ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ПОЛЄТАЄВА ГАННА НОРАЙРІВНА

УДК 004.738.5

ДОСЛІДЖЕННЯ ТА РОЗРОБКА МЕТОДІВ І АЛГОРИТМІВ ЕЛЕКТРОННОГО БІЗНЕСУ

05.13.06 - Автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Херсон - 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Херсонському національному технічному університеті на кафедрі інформаційних технологій Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: | кандидат технічних наук, доцент Шеховцов Анатолій Вікторович, Херсонський національний технічний університет,

професор кафедри інформаційних технологій

Офіційні опоненти: | доктор технічних наук, професор Шарко Олександр Володимирович, Херсонський національний технічний університет, професор кафедри загальної та прикладної фізики

доктор технічних наук, професор Коваленко Ігор Іванович, Національний університет кораблебудування ім. адм. Макарова, завідувач кафедри "Програмне забезпечення автоматизованих систем"

Захист відбудеться "28" серпня 2007 р. о 15.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 67.052.01 у Херсонському національному технічному університеті, за адресою: 73008, м. Херсон, Бериславське шосе, 24.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Херсонського національного технічного університету, за адресою: 73008, м.Херсон, Бериславське шосе, 24, корп.1.

Автореферат розісланий "17" липня 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Ісаєв Є.А.

Загальна характеристика роботи

Актуальність роботи. Застосування Інтернет технологій у щоденному діловому житті для створення систем електронної комерції дозволяє скоротити витрати, прискорити всі бізнес-процеси і збільшити прибуток усієї діяльності підприємства. Ступінь високої технологічності та швидкість впровадження інформаційних технологій на будь-якому ринку сучасного підприємства сьогодні значною мірою визначає його успіх на ринку. Від рівня застосування інформаційних технологій прямо залежить конкурентноздатність його товарів і послуг. Інтернет притаманні наступні переваги: оперативність, цілеспрямованість при охопленні аудиторії, відносна дешевина рекламних і маркетингових акцій, можливість зворотного зв'язку з клієнтами.

Великою перевагою електронної комерції є зменшення засобів на проведення діяльності за рахунок перенесення бізнес-процесів у мережу, що призводить до підвищення їхньої ефективності та швидкості їх реалізації. Системи електронної комерції дозволяють скоротити час доступу до ринку товарів і послуг, зменшити географічний бар'єр для виходу на ринок і сприяють застосуванню нових засобів обслуговування існуючих клієнтів при практично необмежених можливостях пошуку нових. Бази даних таких систем надають можливість для доступу до актуальних даних про ринок, потреби клієнтів, можливостях постачань і послуг.

Різним аспектам вирішення цієї проблеми присвячені роботи Кантаровича А.О., Кобелева О.А., Гордона Г, Крупника О.В., Орлова Л.В, Борячок В.М., Коваленко І.І., Хелмера О., Codd E., Dixit S., Lerning B.R. та інших вчених.

Актуальність запропонованої роботи зумовлена у необхідності вирішення наукової задачі розробки системи електронної комерції, необхідних математичних моделей, алгоритмів та програм по питанням електронної комерції та практичне втілення цих методів, технологій в практику електронного бізнесу.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до державних науково-технічних програм, які сформульовані в Законах України "Про наукову і науково-технічну діяльність", "Про національну програму інформатизації": п.6 Інформатика, автоматизація. 6.2.1. - інтелектуалізація процесів прийняття рішень, 6.2.2. - перспективні інформаційні технології та системи, а також планів важливих науково-технічних робіт Міністерства освіти і науки України.

Робота виконувалася на кафедрі інформаційних технологій Херсонського національного технічного університету. Розроблені моделі й алгоритми були використані при виконанні прикладних науково-дослідних робіт: "Розробка програмного забезпечення торгової Інтернет-системи з використанням адресних баз даних для Gall-центрів" (номер державної реєстрації 0107U001139); "Розробка програмного забезпечення системи з використанням автоматичної системи оборони адресних баз даних" (номер державної реєстрації 0107U001138); "Розробка АСУ роботою державних установ" (номер державної реєстрації 0107U001139) створення баз даних "Населення".

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є аналіз електронного бізнесу та створення методів алгоритмічного і програмного забезпечення розробки повнофункціональної Торгової Інтернет Системи (ТІС), організації поставок з використанням сучасних інформаційних технологій. ТІС містить у собі системи повного торгового циклу в on-line режимі, розрахунки фірми постачальника товарів із клієнтами з метою їхнього використання для підтримки прийняття рішень в умовах Інтернет-ринку і створення перспективного планування підприємства. Для виконання поставленої мети в дисертаційній роботі були поставлені і розв'язані наступні задачі:

-

-

-

-

-

-

Об'єктом дослідження є ТІС, система розрахунків ТІС, бази даних підприємства, багатомірні системи управління базами даних (БСУБД).

Предмет дослідження - моделі та методи організації ТІС з метою ефективного рішення прогнозу розвитку підприємства, при використанні багатомірного управління базами даних (БД).

Методи дослідження. Для досягнення поставленої в дисертаційній роботі мети використовуються: оптимізаційні моделі (при розподілі ресурсів на виконання операцій електронного бізнесу), імітаційне моделювання (при визначенні маркетингових параметрів, які характеризують ефективність подальшого планування розвитку електронного бізнесу підприємства), методи системної динаміки (при розробки оптимальних розмірів замовлень, які відносяться певним моментам часу), агрегації інформації для побудови інформаційної системи підприємства, методи багатомірного аналізу даних (для побудови інформаційної системи підприємства).

Наукова новизна отриманих результатів:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Практичне значення отриманих результатів полягає у реалізації програмного комплексу, що здійснює торгівлю через Інтернет і допомогу в ухваленні рішення при виборі альтернативних рішень для подальшого розподілу товару. Цей комплекс спрямований на підвищення ефективності роботи підприємства в мережі Інтернет і одержання додаткового прибутку, за рахунок зменшення часу і поліпшення якості прийнятих рішень підприємством. Упровадження системи призводить до поліпшення процесу торгівлі і зменшення навантаження на сервер.

Результати дисертаційного дослідження апробовані на ТОВ "Цюрупинський паперовий комбінат" та в Українському державному підприємстві поштового зв'язку "Укрпошта".

Особистий внесок здобувача. Усі положення, що виносяться на захист, розроблені самостійно. В роботах [1, 2] здобувачем розроблені модулі по отриманню запитів, перетворенню та обробку запитів оператора, в роботах [4, 6] здобувачем виконаний аналіз проблеми опису моделей розрахунків між покупцем та підприємством, в роботах [3, 5] здобувачем проведений аналіз інформації на базі багатомірного управління БД, в роботі [7, 8] здобувачем запропоновано структуру ТІС на базі чотирехрівневої архітектури.

Апробація результатів дисертації. Основні питання дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на III науково-практичної міжнародної конференції "Чорноморський регіон у системі міжнародної економічної інтеграції: проблеми і перспективи" (Феодосія, 2003), IV науково-практичної міжнародної конференції "Українське Причорномор'я в конкурентному економічному просторі" (Феодосія, 2005), VIII науково-практичної конференції "Інформаційні технології в утворенні і керуванні" (Н.Каховка, 2006), XI міжнародної наукової конференції імені академіка М.Кравчука (Київ, 2006), наукових семінарах кафедри інформаційних технологій Херсонського національного технічного університету.

Публікації. По темі дисертації опубліковано 9 друкованих праць, з них 8 статей у наукових спеціальних журналах, які входять у перелік ВАК України.

Структура та обсяг дисертації. Зміст дисертаційної роботи викладено на 150 сторінках машинописного тексту, що складається з вступу, 4 розділів, висновків і додатків. У роботі представлено 3 таблиці, 26 рисунків, 4 додатка. Список літератури включає 145 робіт.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтована актуальність роботи, сформульовані мета і задача дослідження, наведений перелік отриманих результатів, характеризується наукова новизна і практична цінність. Наведені зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

У першому розділі дослідженні питання, що пов'язані зі створенням та розвитком торгових Інтернет систем та електронного бізнесу, розкриті основні принципи побудови Інтернет-магазинів та виявлені їх недоліки. Наведено класифікацію систем електронної комерції і розглянуті їхні основні функції в загальному торговому циклі. Перераховані основні варіанти оплати, визначена ця проблема і допускається, що в роботі будемо враховувати оплату післяплатою чи наявними кур'єру. Після вибору форми оплати розробляється схема доставки товару. На сьогоднішній день це питання лишається уразливим для сучасних Інтернет-магазинів і запропонована інформаційна система для створення БД, яка створюється з нових замовлень, фіксації руху товарів і складання необхідної документації.

На основі якісного аналізу систем електронного бізнесу сформульовано основні етапи побудови ТІС, які містять у собі систему розрахунків між виробником та покупцем та інформаційну систему підприємства, створення комплексу алгоритмів і програм, за допомогою яких здійснюється виконання рішення та розробка повнофункціональної ТІС.

Виходячи з цих передумов, сформульовані задачі дослідження, розв'язання яких базується на використанні сучасних методів та моделей.

У другому розділі розроблена організація повнофункціональної ТІС, формалізовано опис потоків платежів в електронному бізнесі, вдосконалено організацію управління розрахунків між виробником та клієнтом, запропоновано підхід до формалізації задач ресурсного планування операцій електронного бізнесу.

Запропонована ТІС - це система класу "бизнес-покупець" (business-to-customer, В2С), особливостями якої є: менеджер ТІС працює через браузер, а не як віддалений клієнт системи і систему можна використовувати як Інтернет-магазин, причому менеджер є оператором торгової системи, встановленої в організації.

ТІС має чотирехрівневу архітектуру і містить у собі повний набір інструментів для відкриття магазину та настроювання його бізнес-схеми (рис. 1). Все управління ТІС здійснюється двома менеджерами (системний адміністратор і бізнес-адміністратор) через звичайні браузери. Таке управління провадиться з комп'ютерів будь-який конфігурації, установлених у внутрішньої ЛВМ організації.

Чотирехрівнева архітектура дозволяє забезпечити практично необмежену масштабність системи. Окремі її частини можуть встановлюватися на різних серверах з різними операційними системами. Сервера додатків можуть масштабуватися на декількох віртуальних серверів однієї машини, так і розподілом окремих серверів між декількома комп'ютерами.

У цьому розділі запропоновано для опису потоків платежів електронного бізнесу використовувати модель дерева сценаріїв, у якому описуються різні варіанти розвитку подій (сценаріїв). Сценарії представляються ланцюжками подій, з кожним з яких можна зв'язати, наприклад, продаж товару, проведення виплати або будь-яка інша дія. Кожному сценарію ставиться у відповідність визначена імовірність, що характеризує міру можливості його реалізації.

Нехай - безліч вершин дерева сценаріїв, а - безліч його ребер. Позначимо як корінь дерева вершину w0. Всі ребра дерева сценаріїв {Aj} орієнтовані, і кожне з них задається парою вершин Aj=(wi, wj), де wi позначає початок ребра Aj, а wj - його кінець. Кожна вершина є кінцем одного і тільки одного ребра Aj.

Дерево сценаріїв будується таким чином, щоб між коренем дерева w0 і будь-якою іншою вершиною можна було побудувати шлях, тобто для будь-якої вершини повинен існувати ланцюжок ребер , що буде задовольняти наступним умовам.

1. Початком першого ребра є вершина w0:wi0=w0.

2. Для будь-якої пари сусідніх ребер ланцюжка і виконуються наступні співвідношення: .

3. Кінцем останнього ребра Ak повинна бути вершина .

Ланцюжок подій C(wk) може бути також представлений з використанням ланцюжка вершин , при цьому кожної парі сусідніх вершин повинне відповідати ребро .

Ланцюжок ребер C(wk) включений в , якщо всі вхідні в ланцюжок C(wk) події також входять у C(wr): . (Символ “?” означає “спричиняє”.)

Позначимо через безліч ребер, для яких початкової є вершина wk.

C кожним ребром Aj зв'язується деяка подія, яка може при виконанні визначеного комплексу умов або відбутися з імовірністю P(Aj), або не відбутися, відповідно, з імовірністю 1-P(Aj). Для подій і ребер будемо використовувати ті самі позначення. Кожній вершині wk при відповідає деякий комплекс умов U(wk), необхідних для проведення досвіду, результатом яких є одне з подій Aj з безлічі (wk). Комплекс умов U(wk), з одного боку, представляється ланцюжком подій C(wk) і, з іншого боку, додатковим набором умов D(wk), тобто .

Сценарієм будемо називати ланцюжок подій C(wk). Повним будемо називати сценарій C(wk), для вершин якого виконуються співвідношення: . Безліч всіх сценаріїв позначимо через .

Ймовірність реалізації ланцюжка подій C(wk) дорівнює добутку ймовірностей вхідних у неї подій:

P(C(wk))==P(Ai1)P(Ai2)…P(Ain(k))P(Ak)

Якщо в процесі моделювання вже був реалізований сценарій C(wk), то імовірність здійснення сценарію C(wr) за умови, що , дорівнює відношенню ймовірностей сценаріїв C(wr) і C(wk):

Дерево сценаріїв повинне задовольняти наступним умовам:

1. Кожна безліч (wk) повинна утворювати повну групу подій: .

2. Подія безліч (wk) повинна бути попарно несумісні: AiAj=, ij.

Наслідком цих умов є два співвідношення.

1. Сума ймовірностей подій безліч (wk) дорівнює 1: .

2. Сума ймовірностей повних сценаріїв з безлічі дорівнює 1: .

Процес моделювання полягає в послідовному переході від одного стану до іншого доти, поки це можливо; при цьому ребра відіграють роль сполучних ланок. Початковим станом моделі є вершина w0. У цьому випадку схема функціонування буде виглядати в такий спосіб:

-

-

-

-

-

-

Розроблена модель системи розрахунків між постачальником та клієнтом за допомогою механізму синхронізації.

Початкові значення тривалості покупки і лімітів ресурсів, що витрачаються, Ik для деякої покупки Pk пропорційні сумі платежу й обчислюються по формулі:

де E={e1, e2,…en} - матриця початкових значень для покупки однієї одиниці платіжного плану (ліміти ресурсів, мінімальний термін дії і т.п.), sk - вартість покупки Pk (сума платежу), c - ціна однієї одиниці платіжного плану.

Для того щоб керувати ресурсами, включеними в платіжний план, на який підписаний клієнт, необхідно задати спеціальний параметр його покупок, що відображає приналежність до одного зі станів. У кожен момент часу покупка може бути відкрита, заблокована, або припинена за бажанням, а також може допускати використання тільки деяких ресурсів зі списку всіх ресурсів, дозволених платіжним планом, у залежності від часу доби, днів тижня й інших параметрів платіжного плану. Стани формулюються виходячи зі специфіки і нестатків оператора. Стан можна або призначити, або обчислити, виходячи з інших параметрів покупки.

Введемо поняття стану покупки як функції від параметрів покупки p1,p2,…pn і параметрів платіжного плану t1,t2,…tm:

s=F(p1,p2,…pn,t1,t2,…tm)

Функцію F назвемо умовою стану і створимо об'єкт “Стан покупки”, що включає в себе умови стану покупки як параметр.

Підсумкова формула для обчислення стану виглядає так:

sL=1*C(pi)*C(pj)*C(pk)*C(ti)+2*(1-C(pj)*C(pk))+3*C(pi)*C(pj)*C(pk)*(1-C(ti))

Кожна покупка може містити в собі кілька ресурсів. По стану покупки потрібно одержати можливість обчислити стан всіх ресурсів. Якщо станів покупки може бути описане як завгодно багато, оскільки вони введені для зручності управління покупками, то станів ресурсів може бути тільки два - “включений”/“виключений”.

Розглянемо метод обчислення станів кожного ресурсу для клієнта, що має кілька покупок.

Нехай є m різних ресурсів Res1,Res2,…Resm... Представимо їхні стани як матрицю-рядок R=(r1 r2 … rm), rj={0,1}... Значення 0, 1 відповідають станам ресурсу “виключений”, “включений”.

Розглянемо одну довільну покупку Pk. Нехай матриця-рядок Sk=(s1k s2k … snk), si={0,1}? складається з елементів sik, таких що sik=1, якщо покупка Pk знаходиться в стані i, у протилежному випадку sik=0.

Введемо матрицю відповідності станів у такий спосіб:

В даному випадку елемент xij відповідає стану ресурсу rj покупки, який знаходиться в стані si.

Тоді добуток матриці станів покупки Pk на матрицю відповідності станів буде давати матрицю станів ресурсів Rk для даної покупки:

Таким чином, маємо матрицю станів усіх ресурсів для однієї довільної покупки. Якщо клієнт має кілька покупок, то його права доступу до кожного ресурсу визначаються як елементна логічна сума матриць станів ресурсів для кожної з покупок. Іншими словами, ресурс буде дозволений клієнту, якщо хоча б одна з його покупок, що включають цей ресурс, буде мати стан, що дозволяє його використання.

Аналогічним чином можна одержати відображення лімітів ресурсів, який може розрахувати клієнт. Нехай покупка Pk серед своїх параметрів має ліміти включених у неї ресурсів. Для покупки Pk складемо діагональну матрицю лімітів ресурсів:

Елементи yjk цієї матриці відповідають ліміту ресурсу Resj у покупці Pk. Значеннями yjk можуть бути числа, інтервали часу, рядки і більш складні об'єкти. Матриця лімітів ресурсів для покупки Pk утворюється у такий спосіб:

Сумарні ліміти ресурсів для всіх покупок клієнта утворюються підсумовуванням лімітів для кожної покупки:

У даному випадку функція підсумовування для кожного ресурсу визначається способом агрегування, заданого для даного ресурсу. У тому випадку, якщо ресурс віднесений до типу суми, то функція підсумовування еквівалентна числовому додаванню. Якщо ресурс рядкового типу, то функція підсумовування становить із себе вибір “найкращого” значення, встановленого заданим пріоритетом (зростання, убування, алфавітний порядок, упорядкований список значень). Якщо ресурс відноситься до типу, що перелічується, то операцію підсумовування використовують як операція об'єднання.

Таким чином, отриманий спосіб, за допомогою якого для кожного клієнта, виходячи з параметрів покупки, матриці відповідності станів, матриці лімітів ресурсів і правил агрегування, можна обчислити стан і ліміти ресурсів, доступних йому.

Зображення комплексу робіт представляємо у вигляді графа, в якому операції зображуються у вигляді вершин мережі, а залежності між операціями - у вигляді дуг мережі. Для повного опису комплексу робіт необхідно задати опис кожної операції.

Важливою характеристикою операції є її обсяг W. Він визначається на основі нормативів, експертних оцінок або наявного досвіду. Обсяг може вимірятися в одиницях трудомісткості, вартості і т.д.

Наступною характеристикою операції є її тривалість (час виконання). Операція описується величиною тривалості і кількістю необхідних для її виконання ресурсів, тобто операція виконується з фіксованою інтенсивністю. Якщо кількість ресурсів у процесі виконання операції не змінюється, то операція виконується з постійною інтенсивністю. Для опису операції, виконуваної з постійною інтенсивністю, задаємо тривалість операції при різних рівнях ресурсів, тобто залежність t(u), де u - кількість ресурсів, що виконують операцію. Відношення:

,

визначає інтенсивність виконання операції (продуктивність ресурсів, що беруть участь у операції), яка називається швидкість виконання операції.

Одночасне збільшення (зменшення) і обсягу, і швидкості операції в те саме число раз не змінює її тривалості. Отже, і величина обсягу, і його одиниця виміри можуть бути обрані довільно. Як правило, одиниця виміру обсягу вибирається зі змістовного змісту.

Найбільш складним є випадок, коли операція може виконуватися з перемінною інтенсивністю, тобто кількість ресурсів у операції може змінюватися в процесі її виконання. Для опису операції в цьому випадку необхідно задати її обсяг W і залежність w=f(u) швидкості операції від кількості виконуючих її ресурсів. Позначимо через u(t) кількість ресурсів у операції в момент часу t, tн - момент початку виконання операції, tк - момент її закінчення. Має місце співвідношення:

.

Важливою характеристикою операції є витрати ресурсів:

Визначимо залежність тривалості операції t от витрат на її виконання при заданій залежності швидкості операції від кількості ресурсів, припускаючи, що ресурси розподіляються оптимально.

Отже, uk = u для всіх k. З огляду на те, що ut = S і , одержуємо:

.

З цього рівняння визначається залежність t(S) або S(t).

Далі для заданої тривалості t визначаємо u* і відповідно S=u*t, приймаючи отриману увігнуту залежність за правдиву, представимо точку u* як опуклу лінійну комбінацію найближчих точок u1 і u2: .

Очевидно, що:

Розділимо інтервал часу t на два: t1 = at і t2 = (1-a)t.

Приймемо u = u1 в інтервалі t1 і u = u2 в інтервалі t2. З умови (5) маємо:

тобто отриманий припустимий розподіл ресурсів дозволяє виконати весь обсяг операції з витратами ресурсів S. Тому для будь-яких залежностей f(u) і витрат S існує оптимальний розподіл витрат у часі з не більш ніж двома інтервалами рівнів ресурсів.

Обмеження на ресурси, які можна використовувати в операціях, визначаються функцією наявності (приступності) ресурсів. Якщо N(t) - функція наявності визначального ресурсу, то обмеження на розподіл ресурсів по операціях має вигляд:

,

де ui(t) – кількість ресурсу в операції i, n – число операцій.

Досить часто операції розбиваються на класи, так що операції одного класу виконуються ресурсами одного виду. Якщо позначити Pj – безліч операцій, виконуваних ресурсами j-го виду, Nj(t) - функцію наявності ресурсів j-го виду, то обмеження на розподіл ресурсів записуються в такий спосіб:

.

Для ресурсів обмеження, що накопичуються, задаються в інтегральному вигляді:

.

Якщо обмежені загальні витрати S на операцію (або обмежена вартість операції), то обмеження на ресурси визначаються наступним нерівністю:

,

де si – витрати ресурсу на i-й операції (або вартість i-й операції).

Задача оптимального розподілу ресурсів полягає у визначенні припустимого при обмеженнях розподілу ресурсів, мінімізуючого заданий критерій оптимальності. Якщо ресурси обмежені, то, як правило, ставиться задача мінімізації тривалості T операції, або задача мінімізації упущеної вигоди:

,

де ti – момент закінчення i-ої операції, ci – коефіцієнт упущеної вигоди. Якщо заданий термін завершення операції, або припустима величина упущеної вигоди, то зважується у визначеному змісті зворотна задача – мінімізації ресурсів або витрат.

Нехай k таке, що:

,

де . Тоді, момент закінчення операції визначається по формулі:

.

Вибір одиниці ресурсів довільний. Важливим є поняття ресурсів одного виду. Так називаються ресурси, що нерозрізнені в умовах даної задачі по їхньому впливу на швидкість виконання операції (при відповідному виборі одиниці виміру). При цьому фізична природа ресурсів може бути різною, хоча найчастіше ресурси різної фізичної природи належать до різних видів. Розглянемо задачі, у яких кожна операція може виконуватися тільки ресурсами одного виду. Таким чином, безліч операцій комплексу розбивається на класи. Операції одного класу можуть виконуватися тільки ресурсами відповідного виду.

У третьому розділі одержала подальший розвиток модель багатомірних даних для синтезу, аналізу та консолідації даних в електронному бізнесі.

Для створення інформаційно-аналітичної системи підприємства в електронному бізнесі, у дисертаційній роботі пропонується використовувати багатомірний аналіз БД. На сьогоднішній день торгові організації оперують з великою кількістю інформації про стан ринку, прогнозування його перспектив, постійної оцінки ефективності функціонування власних структур і аналізу взаємин між бізнес-партнерами і конкурентами. У ТІС ця функція передається СУБД. Звичайно в сучасних ТІС величезна кількість перерахованої інформації обробляється "вручну" декількома підрозділами підприємства. Для рішення проблеми необхідно використовувати багатомірні системи управління базами даних, тому що вони застосовуються для інтерактивної аналітичної обробки агрегованих ретроспективних і прогнозованих даних. Користувача, який займається аналізом, рідко цікавить деталізовані дані. Більш того, чим вище рівень користувача, тим вище рівень агрегації даних, використовуваних ним для прийняття рішень.

Проектування багатомірної БД звичайне починається з визначення питань, з якими кінцеві користувачі хотіли б звернутися до системи. Після того як первинний аналіз виконаний, і отримане представлення про те, які дані потенційно можуть виступати як показники і вимірів, можна переходити до проектування її структури - визначенню конкретних вимірів, їхніх взаємозв'язків і рівнів агрегації збережених даних (рис. 2).

БСУБД працює з досить стабільними в часі даними, і дані в таких системах досить рідко вводяться в інтерактивному режимі. Звичайно завантаження виконується з зовнішніх джерел: оперативних БД, електронних таблиць або із заздалегідь підготовлених файлів. Варто помітити, що дані можуть зберігатися як на постійній основі, так і завантажуватися динамічно, у той момент, коли до них звернеться користувач. Використання БСУБД забезпечує високу гнучкість.

На підставі вищевикладеного в роботі формалізується модель багатомірних даних і пропонується алгебраїчна мова запитів, називана алгеброю угруповань. Основним з компонентів моделі є багатомірний куб, що складається з безлічі відносин (називаних вимірами) і, що має для кожної комбінації кортежів (називаною координатою), по одній з кожного виміру, асоційоване значення даних. Кожен вимір розглядається як основне угруповання, тобто кожен кортеж у вимірі відповідає групі, що складається з усіх координат, у яких міститься даний кортеж. Щоб виражати запити користувача, вираження алгебри відносин розширюються стосовно основних угруповань до одержання комплексних угруповань, включаючи упорядковані угруповання. Багатомірні куби є матеріалізовані представлення, отримані з БД, розташованих на віддалених серверах.

Визначимо N-мірні куби. Приймемо дві непересічних множини: множина імен атрибутів і множина імен вимірів. Використовуємо A, B і т.д., щоб позначити імена атрибутів, R, щоб позначити кінцеві множини імен атрибутів, і D, щоб позначити імена вимірів. Кожен символ може бути проіндексований, щоб позначити різні імена того самого виду. Кожен атрибут А зв'язаний з доменом dom(A). Крім того, використовуємо символ , щоб позначити множину скалярних значень (цілі числа, речовинні числа і т.д.), що включає спеціальне нульове (порожнє) значення.

Нехай n - позитивне ціле число. N-мірна схема куба є множина {(D1,R1),...,(Dn, Rn)}, де D1,...,Dn - імена вимірів, що розрізняються, і R1,...,Rn - множини імен атрибутів. N-мірний куб, або куб, на схемі {(D1,R1),...,(Dn, Rn)} є пари (F,), де

а) F={(D1, R1),...,(Dn,Rn)} де ri - відношення на Ri для кожного 1 ? i ? n, і

б) є відображення з {{(D1,t1),…,(Dn,tn)}| 1 ? i ? n:tiri}у .

У даному визначенні ri називається відношенням виміру для Di. Таким чином, багатомірний куб складається з множини відносин виміру і відображення значень. Відображення значень відображає кожну комбінацію кортежів, по одному з кожного відношення виміру, у скалярне значення. Окремим випадком в представленому визначенні є те, що одне (або більше) відносин виміру є порожнім. У цьому випадку відображення значення невизначене.

Реляційні операції забезпечують могутній механізм угруповання для одержання згрупованих відносин з базових. Основні операції, застосовані в згрупованих відносинах: операція перейменування, операція прокручування, операція агрегування. Розглянемо кожну з них.

Нехай D.A - атрибут виміру (D може бути фіктивним) і B - ім'я атрибута. Нехай g - згруповане відношення на схемі G такий, що D.AG і BG. Тоді ren.A,B(g) є операція, що змінює атрибут D.A в gB.

По визначенню, операція перейменування може змінювати регулярний атрибут на регулярний атрибут або змінювати атрибут вимірів на регулярний атрибут виміру. Це обмеження виникає через допущення, що відносини, які групуються, становлять групи, сформовані з основних груп, наданих кубами і називається "властивістю не порожнього посилання".

Щоб виражати угруповання, яки зв'язані порядком, представимо "порядок кортежу" на відносинах. Використовуючи порядок кортежу, визначимо упорядковані операції прокручування на угрупованнях.

Нехай b (початок), s (крок), і l (довжина) - позитивні цілі числа (s може бути 0), g - згруповане відношення на схемі G, X - підмножина G, таке що ніяке (регулярне) ім'я атрибута не з'являється більш ніж один раз у X, і O - порядок кортежів у X. Припустимо O[x(g)]=t1,...,tn. Нехай m ? 0, і нехай im=b+s*m і jm=im+l. Якщо im ? jm ? n, тоді для кожного im ? k ? jm, нехай tmk - кортеж на схемі start-Xend-XX такий, що tmk[start-X]=tim, tmk[end-X]=tjm і tmk[X]=tk. Нехай g’ буде відношенням, яке складається з усіх tmk, визначених вище. Тоді Оb,s,l(g) називається прокручуванням g у згрупованому відношенні gg’.

Таким чином, операція прокручування спочатку сортує кортежі в x(g) відповідно до заданого порядку кортежів. При цьому генеруються групи по інтервалах, взятим з послідовності (результату сортування). З кожної інтервальної групи, з'єднуючи її з первісним відношенням, генерується результуюча група.

Для операції агрегування визначаємо функцію агрегування як відображення з декількох підмножин.

Нехай g - згруповане відношення на схемі G і C - куб на схемі S', такий, що G є застосовним до S. Нехай f - функція агрегування, і А - ім'я атрибута, не заявленого у G. Тоді fXC,А(g), названа агрегатною операцією, є згрупованим відношенням g’ на X{А} таким, що x(g’)=x(g) і для кожного tg’, t[А] є результатом застосування f до мультімножини {(t1,...,tn) | (t1,...,tn)Гx,g(t[X])}.

За допомогою алгебри угруповань визначимо наступні характеристики. Для зразка, будемо використовувати чотири приклади запитів, щоб проілюструвати алгебру угруповань. Припустимо, що маємо багатомірну БД (на базі ЦБК) на схемі (D,C,G), де D={Дата, Товар, Організація}, C={ПРОДАЖ} і G={Район}. Відношення, що групується, для вбудованого відношення угруповання {Район} має схему {Район, Місце розташування}.

1.

T5+=Prod.p(p1,0,5total,desc (sumProd.pSALES,total (Date.y=2006 (Prod Date))))

2.

sumend-m,end-d,Store.locSALES,total (p1,0,*(Date.m,date.d),asc (Date.y=2005 (Date Store))) | (23)

3.

T5+ sumSALES,totalreg,Prod.p (Region Prod) | (24)

Алгебра кубів складається із шести операцій, яки є відображеннями кубів у куби і відносин у куби:

-

-

-

-

-

-

Покажемо на прикладі представлення, отримане з двох кубів з використанням алгебри багатомірних кубів, використовуючи дані ЦБК. Припустимо, що кожен магазин надсилає в головний офіс куб Ci = (rd,rp,amounti). Ці куби і деякі інші локальні відносини, подібні до відношення району rg на схемі {Район, Місце розташування}, використовуються для створення кубів в інформаційному сховищі головного офісу. Два куби представлені нижче як вираження алгебри кубів:

SALES= (Store(C1) Store {(loc1)})+Store…+Store(Store(Cm)Store{(locm)}),

де m - число магазинів, loci - місце розташування i-го магазину, і (loci) - одномісний "постійний" кортеж; тоді:

R_SALES=sumRp,{reg) Prod,Region (SALES store rg)

Куб SALES (ПРОДАЖІ) є представленням щоденних продажів усіх товарів по кожному магазину, у той час як R_SALES - поточні продажі кожного товару в кожнім районі.

У четвертому розділі розглянуто питання експериментального моделювання та практичної реалізації основних наукових результатів роботи.

Інформаційна система підприємства будується на основі архітектури Інтернет/Інтранет, оскільки основними перевагами такої організації інформаційної системи полягають у наступному:

-

-

-

-

-

-

У загальному випадку архітектура інформаційної системи, реалізована з використанням даної архітектури, включає Web-вузли з інтерактивним інформаційним наповненням, реалізовані за допомогою технологій Java, JavaBeans і JavaScript, взаємодіючих із предметною базою даних, з одного боку, і з клієнтським місцем з іншої. База даних, у свою чергу, є джерелом інформації для інтерактивних додатків реального часу.

Для створення інтерактивної взаємодії з користувачем у Web використовується спосіб, що надає практично необмежені можливості - застосування технології Java. Достойність цього способу є: прозора для користувача динамічне завантаження об'єктів по мережі, нульова вартість адміністрування клієнтських систем. На рис. 3 представлена інформаційна система, реалізована за допомогою Java технології.

Взаємодія клієнта і системи займає важливе місце в загальній структурі будь-якої інформаційної системи. Від правильності розробки цієї частини залежить життєздатність системи в цілому, можливість її підтримки і розширення.

Для зменшення кількості дублюючого коду, зниження імовірності помилок реалізації інформаційну систему розділяють на три основні рівні - Модель-Представлення-Оброблювач (Model-View-Controller - MVC). У пропонованій системі реалізовувалися інтерфейси і системи взаємодії для ролей редактора і менеджера, що відрізняються значною кількістю операцій із системою, і це призвело до сильного спрощення розширення і підтримки системи.

Одним з головних переваг використання MVC є можливість здійснити модельну побудову програмної системи. Застосування модельної структури дозволило збільшувати функціональність системи, використовувати моделі, що розділяються, для організації різних користувальницьких функцій, а також контролювати рівень доступу до системи.

Основними задачами розробки і створення модуля для обробки запитів користувача системи є:

-

-

-

-

-

-

Взаємодія користувача із системою здійснюється за наступною схемою:

1.

2.

3.

4.

У додатках наведені: основні екранні форми, програмні модулі основних блоків розробленої ТІС, акти впровадження результатів дисертаційної роботи на підприємствах і організаціях.

Загальний висновок

Дисертаційна робота присвячена дослідженню та розробки математичних моделей, методів, алгоритмів, інформаційних технологій створення повнофункціональної ТІС з урахуванням управління взаємодії виробника з клієнтами та обробки аналітичної інформації на основі багатомірного підходу й алгебри угруповань.

Отримано наступні результати:

1.

2.

3.

4.

5.

Обґрунтування висновків і рекомендацій, наведених у роботі, підтверджується практичним використанням результатів дисертаційних досліджень. Результати досліджень упроваджені на підприємствах ТОВ "Цюрупинський паперовий комбінат", українське державне підприємство поштового зв'язку "Укрпошта".

Перелік опублікованих робіт за темою дисертації

1.

Автором розглянуті основні методи і моделі добування контекстних знань із БД в умовах неповноти даних для прийняття рішень.

2.

3.

4.

5.

6.