
Создание новой модели
Создание варианта модели
<<использует>>
<<использует>>
На основе существующей
Импорт модели из MPS файла
Создание сценария проведения
исследований
Случаи использования программного комплекса и отношения
между ними.
Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН

10. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОГРАММ: ДИАГРАММА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ДЛЯ ПРЕЦЕДЕНТА "ИМПОРТ МОДЕЛИ ИЗ MPS ФАЙЛА".

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОГРАММ:
ДИАГРАММА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ДЛЯ ПРЕЦЕДЕНТА "ИМПОРТ МОДЕЛИ ИЗ MPS ФАЙЛА".
Соединение с БД готово к
использованию
Пользователь указывает MPS файл имя импортируемого
варианта модели, под которым он будет сохранен в БД
Пользователь указывает в качестве чего импортируется MPS файл и
указывает имя модели, имя сценария и если нужно целевой вариант
[ файл не существует или не введено имя варианта ] Сообщение об
ошибке
[ файл существует и введено имя варианта ]
Разбор MPS
файла
[ ошибки при разборе ]
Сообщение об
ошибке
[ нет ошибок ]
Импортировать как
базовый вариант нового
сценария в новой модели
[ не введено имя
модели или имя
сценария ]
Импортировать в существующий вариант
существующей модели в существующем сценарии
Импортировать как базовый
вариант нового сценария
существующей модели
[ введено имя новой
модели и имя нового
сценария ]
Сообщение об
ошибке
Конец
Конец
[ иначе ]
[ иначе ]
[ модель выбрана и
сценарий выбран и
вариант выбран ]
[ модель выбрана и имя
сценария введено ]
Создали новую
модель в БД
Сообщение об
ошибке
Сохранили разобранный MPS
файл в в выбранном варианте
Создали новый
сценарий в БД
Создали базовый вариант сценария,
созданного на предыдущем шаге в БД
Конец
Сохранили разобранный MPS файл в БД в качестве
варианта, созданного на предыдущем шаге
Конец
Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН

11. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОГРАММ: ДИАГРАММА КЛАССОВ ИНТЕГРАЦИОННОЙ СРЕДЫ

Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН

12. МОДЕЛИРОВАНИЕ БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ: ФРАГМЕНТ ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ЭНЕРГЕТИКЕ

U SED AT:
AU TH O R : Ла бо р ато ри я 3 4
D ATE: 0 9.1 1.2 00 4
PR O J EC T: И нфо рмац и он на я мо де ль с и с те мны хR EV: 2 3.1 1.2 00 4
и с с ле д ов ан и й э не рге тики И С Э М С О РАН - 6 .1 .4.
( те ма 2 .1.7 )
N O TES: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0
Пл аны НИР,
фунд амент ал ьных
иссл ед ований
W O R KIN G
R EAD ER
R EC OMMEN D ED
PU BLIC ATION
A11
Грант ы
РФ Ф И,
РГНФ
Договоры
Требования
современных ИТ
Иссл ед ование
раз вит ия ЭЭС
1
Требования
пред варител ьные
Иссл ед ование
управл ения
функционированием
ЭЭС
2
Информация об
энергетических
объ ек тах
БД ЛЭП
ПК
Сою з
ПК ElectNet
Иссл ед ование
уст ойчивост и,
над ежности и
к ачест ва в ЭЭС
БД д л я
расчет ов,
графические
схемы
ПК
Mathlab
D ATE C O N TEXT:
D R AFT
3
Мет од ы,
т ехнол огии,
рек оменд ации
Требования
Раз работ ка требований
Рек оменд ации
От чет ные мат ериал ы
к мод ел ям, ИО и ПО
Мод ел и
4
БД выч.
эксперимента
ПВК
ПВК Оценк аСДО-6 АНАРЭС
Раз работ ка
мат . мод ел ей,
ПО , соз д ание БД
ПАУ
5
БД
ПВК Сет и
Сот руд ники
отд .40
N O D E:
TITL E:
A111
Исследование методов и математических
моделей развития и функционирования ЭЭС
ПВК
N U MBER :
Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН

13. МОДЕЛИРОВАНИЕ БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ: БИЗНЕС-ПРОЦЕССЫ ИРКАЗ-СУАЛ

USED AT:
AUTHOR:
DATE: 26.11.2004
WORKING
PROJECT: IrkAZ_SUAL
REV:
DRAFT
18.05.2006
READER
DATE CONTEXT:
RECOMMENDED
NOTES: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
PUBLICATION
Приказы, положения
СУАЛ-Холдинг
Законы
РФ
Стандарты
между народные и
российские
Планирование и
управление
производством
готовой продукции
Контракты
A-0
Отчетнос ть в
СУАЛ-Холдинг
Планы, приказы
ИркАЗ
1
Услуги
Производс тво
готовой продукции
ПЭО
ПТО
2
Материалы,
с ырье по
договорам
Энергорес урс ы
Заявки на
материалы
Отчеты
Вс помогательное
обеспечение
Материалы,
с ырье
3
Услуги
ЭЛЦ
ЛПЦ
Отчеты
ЦАМ ЦГС
СГМ СГЭ
ЦКРЭ ЭМЦ
КПП ЦГС
Сертификаты на
готовую продукцию
Оборудование,
с ооружения
TITLE:
Готовая
продукция
Обес печение
производства
4
Материалы,
с ырье
Отчеты
NODE:
Заявки на
ус луги
Сотрудники
ИркАЗ
ЦЗЛ ОТК ОА
ОУК ОС Т СЦ
Деятельность ИркАЗ-СУАЛ
NUMBER:
A0
Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН

14. МОДЕЛИРОВАНИЕ БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ: ДИАГРАММА ПОТОКОВ ДАННЫХ ОТДЕЛА СБЫТА ИРКАЗ-СУАЛ (ФРАГМЕНТ)

USED AT:
AUTHOR : Ìà ê à ã î í îâ à Í. Í.
DATE : 28. 09. 2004
W ORKING
PR OJEC T: È í ô. ì î ä å ë ü Èðê ÀÇ (Äå ÿòå ë üí îñòü î òä å ë à ñá û òà )
RE V:
DR AFT
19. 05. 2006
RE COMMENDED
NOTE S: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
PUBLIC AT ION
Пл аны от груз к и прод ук ции
4
Ру к овод с т во
"ИрК АЗ -СУА Л"
Допол нения и из менения к к онт рак т ам/ д оговорам
О т чет по от груз к е гот
О т чет о пост авк ах по вид ам прод ук ции
Св од к а по ост ат к ам го
О т чет об эк спорт е прод ук ции по ст ранам
О т чет прод ук ции по к онт рак т ам
Сл ужебная з аписк а об
Пл аны
от груз к и
прод ук ции
Допол нения и
из менения к
к онт рак т ам/ д огов орам
Из менения к граф и
от груз очные рек виз
0
1
К оммерческ ое
управл ение
О АО "СУ АЛ-Х ОЛ ДИНГ"
К опии месячных г
О т чет об от груз к е прод ук ции на внут ренний рынок
О т чет об от груз к е на эк спорт
К опии к онт рак т ов
О т чет об ост ат к ах т оварной
прод ук ции по марк ам
Еж ед невная операт ив ная инф ормация
по от груз к е на внут ренний рынок и на
эк спорт
Информация о по
Информация об и
Д еятельность
отдела сбыта
готов ой проду кции
Пл аны произ вод с т ва т оварной прод ук ции
6
ПТ О
Ук аз ание об из менении пл ана произ вод ст ва
9
ТО
З аявк а на выст ав
Док умент ация по
З апрос на пост авк
К оммерческ ие пр
прод ук ции
Письменный от к а
Справк а о т ариф ах з а ж/ д перев оз к и
Нак л ад ная
Ак т инвент ариз ации нез аверш енного произ в од ст ва и
ост ат к ов гот овой прод ук ции
О т чет по произ вод с
вид у прод ук ции
О т чет об от груз к е прод ук ции на внут ренний рынок
13
ПЭО
Информация об от гуз
О т чет об от груз к е на эк спорт
О т чет о выпол нении пл ана произ вод ст ва и сбыт а прод ук ции
Док умент ы: у пак овочны
Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева
РАН
парт ию продСО
ук ции

15. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗНАНИЙ ?

МОДЕЛИ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗНАНИЙ:
Логические
Логико-лингвистические
Продукционные
Фреймовые
Семантические сети
Онтологии
Онтологии – базы знаний специального вида, которые могут
«читаться» и пониматься, отчуждаться от разработчика и/или
физически разделяться их пользователями. Это формально
представленные знания на базе концептуализации (описания
множества объектов и понятий, знаний о них и связей между ними)
Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН

16. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗНАНИЙ: ПРЕДМЕТНАЯ ОБЛАСТЬ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ОНТОЛОГИИ (ТЭЦ)

Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН

17. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗНАНИЙ: ПРИМЕР ОПИСАНИЯ ОНТОЛОГИИ НА ЯЗЫКЕ XML

Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН

18. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗНАНИЙ: ПРИМЕР ГРАФИЧЕСКОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОНТОЛОГИИ В СИСТЕМЕ CmapTOOLS

Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН

19. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗНАНИЙ ФРАКТАЛЬНЫЙ ПОДХОД К СТРУКТУРИРОВАНИЮ ЗНАНИЙ

Фрактальная стратифицированная модель
информационного пространства:
Вся существующая информация о предметной области может быть
отображена в информационное пространство, которое можно
представить в виде совокупности информационных слоев (миров),
состоящих из однотипных информационных объектов.
Информационный объект представляется в виде совокупности свойств,
отражающих реальный объект или процесс
Знания некоторой предметной области могут быть структурированы с
помощью ФС-модели, заданной тройкой (S, F, G), где
S – информационный мир (множество информационных объектов),
F – множество отображений,
G – множество инвариантов
Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН

20. ФРАКТАЛЬНАЯ СТРАТИФИЦИРОВАННАЯ МОДЕЛЬ ИТ-ИНФРАСТРУКТУРЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Концепция создания ИТ-инфраструктуры методологически обосновывается с
помощью фрактальной стратифицированной модели (ФС-модели)
информационного пространства. Фрактальность используется не в
математическом, а в философском смысле, как методологическое свойство,
позволяющее одновременное рассмотрение разномасштабных объектов и
процессов с сохранением инварианта при изменении масштаба.
ИТ - инфраструктура
S
ST
SC
SI
Информационная
инфраструктура
SI
S
Вычислительная
инфраструктура
SC
I
C
F
FTI
C
T
F
Телекоммуникационная
инфраструктура
ST
Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН

21. НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Model-Driven Software Development –
управляемая моделями разработка
программного обеспечения
Model-Driven Development – метод
разработки на базе моделей
Лингвистическое метамоделирование
Онтологическое метамоделирование
Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН

22. MODEL-DRIVEN DEVELOPMENT

Model-Driven Architecture, MDA – модельно
управляемая архитектура (OMG) .
Системы представляются с использованием языка UML
и его конкретных профилей.
Model-Integrated Computing (MIC) –
модельно-интеграционные вычисления
(университет Вандербилта)
Используются предметно-ориентированные языки
моделирования DSML и общая среда моделирования GME
(Generic Modeling Environment)
Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН

23. НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ: общая тенденция

От абстракций, ориентированных на
вычисления (пространства решений)
переходить к абстракциям, позволяющим
вести разработку в терминах предметной
области
Создание таких Case-средств, которые
позволили бы хранить плаформеннонезависимые модели, с возможностью
генерации, по необходимости, моделей,
ориентированных на конкретную
платформу
Институт систем энергетики им Л.А.Мелентьева СО РАН