Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка кроссплатформенной технологии построения мобильных приложений с заданными контурами интеграции для повышения функциональной и ресурсной эффективности корпоративных информационных систем

Номер контракта: 14.576.21.0066

Руководитель: Копытов Владимир Вячеславович

Должность: директор по исследованиям и разработкам

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
мобильные приложения, интеграция приложений, корпоративные информационные системы, прототипирование, разработка приложений, технологии построения, архитектура информационных систем, автоматизированное проектирование, кроссплатформенность

Цель проекта:
Рынок мобильных приложений демонстрирует уникальный рост за последние 3-5 лет, формируя постоянный растущий спрос среди конечных потребителей. Крупнейшие компании ИТ-отрасли активно занимаются разработкой и продвижением мобильных приложений и мобильных сервисов, что требует значительного внимания к использованию эффективных технологий разработки. Необходимость проведения работ основывается на технологическом запаздывании методологии и инструментальных средств разработки мобильных приложений российского производства и значительным спросом на них отечественной ИТ-индустрией. Актуальность предложенной темы связана с широким применением мобильных приложений в составе корпоративных информационных систем на транспорте, в сфере государственного управления, в торговле и иных отраслях. Среди всего множества мобильных приложений можно выделить интенсивно развивающийся сегмент приложений, используемых сотрудниками предприятий и организаций для решения своих производственных задач (корпоративные мобильные приложения). Отличительной особенностью данных мобильных приложений является их включение в ИТ-инфраструктуру предприятия и тесная интеграция с корпоративными информационными системами. Проект направлен на создание новых технологических решений в области разработки мобильных приложений для различных мобильных платформ, обеспечивающих снижение затрат и улучшение качественных характеристик интеграции с корпоративными информационными системами. Целями проекта являются: - анализ и совершенствование методов разработки кроссплатформенных мобильных деловых приложений; - разработка метода интеграции кроссплатформенных мобильных приложений и корпоративных информационных систем; - создание метода оптимизации использования вычислительных ресурсов в гибридных корпоративных информационных системах с мобильными клиентскими приложениями. Постановка и достижение указанных целей обеспечат разработку кроссплатформенной технологии построения мобильных приложений с заданными контурами интеграции с корпоративными информационными системами, а также станут основой для повышения функциональной и ресурсной эффективности корпоративных информационных систем.

Основные планируемые результаты проекта:
Основными прикладными результатами проекта будут выступать:
1) Рабочий прототип технологии создания кроссплатформенных мобильных приложений. Отличительной особенностью результата будет являться снижение издержек на разработку кроссплатформенных приложений по сравнению с «нативным» подходом, т.е. с разработкой нескольких приложений для ряда определенных мобильных систем. Полученный результат будет являться основой для совершенствования методов разработки кроссплатформенных мобильных деловых приложений. Существующие подходы к описанию архитектуры (например, модели UML, метамодель ANSI \ IEEE Std 1471 – 2000, модели RUP и пр.) не акцентируют внимание на задачах интеграции и описывают некий набор типовых структур архитектуры, не обеспечивая автоматизированного перехода к проектированию новых структур. При разработке технологии необходимо описать требования к архитектуре мобильного приложения, в котором будет обеспечено разделение компонентов, отвечающих за реализацию бизнес-логики приложения, хранение и обработку данных, пользовательский интерфейс и интеграционные функции. Подобное разделение позволит добиться того, что для описания функциональных задач приложения (бизнес-логика) можно будет использовать функциональные модели, спроектированные при разработке корпоративной информационной системы. Кроме того, необходимо обеспечить автоматическое проектирование структуры базы данных и сервисов взаимодействия на основе моделей автоматизации бизнес-процессов корпоративной информационной системы.
2) Метод интеграции мобильных приложений с корпоративными информационными системами. Отличительной особенностью метода будет являться использование формализованного описания архитектуры корпоративной информационной системы и мобильного приложения, позволяющее определить регламенты обработки и отображения данных. Полученный результат будет важной прикладной разработкой для развития научно-технологического направления и совершенствования инструментальных средств проектирования и разработки мобильных приложений.
3) Метод распределения нагрузки между корпоративными информационными системами и мобильными приложениями. Отличительной особенностью метода будет являться уникальная модель прогнозирования и выделения ресурсов в сложных многокомпонентных корпоративных информационных системах, а также алгоритмы выделения и возврата вычислительных ресурсов из общего ресурсного пула исходя из фактических и прогнозных значений загрузки различных узлов вычислительной системы. Это обеспечит ресурсную оптимизацию создаваемой технологии и снижение ресурсных издержек при возрастании масштаба корпоративных информационных систем. Существующие статические и динамические подходы к распределению ресурсов информационных систем ориентированы на анализ текущего состояния загруженности узлов системы и текущего состояния потока поступающих задач. Предлагаемый в рамках решения задачи подход будет основан на интеллектуальном алгоритме распределения ресурсов с прогнозированием будущего потока задач, что даст очевидное преимущество при формировании ресурсного пула системы. Научная новизна предлагаемых подходов к решению задачи будет заключаться в применении математических и статистических методов и моделей для анализа и прогнозирования потока задач и в построении модели распределения ресурсов корпоративной информационной системы. Полученный результат будет иметь применение в теории и практике построения корпоративных информационных систем с жесткими требованиями к масштабируемости и ресурсной эффективности.
4) Программная реализация разработанных методов в экспериментальном образце программного обеспечения. Отличительной особенностью программной реализации будет выступать пошаговый сценарий выполнения задач проектирования и прототипирования мобильного приложения исходя из основных описанных этапов технологии создания кроссплатформенных мобильных приложений. Полученный результат будет являться важной экспериментальной частью комплексной разработки и будет ориентирован на системное завершение и прототипирование технологии.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Основным конечным продуктом, создаваемым в рамках ПНИ, выступает технология создания кроссплатформенных мобильных приложений, интегрированных с корпоративными информационными системами на основе специализированной архитектуры и моделей обработки данных для обеспечения "бесшовной" интеграции. Создаваемая технология будет ориентирована на практическое применение при построении сложных гетерогенных программных комплексов.
Научная новизна применяемых технологических решений заключается в использовании "облачной" модели интеграционных сервисов и набора моделей DATA MODEL, INTEGRATION MODEL, VIEW MODEL для реализации автоматизированных сценариев подготовки программного кода кроссплатформенных мобильных приложений, встраиваемых в специализированные приложения-контейнеры. Также будут предложены интеллектуальные алгоритмы перераспределения вычислительной нагрузки в высоконагруженных средах на основе прогнозирования занятости вычислительных мощностей системы. Научная и технологическая новизна разрабатываемых решений имеет глобальный характер и сопоставима с ведущими мировыми аналогами - решениями SAP, Oracle, Microsoft для построения интегрированных комплексов "мобильное приложение - информационная система".
Заявленные результаты будут достигнуты путем проектирования специализированной интеграционной среды (архитектуры интеграционных сервисов) на основе авторских моделей и алгоритмов. Основными рисками проекта являются технологические риски, связанные с ограничениями мобильных платформ на использование кода приложений-контейнеров и регулярном обновлении технологических ядер мобильных операционных систем с реструктуризацией поддерживаемых программных и аппаратных операций.


Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Создаваемая в рамках проекта кроссплатформенная технология построения мобильных приложений позволит добиться улучшения характеристик существующих на рынке технологий по следующим направлениям:
1) снижение количества ошибок при проектировании и разработке мобильных приложений и мобильных сервисов на 10% относительно существующих объектно-ориентированных технологий;
2) сокращение трудоемкости (в человеко-часах) разработки мобильных приложений и мобильных сервисов, интегрированных с корпоративными информационными системами, на 15% относительно существующих объектно-ориентированных технологий;
3) сокращение трудоемкости (в человеко-часах) поддержки разработанных мобильных приложений и мобильных сервисов, интегрированных с корпоративными информационными системами, на 20% в год относительно существующих объектно-ориентированных технологий;
4) снижение средней нагрузки на вычислительные ресурсы корпоративных информационных систем, имеющих в составе мобильные сервисы и приложения, на 10% относительно существующих технологий разработки;
5) унификация подходов к интеграции информационных систем и мобильных сервисов, повышение доступности сервисов портала государственных услуг.
Областями применения ожидаемых результатов являются:
- разработка мобильных деловых приложений в составе корпоративных информационных систем, построенных на основе программных и интеграционных платформ;
- разработка мобильных приложений и мобильных сервисов для интеграции с действующими отраслевыми информационными системами;
- разработка мобильных приложений, систем и сервисов с использованием автоматизированного проектирования;
- разработка персонализированных информационных сервисов для здравоохранения, образования, туризма.
Получаемая кроссплатформенная технология построения мобильных приложений с заданными контурами интеграции может быть использована следующими способами:
- основа для создания новых технологий и инструментальных средств разработки мобильных приложений;
- разработка на базе технологии новых мобильных сервисов для существующих корпоративных информационных систем;
- основа для комплексного проектирования и разработки новых корпоративных информационных систем, в составе которых будут реализованы мобильные приложения.
Предлагаемая экспериментальная реализация будет направлена на построение прототипа мобильного приложения, интегрированного с корпоративной информационной системой университета для обеспечения пользователей (студентов, аспирантов, преподавателей) сервисами работы с данными и процессами информационной системы.
Ожидаемый народно-хозяйственный эффект будет основан на снижении трудоемкости и стоимости разработки и сопровождения мобильных приложений, интегрированных с корпоративными информационными системами, и может достигать значимых для ИТ-отрасли масштабов. Масштаб будущего использования технологии - не менее 50 ИТ-компаний России, занимающихся разработкой мобильных решений и ИТ-интеграцией, в том числе крупнейшие ИТ-интеграторы (ЛАНИТ, Техносерв, ФОРС Центр разработки, АйТи, АйТеко, СИТРОНИКС). В сфере разработки и интеграции мобильных приложений в среднесрочной перспективе (4-6 лет) технология может занять 10-15 % структуры рынка. Общая структура изменяющихся производственно-экономических процессов за счет использования создаваемой технологии может приводить к повышению рентабельности производства и возникновению добавленной стоимости 50-100 млн. рублей в год.

Текущие результаты проекта:
При выполнении первого этапа ПНИ проведен анализ существующих методов интеграции мобильных приложений с корпоративными информационными системами на основе интеграционных шин и исследованы возможности и ограничения интеграционных средств IBM WebSphere, Microsoft BizTalk, Oracle, SAP NetWeaver, SAP Mobile Platform, установлены технологические и конструктивные особенности применения различных технологий интеграции для мобильных приложений. В ходе исследования проанализированы публикации в зарубежных и отечественных высокорейтинговых журналах, результаты диссертационных исследований, результаты технологических исследований компаний, зарубежные и российские патенты. Завершены патентные исследования по ГОСТ Р 15.011-96.

При выполнении второго этапа ПНИ разработаны элементы технологии построения кроссплатформенных мобильных приложений, предложена архитектура интеграционной среды на основе использования облачных сервисов взаимодействия и набора специализированных моделей. Описана структура технологических этапов создания мобильного приложения исходя из предложенной архитектуры. Определены методы анализа и критерии сравнения технологий построения кроссплатформенных деловых мобильных приложений. Количественные показатели критериев полностью описывают специфику мобильных приложений и обладают минимальной связностью. Технологические критерии пригодны для оценки сред разработки и технологии построения мобильных приложений. Определены требования и разработаны принципы построения формального языка описания интерфейса мобильного приложения, предложены языковые модели на основе спецификации BPMN и синтаксические конструкции, позволяющие описать как пользовательский интерфейс мобильного приложения, так и логику его работы. Описано функциональное назначение испытательных стендов, произведена закупка оборудования и ПО, что позволит сформировать 4 испытательных стенда, моделирующих работу всех элементов предложенной технологической архитектуры.

В ходе выполнения третьего этапа ПНИ проведен комплекс работ, направленных на описание архитектуры и принципиальной структуры технологии построения мобильных приложений, интегрированных с корпоративными информационными системами. В соответствии с определенным предметом исследования проведена разработка метода, позволяющего осуществлять «бесшовную» интеграцию мобильных приложений и корпоративных информационных систем, применение которого значительно снижает трудозатраты на разработку дополнительного программного кода. Разработан метод распределения вычислительной нагрузки между серверной и клиентской частью мобильного приложения, использующий технологии кэширования результатов пользовательских запросов путем использования локального хранилища, как на мобильных устройствах, так и на стороне серверов частного облака, что позволит лишь незначительно увеличить расход вычислительных ресурсов клиентских устройств при значительном снижении вычислительной нагрузки на серверную часть. В целях повышения отказоустойчивости серверной компоненты мобильного приложения разработан алгоритм распределения пользовательских запросов между узлами кластера частного облака. Для подтверждения эффективности предлагаемых методов распределения вычислительной нагрузки, а также проведения тестовых испытаний экспериментального образца интеграционной платформы был разработан испытательный стенд для экспериментального исследования кроссплатформенной технологии создания мобильных приложений.

Научная новизна полученных результатов заключается в использовании новых принципов построения интеграционных механизмов и в использовании специализированных сервисов работы с данными и операциями в составе частного облака вычислительных ресурсов. Полученные результаты в полной мере соответствуют требованиям Плана-графика и Технического задания.
Результаты соответствуют лучшим мировым достижениям в области построения кроссплатформенных мобильных приложений, интегрированных с корпоративными информационными системами.