Проблемы обеспечения интеграции и интероперабельности систем в условиях цифрового производства и «Индустрии 4.0».

В настоящее время наиболее актуальны и остры проблемы интеграции и взаимодействия — семантической интероперабельности (СИ, SemanticInteroperability) множества созданных информационных систем. Особенно критична эта проблема для программных систем (в том числе унаследованных), используемых в управлении глобальными структурами: различных международных союзов, блоков, государств, ведомств, бизнес-структур, негосударственных организаций и т.п. как на тактическом, так и на стратегическом уровнях управления.

До настоящего времени в мире нет эффективных подходов к решению проблем совместного использования множества программ, разработанных на различных аппаратно-программных платформах и языках в разное время различными разработчиками в разных архитектурах.

Программные комплексы компаний Microsoft, SAP, Oracle и других производителей представляют собой наборы модулей по отдельным задачам: HR, MR, FI, CRM, SPM, MES, PLM, BI. В них так же существуют проблемы интеграции как внутри этих условно «монолитных» систем, так и с внешними системами других производителей. Со временем, из-за многочисленных слияний, поглощений, финансовой монополизации рынков ИТ, проблемы интеграции всего приобретенного даже внутри компаний Microsoft, SAP, ORACLEи других, только нарастают и становятся неразрешимыми. Проблема обеспечения интероперабельности ИС имеет фундаментальный характер. Она актуальна как для унаследованных систем, которые требуется связать с вновь создаваемыми (либо, как минимум, получить возможность использования их БД), так и для проектируемых хранилищ данных, в которых необходимо предусмотреть возможности реализации взаимодействия с другими ИС в перспективе, при изменении требований к ним. Можно выделить два аспекта интероперабельности: структурный и семантический. Структурный аспект интероперабельности систем означает способность к структурному согласованию сущностей систем. Семантический аспект означает возможность установления соответствия между смыслами единиц информационных систем. Существующие методы достижения интероперабельности касаются, главным образом, ее синтаксических (структурных) аспектов, т. е. направлены на согласование и преобразование структур данных за счет стандартизации их форматов и использования расширяемых метаязыков. Универсальные подходы к обеспечению интероперабельности ИС на семантическом уровне в настоящее время отсутствуют.

Проблема семантической интероперабельности становится схожей с проблемами комбинаторных задач. В обеспечении взаимодействия каждой конкретной пары программных систем может быть достигнут (и часто достигается) успех. Однако этот подход никак не масштабируется на комплексную систему и обеспечение динамической семантической интероперабельности по сложности начинает превышать суммарную сложность разработки отдельных программных компонент. Все представленные решения не «живут» в динамике изменения требований к объединяемым информационным системам, не поддерживают жизненный цикл функциональных систем, требуют колоссальных затрат ресурсов на ещё один вид деятельности – поддержку интероперабельности, не учитывают фактор единого времени в поддержании целостности и сопоставимости данных различных интегрируемых систем, не эффективны при количестве систем больше 3, не надежны, не решают комплексно вопросы безопасности и многое другое.

Основные проблемы интероперабельности и интеграции:

 многократное избыточное несопоставимое описание в различных функциональных информационных системах одних и тех же предметов и процессов предметной области;

 различное время внесения изменений в идентичные данные в различных системах, принципиальная невозможность запросами и обменными операциями синхронизировать по времени и данным всё информационное пространство, а следовательно обеспечить достоверность обрабатываемой и передаваемой информации, единое информационное пространство;

 концептуальная несовместимость, нецелостность, противоречивость и т.п. описания и реализации общих частей предметной области: структуры данных и методов обработки, а также и самих данных в хранилищах разных систем;

 дополнительное программирование в SOA-парадигме по два и более принимающих и передающих сервисов для каждой ведомственной функциональной программы (в зависимости от количества внешних информационных систем, с которыми необходимо реализовать обмен);

 при каждом изменении требований многократное переписывание, тестирование, ввод в опытную и промышленную эксплуатацию как функциональных программных систем, так и принимающих и передающих сервисов;

 необходимость надсистемного описания и дальнейшего поддержания в актуальном состоянии обобщенного знания об обработке данных, произвольным образом распределенного между структурой, методами и интерфейсами в различных интегрируемых системах;

 наличие в системах собственных хранилищ данных исключает возможность простой потоковой обработки;

 распределенная независимая параллельная разработка модулей сложных функциональных систем приводит к тому, что разработка системы 1 одной крупной части предметной области неизбежно входит в противоречие с одновременной, но отдельной разработкой системы 2 другой крупной части предметной области, что в дальнейшем усиливается субъективными аспектами различия в кодировании программ;

 обеспечение взаимодействия систем между собой становится еще одним «видом деятельности», превышающим по времени и другим ресурсам сопровождение эксплуатации и развития самих систем;

 замедление и ограничение скорости модификации в ответ на увеличивающийся рост динамики изменений реальных объектов и процессов управления, при увеличении количества интегрируемых систем и повышении их сложности;

 проблемы обеспечения интероперабельности программных комплексов приводят к существенному падению работоспособности информационных систем в целом;

 отсутствие и принципиальная невозможность реализации комплексной системы безопасности фрагментарных программных систем и межсистемного интеграционного информационного пространства;

 низкая надежность сложных программных комплексов, требующих интеграции, которая определяется минимальным уровнем надежности входящей в него системы;

 высокие финансовые, временные, кадровые и другие издержки на развитие, модернизацию, сопровождение и эксплуатацию;