ГИС – как ядро корпоративных информационных систем

GIS as a Core of Enterprise Information Systems

Эволюция геоинформационных систем (ГИС) подошла к естественному этапу, на котором они все шире применяются в решении задач корпоративного уровня. Реальный потенциал выхода на этот уровень был очевиден с момента появления ГИС-технологий. Но, к сожалению, долгое время существовали ограничения технического характера: слабое оборудование, сети, хранилища данных, программное обеспечение.

В настоящее время эти ограничения сняты, но появились проблемы иного характера. Стало модно и престижно создавать проекты корпоративных ГИС, которые таковыми, по нашему мнению, не являются. Ведь накопление массивов электронных карт различных масштабов для территорий деятельности компании, например нефте-газовой, создает лишь видимость корпоративности.

При каких условиях ГИС становится корпоративной?

• когда ГИС общедоступна в границах компании;
• когда она участвует во всех или большинстве бизнес-процессов компании.

В первом случае достаточно обеспечить доступ хотя бы к содержащимся в ГИС обзорным данным максимальному количеству сотрудников компании. Информационная и познавательная ценность системы, базирующейся только на этом принципе, сомнительна. В то же время, условие участия ГИС в управлении большинством бизнес-процессов компании качественно изменяет (повышает) информационную ценность системы, однако вступает в противоречие с условием общедоступности ГИС. Корпоративная информация должна быть единой, непротиворечивой и доступной, но в рамках ограничения доступа в соответствии с законодательством и регламентами компании. Парадокс.

Изучение отечественного и зарубежного опыта показывает, что в этом вопросе не существует пока корректного, устоявшегося решения. Даже такой авторитет, как автор монографии «Проектирование баз геоданных для транспорта» Дж. Элисон Батлер предлагает теоретически правильные, но нежизнеспособные схемы формирования единой для всей компании базы геоданных. Он говорит: «вместо раздельного и параллельного ведения всех нужных организации баз данных приложений…, вы создаете единую среду редактирования, которая становится поставщиком данных для всех этих приложений».

Посмотрите внимательно на ГИС приложения, которые окружают вас на рабочих местах, и вы убедитесь, что в лучшем случае – это ГИС-портал, в котором для каждого частного приложения создается своя тематическая геобаза с тем или иным уровнем актуализации данных.

Специалисты различных профилей очень ревниво относятся к вмешательству в свои тематические геобазы. Никакие регламенты, классификаторы и справочники не спасают от дивергенции различных геобаз. Хотя бы потому, что они актуализируются с различной скоростью.

Как утверждает тот же Батлер, «…весьма редко база геоданных выходит за пределы потребления одного приложения». Иными словами, исходя из существующих подходов к проектированию геобаз и приложений, мы вынуждены будем создавать новые геобазы под новые задачи.

Создание же единой геобазы, которая бы обслуживала все бизнес-задачи предприятия, также относится к области фантастики, т.к. среди прочих равных проблем появляется проблема экономической безопасности и защиты информации.

Традиционный подход имеет положительные стороны:

• высокая скорость разработки;
• самодостаточность;
• нестрогость структуры данных (легкость разработки);
• нестрогость функционала.

Геобаза, создаваемая под конкретное приложение, не требует согласования с геобазами, используемыми другими профильными приложениями. По умолчанию предполагается, что сотрудникам компании различных специальностей не положено видеть чужие тематические данные. В связи с этим уменьшаются сроки разработки геобаз. В проект включается весь набор геоданных, адекватно моделирующих рабочую среду профильных специалистов, что делает проект самодостаточным. Разработка геобаз и приложений под тематические задачи зачастую выполняется под нестрогие, требуемые на текущий момент функционал и структуру данных. Положение усугубляется, если отсутствуют отраслевые стандарты и модели данных. Главное положительное качество существующего подхода заключается в том, что такие системы уже существуют и достаточно успешно эксплуатируются.

Почему существующие решения затрудняют развитие корпоративных ГИС?

Отрицательных свойств у традиционного подхода больше:

• Зачастую такие системы «самодельные» и плохо документированы. Мода на разработку подобных систем в аутсорсинге порождает и такую проблему, как отсутствие исходного кода приложения и математического обеспечения;
• Ограничен круг задач ГИС-приложений. Функционал приложения имеет шансы расширяться лишь во время его разработки. На более поздних этапах корректировка приложения становится проблематичной;
• Нестрогость структуры данных порождает примитивные либо монстрозные геобазы, ответственность за актуализацию которых ложится на плечи специалистов ГИС;
• В погоне за самодостаточностью ГИС-приложения возникает необходимость самостоятельно создавать и сопровождать тематические геобазы данных;
• Попытка расширить круг задач, решаемых геобазой, порождает юридические и экономические проблемы при создании всеобъемлющей геобазы в одном хранилище данных;
• Сложность сопровождения самодостаточной геобазы определяет короткий жизненный цикл системы;
• Сложность тиражирования и масштабирования;
• Дублирование пространственных и атрибутивных данных при появлении новых задач.

Давайте поищем слабые стороны традиционной системы.

Самыми слабыми и самыми трудоемкими элементами корпоративной ГИС являются тематические геобазы. Опыт применения базовых геоданных (рельеф, гидрография, контуры растительности и т.д.) показывает, что эти геобазы можно применять в неизменном виде практически в любом проекте или приложении. Но этого нельзя сказать о тематических геобазах. Они требуют существенной корректировки для каждого нового тематического ГИС-приложения, чем перечеркивают идею корпоративной ГИС.

В любой (не только нефте-газовой) компании существует основа для необходимости создания универсальной тематической ГИС. Это – имущество и недвижимость. Запустить проект разработки ГИС имущественного комплекса компании не слишком сложно, т.к. он прозрачен и привлекателен своей утилитарностью. Наглядным примером служат следующие два космоснимка Подольской нефтебазы между которыми лежат семь лет (2005-2012 гг.).

2005 г.

2012 г.

Невооруженным глазом видны изменения в структуре предприятия НПО. В рамках корпоративной ГИС геоинформационная система имущественного комплекса представляет интерес с точки зрения инфраструктурной модели компании. ГИС позволяет учитывать не только количественную и качественную структуру объектов компании, но и их пространственные положения.

Главное достоинство ГИС имущественного комплекса в том, что создаваемая в ней модель отображает взаимоувязанное отношение субъектов бизнес-процесса. Если какой-либо объект отсутствует в логической цепи бизнес-процесса, то либо он не учтен, либо его не хватает для бизнеса. С другой стороны, если какой-то объект компании учтен в этой модели, но не участвует в бизнес-процессе, то от него необходимо избавляться – он лишний груз на теле компании.

До этого момента в рассуждениях не было ничего нового. Таким образом функционирует большинство хороших ГИС имущественного комплекса. Для чего же эти рассуждения?

Из предлагаемой модели, которую можно назвать инфраструктурной моделью, можно вычленить каркас пространственных объектов с короткой атрибутивной LINK-базой. Этот каркас может стать основой любой корпоративной ГИС. Включение его в тематические проекты ничем не будет отличаться от использования базовых слоев ГИС.

Несколько пояснений терминологического характера. Под короткой атрибутивной базой мной понимается стандартная атрибутивная таблица, сопровождающая набор пространственных объектов. В состав таблицы включается минимальный набор полей, дающих возможность однозначно идентифицировать объекты качественно, в пространстве и времени, а также позволяющих интегрировать короткую базу абсолютно со всеми внешними системами компании.

Пространственное положение определяется координатами объектов. Это поле, формируемое геоинформационной средой разработки ГИС. Объекты идентифицируются составными и(!) суррогатными корпоративными ключами. В краткую таблицу включается поле классификатора, определяющего тип объекта. Обязательным должно быть поле наименования объекта.

Краткая таблица избыточна. Два ключевых поля: суррогатный GUID и составное поле, состоящее из кода имущественно-технологического комплекса и учетного бухгалтерского номера, дополняют и страхуют друг друга. Составной ключ по своей природе непостоянен. Он может меняться при изменении имущественных отношений. Суррогатный ключ – неизменен в пространстве и времени. По нему можно отслеживать историю объекта учета. Но он абстрактен и безлик. Разорвите эти два ключа, и объект учета становится беззащитным, безымянным, ненадежным.

Естественный составной ключ имеет право на жизнь в момент взятия объекта на учет. Он нужен для того, чтобы убедиться в наличии или отсутствии у объекта учета суррогатного ключа. После появления корпоративного суррогатного ключа (который присваивается объекту раз и навсегда), составной ключ несет вспомогательную роль, позволяя объяснить природу объекта. Удалите его, и объект учета потеряет сущность. На нефтегазовых месторождениях существует множество замерных установок, установок по сбросу воды, вентилей, дюкеров. У них есть номера. Но если останутся только уникальные суррогатные ключи, то исчезнет сама сущность объектов. Останутся абстрактные номера. Зачем же нужны суррогатные ключи? Они глобально уникальны и неизменяемы. В них сила и слабость уживаются в равной степени. По ним можно восстановить историю объекта. По ним можно связать разнородные наборы данных, даже если вся остальная структура данных не согласовывалась.

В чем же суть альтернативного решения корпоративных ГИС? Как примитивный геоинформационный каркас с короткой атрибутивной базой может быть использован в корпоративной ГИС, а тем более стать основой корпоративных информационных систем?

Пространственный инфраструктурный каркас с короткой базой представляет интерес потому, что всякая развитая компания имеет на своем балансе учетные системы различного назначения. Они сопровождаются профильными специалистами, используются индивидуально или в комплексе с иными учетными и аналитическими системами

Пространственный же инфраструктурный каркас с короткой базой, созданный с помощью ГИС имущества компании, обладает двумя приятными особенностями: он отображает все объекты компании, но не несет никакой тематической (коммерческой, технологической, технической, экономической и т.д.) нагрузки, которая так напрягает подразделения экономической и информационной безопасности предприятия. Он универсален, т.к. в нем учтены объекты, представляющие интерес подразделений бухгалтерского учета, капитального строительства, эксплуатационных служб, технологов и инженеров, добычного комплекса, ремонтных служб и т.д. Каркас пригоден для всех. В нем нет тематической нагрузки, но есть ключевые поля, через которые есть возможность увязывать имущественные объекты с внешними учетными и аналитическими системами компании.

Разница предлагаемой схемы с традиционной заключается в том, что из внешней учетной системы в картографический блок в ГИС попадает (линкуется) лишь небольшая («короткая») тематическая база с ограниченным количеством полей обзорного характера. Эта таблица обладает четырьмя важными достоинствами:

1. наличием единого корпоративного идентификатора (суррогатного ключа), по которому осуществляется связь с короткой “LINK”-базой;
2. короткая тематическая база несет актуальную информацию;
3. тематическая атрибутивная информация редактируется ТОЛЬКО во внешней учетной системе, создается из нее, а потому абсолютно идентична с данными внешней учетной системы;
4. короткая тематическая база по структуре соответствует той группе профильных специалистов, интересы которых она обслуживает.

Несложно видеть, что здание или какой-либо иной объект на территории месторождения (нефтеперерабатывающего предприятия, автобазы, электроподстанции и т.д.) интересует различных профильных специалистов различным набором данных. Каким? Это определяется в каждом случае индивидуально: потребностью специалистов и возможностью учетных систем. Такой подход делает ГИС инструментом «Что? Где? Когда?» большой организации.

Предварительная рекогносцировочная работа по короткой тематической базе позволит формировать пространственные запросы из ГИС-приложения во внешнюю учетную систему, создавать исчерпывающие отчеты, производить анализ и моделирование бизнес-ситуаций за пределами, но с участием традиционных ГИС-сред.

Специалистов ИТ-подразделений напрягает в данном решении необходимость создания сквозного корпоративного идентификатора (корпоративного ID) на основе GUID. Технически генерация GUID не представляет никакой сложности. Существует множество стандартных модулей и приложений, которые генерируют GUID’ы с непостижимой скоростью. Сложность же проявляется в иных трех аспектах:

1. необходимости договориться со всеми владельцами ИТ-ресурсов о создании в их базах поля сквозного корпоративного ID на основе GUID;
2. согласовании этого мероприятия, как корпоративного стандарта, со службами экономической безопасности компании;
3. согласовании существующих идентификационных ключей во всех ИТ-ресурсах компании со сквозным корпоративным ID на основе GUID.

Решение этих проблем может происходить через принцип «Разделяй и властвуй» или, как его озвучивают чаще – «Слона нужно есть по частям».

На первом этапе работ нужно временно отказаться от использования сквозного корпоративного идентификатора, т.к. наибольшее количество ресурсов тратится именно на его реализацию. Суррогатным решением будет использование широко распространенных таблиц согласования ID в различных ИТ-ресурсах. Затраты ресурсов на их создание – неизмеримо меньшие, чем на создание корпоративного ID.

НЕДОСТАТКИ РЕШЕНИЯ:

• Содержимое таблиц согласования ID необязательно для всех ИТ-ресурсов компании. То есть, согласование ключей геобазы ГИС с ключами одной из баз данных внешней учетной системы не означает согласование со всеми остальными ИТ-ресурсами.
• Собственная тематическая база неизбежно будет отличаться от баз данных внешних учетных систем по контенту, т.к. операторы у каждого из ИТ-ресурсов разные, и стандарты заполнения таблиц баз данных различны. На этом этапе интеграции данных различных ИТ-ресурсов будут неизбежны коллизии из-за частичного или полного несовпадения информации в аналогичных полях различных баз данных.
• Собственная атрибутивная база данных ГИС, как правило, плоская таблица. Потому в ней сложно добиться дифференциации атрибутики по конечному пользователю этой информации.

ДОСТОИНСТВА РЕШЕНИЯ:

• Отсутствует необходимость в длительных согласованиях по структуре данных разных информационных систем. В том числе и по полю корпоративного идентификатора.
• Уже на этом этапе можно начинать внедрять Корпоративный ID на стороне ГИС, как одно из полей таблицы согласования ID. Выгода решения безусловная: к моменту, когда Корпоративный ID начнет внедряться, как корпоративный стандарт, он уже будет на 80% существовать в геобазах ГИС. А перенос его во внешние учетные системы через таблицы согласования ID будет автоматизированной процедурой.
• Таблицы согласования ID уже на этом этапе позволят обращаться к информации внешних учетных систем. Вопросы ограничения доступа из ГИС во внешнюю учетную систему и обратно не рассматриваются в данной статье. Но такие решения уже разработаны в нашей компании. Они находятся в рабочем состоянии.

Второй этап интеграции ГИС с Внешними учетными системами связан с синхронизацией информации в различных ИТ-ресурсах и дифференциации ее для различных профильных специалистов.

НЕДОСТАТКИ РЕШЕНИЯ:

• Содержимое таблиц согласования ID все еще необязательно для всех ИТ-ресурсов компании.

ДОСТОИНСТВА РЕШЕНИЯ:

• «Короткая» тематическая база порождается внешней учетной системой, как дайджест из множества реляционных таблиц. Источник данных и стандарт заполнения у нее и у внешней учетной системы едины;
• «Короткая» база всегда актуальна. Ее обновление происходит по регламенту компании;
• «Короткая» база ориентирована на конечного пользователя. Т.е. ее состав различен для инженера, технолога, эколога, специалиста по имущественному комплексу и т.д.;
• Работа с «короткой» базой в ГИС не требует входа во Внешнюю учетную систему;
• «Короткая» база резко ускоряет работу с Внешней учетной системой.

На третьем этапе, когда созданные таблицы согласования ID охватывают до 80% объектов во всех ИТ-ресурсах компании, необходимо заменить таблицы согласования связью ГИС с внешними учетными системами через поля с корпоративным ID. В первое время конечные пользователи не увидят различия в работе системы. У руководства компании может даже возникнуть вопрос: «А для чего нужно вводить корпоративный ID во все внешние учетные системы? И так все работает».

Оцените сами возникающие конкурентные преимущества:

• Через короткую LINK-базу осуществляется однозначная и стабильная связь с «Короткими» тематическими базами и всеми Внешними учетными системами компании. Стабильность связи повышается за счет исключения промежуточного компонента – таблицы согласования;
• Единый корпоративный ID позволяет синхронизировать информацию не только между ГИС и Внешними учетными системами, но и между Внешними учетными системами;
• Основной работой ГИС-подразделений компании становится сопровождение геобаз и настройка «Коротких» тематических баз под нужды конечных пользователей. Иными словами, появление новых бизнес-задач на основе ГИС будет связано не столько с продвижением тяжело согласуемых проектов и договоров, сколько с перераспределением потоков информации в «коротких» тематических базах на основе стандартных технологических карт;
• Приложения под новые задачи создаются на основе Корпоративной ГИС без существенных затрат ресурсов компании.

Неочевидным, но закономерным развитием информационного комплекса компании будет следующее: после интеграции учетных систем с пространственным каркасом ГИС все информационные системы неизбежно станут геоинформационными. И это будет правильно, т.к. в экономике не существует объектов без пространственной привязки. Бизнес-процессы помимо физического, экономического и временнОго определяются и пространственным отношением объектов бизнеса.

Рассмотрим «Плюсы и минусы» альтернативного решения ГИС.

• «Плюсы»:          — единый пространственный ГИС-каркас компании будет находиться в состоянии перманентной актуальности, т.к. он будет использоваться специалистами всех подразделений;
  — перенастройка тематических баз будет происходить «налету» путем интеграции с внешними учетными системами через единые корпоративные ключи.
  — профильные специалисты будут использовать актуальную информацию благодаря полной синхронизации содержания коротких тематических баз и баз данных внешних учетных систем;
  — информация будет защищена благодаря распределенности источников данных.
  — нагрузка на корпоративную сеть будет снижена за счет уменьшения атрибутивного блока ГИС.
  — ресурсы вычислительной техники и сетей будут использоваться оптимальнее за счет делегирования аналитических функций внешним системам.
• «Минусы»:          — использование альтернативного способа создания корпоративных информационных сетей будет затруднено из-за смены парадигмы создания ГИС;
  — возникнут сложности с обоснованием «коротких» тематических баз данных из-за необычности структуры;
  — линкованную информацию сложно редактировать; но не следует забывать, что хорошей практикой геоинформатики считается наличие редактируемых и публикуемых геобаз, имеющих различную систему;
  — распространение единого корпоративного ID на все учетные системы компании вызовет неоднозначную реакцию в различных подразделениях компаний.

По нашему мнению и постепенно накапливаемому практическому опыту предлагаемая альтернативная схема создания корпоративных ГИС и ИС обещает очевидные выгоды от ее применения.