Дисертації та автореферати
Постійне посилання на фонд
Електронна повнотекстова колекція авторефератів та дисертацій, упорядкована за назвами спеціальностей
Переглянути
Перегляд Дисертації та автореферати за Ключові слова ""Smart-Home" system"
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Моделі та інструментальні засоби розробки та супроводу варіабельних компонентів програмного забезпечення систем "Розумний будинок"(Національний технічний інститут "Харківський політехнічний інститут", 2021) Товстокоренко, Олег ЮрійовичДисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 122 – комп’ютерні науки, Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Міністерство освіти і науки України, Харків, 2021. Зміст анотації. Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної науково-технічної задачі підвищення ефективності процесів розробки та супроводу систем «Розумний будинок» шляхом застосування методів та засобів доменного моделювання для створення варіабельних компонентів програмного забезпечення (ПЗ) таких систем. У вступі до дисертаційної роботи обґрунтовано актуальність теми дослідження, показано зв’язок роботи з науковими темами. Сформульовано мету дослідження, визначено об’єкт, предмет і методи дослідження, які базуються на застосуванні принципів прикладного системного аналізу, моделей та методів сучасної програмної інженерії, зокрема на використанні методів доменного моделювання, об’єктно-орієнтованих методах аналізу та синтезу ПЗ, кількісних метрик ефективності ПЗ, а також на використанні базових положень теорії управління, математичного апарату теорії множин, експертних методів теорії прийняття рішень і застосуванні уніфікованої мови моделювання UML (Unified Modeling Language) та мови моделювання SysML (System Modeling Language) для аналізу апаратно-програмних рішень. Описано наукову новизну та практичне значення отриманих результатів. Наведено інформацію про практичне застосування та особистий внесок здобувача, апробацію результатів дослідження та їх висвітлення у публікаціях, а також містяться відомості щодо структури та обсягу дисертаційної роботи. У першому розділі здійснено аналітичний огляд підходів до супроводу варіабельних компонентів програмних систем різного призначення. Проаналізовано поточний стан розробок ПЗ у таких нових високотехнологічних предметних галузях як створення систем «Розумний дім» («Smart-Home» systems – SHS), які в свою чергу належать до більш широкого класу сучасних комп’ютеризованих систем: систем «Інтернету речей» (Internet of Things - IoT), і які представляють собою складні розподілені апаратно-програмні комплекси, що мають відповідні інтелектуальні інтерфейси для підтримки зручної роботи різних груп їх користувачів. Огляд розробок у галузі SHS-систем дозволив зробити висновок, що наразі існує значний прогрес саме у створенні ефективних апаратних рішень, але в той же час недостатньо опрацьованими залишаються питання підвищення ефективності процесів розробки та супроводу саме програмних компонентів шляхом забезпечення їх варіабельності та можливостей повторного використання у перспективних SHS, і це зумовлює актуальність цього дисертаційного дослідження. Представлена постановка задачі розробки та дослідження модельно-технологічного інструментарію для підвищення ефективності процесів розробки та супроводу варіабельних компонентів ПЗ систем «Розумний будинок». У другому розділі дисертації представлені методологічні основи для розробки та супроводу варіабельних компонентів ПЗ систем «Розумний будинок». Розглянуто можливість застосування доменного моделювання в якості концептуальної основи для аналізу властивостей варіабельності програмних компонентів систем «Розумний будинок» і проведено аналітичний огляд методів розробки варіабельних компонентів ПЗ систем «Розумний будинок». Проведено порівняльний аналіз CASE – засобів автоматизації процесів проектування та супроводу програмного забезпечення систем «Розумний будинок» і визначені особливості застосування гнучкої методології Scrum для побудови варіабельних програмних компонентів. На основі результатів виконаного порівняльного аналізу було виявлено, що метод доменного моделювання FeatureIDE має потужніші можливості для створення моделей варіабельних властивостей ПЗ. Додатково, FeatureIDE має можливість генерації коду продукту з вихідного коду окремих модулів відповідно до вибраної конфігурації продукту. В третьому розділі описано процес розробки моделей, процедур та інструментальних засобів для побудови і супроводу варіабельних програмних компонентів систем «Розумний будинок». Запропоновано операційну модель (ОМ) опрацювання вимог в контексті розробки варіабельних програмних компонентів за методологією Scrum. Ця ОМ дозволяє формалізувати процес управління змінністю вимог у процесі розробки варіабельних програмних компонентів «Розумний будинок», і вона передбачає формування спеціального інформаційного базису (InfBase), який містить текстовий опис множини вимог до компонентів ПЗ, артефактів програмного забезпечення, а також інформацію про ітерації проекту та ролі розробників ПЗ. Для опрацювання текстового опису вимог мотивовано обрано метод латентно-семантичного аналізу (ЛСА) у поєднанні з використанням коефіцієнта кореляції Пірсона для визначення ступеня семантичної подібності тексту опису різних вимог, що уможливлює їх розподіл на 3 окремі категорії: Core – це вимоги, що вже були реалізовані раніше, Var – це частково реалізовані вимоги, та New – це такі, що мають бути реалізовані уперше. На основі застосування запропонованої ОМ розроблена процедура побудови динамічного каталогу вимог для проектної ітерації. В залежності від того, до якої категорії (Core, Var, New) потрапить вимога, її буде оброблено тим чи іншим способом Це, в свою чергу, дозволяє скоротити їх кількість на етапі формування каталогу вимог окремого спринту, за рахунок чого стає можливим підвищення ефективності усього процесу опрацювання вимог у гнучкій методології Scrum. Також у третьому розділі запропоновано доменну модель варіабельних програмних компонентів на етапі супроводу системи «Розумний будинок», та розроблено процедуру оцінки показника ефективності супроводу програмних компонентів систем «Розумний будинок». Для забезпечення автоматизованої підтримки процедур побудови варіабельних програмних компонентів розроблені оригінальні архітектурні моделі відповідних інструментальних засобів. Четвертий розділ дисертації присвячено програмній реалізації та експериментальному дослідженню розроблених моделей та інструментальних засобів. Було проведено порівняння двох варіантів доменних моделей (ДМ) з використанням показника ефективності супроводу ПЗ. Розрахунки запропонованого показника базуються на обчисленні суми витрат часу, який є необхідним для підтримки певного функціоналу системи на етапі її супроводу. В контексті супроводу системи «Розумний будинок» це ї процес налаштування нових компонент в існуючій системі «Розумний будинок» (зокрема, це загальні мережеві налаштування, встановлення режимів роботи окремих компонентів ПЗ тощо). В результаті аналізу розрахунків критерію супроводу, застосування запропонованої модифікації архітектури системи «Розумний дім» веде до підвищення показника ефективності супроводу системи. Запропоновано архітектуру інструментального CASE - засобу для автоматизації ряду процесів супроводу варіабельних компонентів ПЗ систем «Розумний будинок». Розроблений прототип цього інструментального засобу дозволяє автоматизовано проводити розрахунки щодо визначення кількісних параметрів для показник ефективності: це складність доменної моделі з урахуванням змін для певного нового програмного модуля систем «Розумний будинок». На вхід CASE-засобу для аналіз подається розроблена доменна модель (у XML-форматі) та згенерований каркас вихідного коду на мові програмування Java. Отримані данні аналізу використовуються для вибору певної архітектурної реалізації нового програмного компоненту. Далі на основі обраного архітектурного рішення проводиться розробка та впровадження нового програмного модуля системи. Для експериментального дослідження розробленого підходу запропонована методика проведення експерименту з 8 основних етапів. Це забезпечує можливість автоматизації процесів попереднього аналізу та оцінки ефективності альтернативних варіантів розробки нових компонентів ПЗ «Розумний будинок». У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-прикладна задача підвищення ефективності процесів розробки та супроводу варіабельних компонентів програмного забезпечення систем «Розумний будинок» на основі використання методів доменного моделювання. В результаті проведених експериментів були отримані дані, що дозволяють зробити висновки щодо працездатності та доцільності застосування запропонованого підходу до визначення ефективності використання альтернативних архітектурних рішень: - для всіх експериментів з 2-ма обраними технологіями впровадження нового програмного модуля зберігається стала тенденція переваги застосування саме запропонованої технології впровадження нового програмного компоненту, що свідчить про відповідну достовірність отриманих експериментальних результатів; - шляхом застосування запропонованого підходу є можливим забезпечити зростання значення показника супроводу за рахунок скорочення кількості необхідних кроків, та, в кінцевому рахунку, зменшення часу, необхідного на розробку. Наукова новизна отриманих результатів полягає у наступному: вперше запропоновано: - операційну модель процесу управління вимогами з урахуванням ступеня їх варіабельності, яка на відміну від існуючих підходів, використовує метод латентного семантичного аналізу для опрацювання текстового опису вимог у поєднанні з методами доменного моделюванням програмного продукту, що дозволяє зменшити розмір каталогу вимог на кожну ітерацію (спринт) в гнучкому процесі розробки програмних компонентів за методологією Scrum; - архітектурні компонентні моделі інструментального програмного засобу для реалізації процесу опрацювання вимог із використанням запропонованої операційної моделі, що дозволяє частково автоматизувати процес аналізу варіабельних вимог, за рахунок чого скоротити час, необхідний для аналізу вимог на кожній проектній ітерації; удосконалено: інформаційну технологію управління програмними компонентами систем «Розумний будинок» шляхом розробки моделі варіабельності програмно-апаратних ресурсів та реалізації експертної процедури для попередньої оцінки їх структурної складності, що дозволяє зменшити час, необхідний в подальшому на налаштування та супровід таких систем; отримали подальший розвиток: методи інтеграції програмно-апаратних ресурсів систем «Розумний будинок» за рахунок розробки і використання альтернативних архітектурних моделей із урахуванням властивостей їх варіабельності, що забезпечило можливість автоматизувати процеси конфігурування нових програмних компонентів таких систем. Запропоновані моделі та технологічні процедури проектування і супроводу варіабельних програмних компонентів і розроблені для їх підтримки інструментальні програмні засоби були успішно використані для вирішення цих завдань при виконанні прикладної НДР МОН України «Концептуальні моделі, методи та технології створення адаптивних інформаційних систем на основі знання-орієнтованих підходів та засобів розробки програмного забезпечення» (№ ДР: 0121U110310) у Каразінському університеті, а також в розробках перспективних IT-проектів в австрійсько-українській компанії «Бітмедіа-Україна», ТОВ (м. Харків). Результати дисертаційного дослідження були також використані в навчальному процесі кафедри моделювання систем і технологій ХНУ імені В.Н. Каразіна у дисциплінах «Проектування інформаційних систем» і «Розробка та супровід проблемно-орієнтованих програмних систем».