Варианты и техническое описание прототипа цифровой платформы в виде web-карты развития молочного и мясного животноводства в Омской области

Введение.

В эпоху цифровых технологий возможность быстрого и удобного доступа к географической информации предоставляется весьма ценной [1, 2, 3, 4]. Особую роль данный процесс играет при повышении эффективности принятия решений в области консолидации информации по молочному и мясному животноводству, используемой при составлении и передачи отчетности различными хозяйствующими субъектами в регионах [5, 6, 7].

Централизованное объединение данных и создание web-карты, отражающей состояние молочного и мясного животноводства в регионе, позволит получить новые аналитические возможности для оперативного принятия управленческих решений. В Омском ГАУ был разработан прототип цифровой платформы в виде интерактивной web-карты развития молочного и мясного животноводства.

Целью исследования – произвести техническое описание прототипа цифровой платформы в виде интерактивной web-карты животноводства развития молочного и мясного животноводства в Омской области, которая будет в себя включать комплекс ключевых показателей и систему цифрового мониторинга развития региональной отрасли.

Гипотеза исследования состоит в том, что при разработке прототипа интерактивной web-карты подход, при котором используются традиционные знания об отрасли и применятся информационные технологии малоэффективен. Авторы исследования предполагают, что разработку прототипа цифровой платформы в виде интерактивной web-карты следует вести по принципу построения цифровой экосистемы (цифровой платформы), применяя соответствующий стек информационных технологий, алгоритмы машинного обучения и методы статистического и машинного анализа данных, что в свою очередь обеспечит более высокий синергетический эффект, улучшив точность анализа, прогнозирования и оптимизацию механизмов управления данными.

Исследование проводилось на основе изучения данных с использованием аналитических, статистических, экспертных, расчетно-конструктивных методов. В качестве исходной информации использованы данные государственных статистических органов, годовых отчетов сельскохозяйственных предприятий регионального АПК, первичных документов, нормативная и справочная литература, личные наблюдения исполнителей.

Авторами получены новые результаты, представляющие собой разработку прототипа цифровой платформы в виде web-карты, включающей комплекс ключевых показателей и систему цифрового мониторинга развития молочного и мясного животноводства в Омском регионе.

Материалы исследования могут быть использованы в образовательном процессе, в системе повышения квалификации кадров, руководителями и специалистами предприятий, научными работниками.

Основная часть.

Представленный прототип цифровой платформы в виде web-карты является визуализацией результата взаимодействия стека информационных технологий и машинного анализа данных: обработка картографических и географических данных, сбор, систематизация, обработка и визуализация аналитических данных полученных из ИС систем, визуальное взаимодействие пользователя с графическим интерфейсом, синхронизация данных и их архивация. Вышеназванные признаки позволяют рассматривать процесс создания web-карты, как процесс создания прототипа цифровой аналитической платформы (далее цифровой платформы).

Технологическая декомпозиция процесса создания представлена на схеме (рисунок 1).

Рисунок 1 – Схема технологической декомпозиции создания прототипа цифровой платформы в виде web-карты развития молочного и мясного животноводства в Омской области

(Источник: составлено авторами)

При проектировании прототипа цифровой платформы в виде web-карты необходимо учитывать следующие ключевые моменты [8]:

- Первичные данные поступают в неструктурированном виде с различных информационных систем;

- Географические данные привязаны к конкретному региону РФ, в дальнейшей работе необходимо учесть качество географических данных, предоставляемых сервисами поставщиками географических данных;

- В данных информационных систем содержатся не все показатели, которые необходимы для полноценного функционирования прототипа согласно утвержденному техническому заданию;

- Функционал прототипа цифровой платформы жестко привязан к нормативно-правовой среде сельскохозяйственной отрасли;

- Функционал прототипа цифровой платформы предполагает использование данных, характеризующих отраслевые особенности хозяйствования (в молочном и мясном животноводстве);

- Функционал прототипа цифровой платформы предполагает использование инструментов обработки, аналитики и машинного анализа данных;

- Предоставление данных в визуальном формате потребует бесшовной интеграции с сервисом поставщиком географических и картографических данных;

- Для реализации функций предоставления данных конечным пользователям потребуется разработка модульной архитектуры прототипа цифровой платформы, с возможностью реализации механизма раздельного доступа.

Согласно техническому заданию, к прототипу цифровой платформы предъявлены следующие обобщённые требования: сбор данных, консолидация данных, обработка данных, визуализация данных, архивация данных 8.

Процесс создания цифровых платформ включает в себя множество аспектов и может быть реализован различными способами в зависимости от конкретных целей и потребностей:

- Использование готовых решений;

- Разработка новой платформы;

- Использование платформ с открытым исходным кодом;

- Использование гибридных решений.

Для максимального соответствия требованиям технического задания, исполнителями было принято решение о разработке прототипа цифровой платформы в виде web-карты с использованием АПИ сервиса поставщика географических и картографических данных, системы управления интерактивным содержимым, инструментами обработки и машинного анализа данных, инструментами визуализации данных.

Визуальная часть цифровой платформы должна представлять из себя интерактивную карту с отображаемыми слоями о состоянии мясного и молочного скотоводства на территории Омской области. Пользователь, осуществляя взаимодействие с интерактивными элементами карты переходит в подсистему работы с данными, в которой в зависимости от предоставленных полномочий, он может взаимодействовать с системой: визуализировать, обрабатывать, экспортировать и сохранять данные, создавать и просматривать аналитические отчеты, вносить корректировки и т. п.

Таким образом, архитектура будущей цифровой платформы должна позволять работать с объектами на географической карте, принимать для обработки аналитическую и статистическую отчетность, позволять разграничивать полномочия пользователям, визуализировать результаты обработки данных, экспортировать и сохранять пользовательские отчеты.

В качестве визуальной составляющей в интерфейсе цифровой платформы принято решение взять за основу интерфейс информационного сайта. Это стратегическое решение, которое позволяет обеспечить удобный и технологически продвинутый доступ к функционалу. В основе решения лежали следующие технические предпосылки и сценарии разработки:

- Анализ потребностей пользователя. Определение основных функций, которые должна предлагать платформа, и технологических требований проекта.

- Исследование рынка и стека информационных технологий. Ознакомление с современными технологиями веб-разработки и лучшими практиками проектирования интерфейса.

- Прототипирование и дизайн. Создание прототипа платформы с базовым дизайном и структурой интерфейса для визуализации основного функционала.

- Технологическая реализация. Выбор подходящего стека информационных технологий для разработки платформы и интеграции необходимых технологических решений при взаимодействии с поставщиками информации и информационными сервисами.

- Интеграция систем и технологий. Внедрение технологических решений, таких как системы аналитики, системы визуализации, внешние API и другие инструменты, которые расширяют функционал прототипа.

- Тестирование интерфейса. Проведение тестирования для обеспечения удобства использования, отзывчивости и надежности платформы на различных устройствах и браузерах.

- Получение обратной связи. Сбор отзывов от пользователей, входящих в группу тестирования и стейкхолдеров (университет, министерство) для улучшения дизайна и функционала прототипа.

- Итеративное улучшение. Постоянное улучшение дизайна и функционала прототипа на основе аналитических данных и обратной связи пользователей.

Выбор интерфейса web-карты и прототипа цифровой платформы в концепции веб-сайта позволяет создать привычный и технологически продвинутый канал коммуникации с пользователями, что существенно повышает уровень удобства и доступности предлагаемых сервисов и решений.

В качестве модели разработки исполнителями принято решение использовать каскадную модель разработки. Каскадная модель (англ. waterfallmodel, иногда переводят как модель «Водопад») — модель процесса разработки программного обеспечения, в которой процесс разработки выглядит как поток, последовательно проходящий фазы (итерации) анализа требований, проектирования, реализации, тестирования, интеграции и поддержки.

В результате прохождения каждой технологической итерации у исполнителей сформировалось структурирование описание прототипа будущей цифровой платформы, которое состоит из следующих подразделов:

1. Требования к верстке дизайн макетов и технологии разработки.

Верстка должна быть создана с учетом адаптивности (отображение страниц подстраивается под размер окна браузера), кроссбраузерности (отображение идентично во всех браузерах). В таблице 1 приведены основные технологии, используемые при разработке и поддерживаемые браузеры.

Таблица 1 – Основные технологии и поддерживаемые браузеры для прототипа

Технологии	CSS, JS, HTML, PHP, MySQL
Поддерживаемые браузеры	● EdgeEdge 114и выше ● Opera 100 и выше ● Firefox 115 и выше ● Chrome 114 и выше ● Yandex.Браузер 22 и выше ● Safari 16 и выше ● ChromeAndroid (актуальная версия) ● Safari Mobile (актуальная версия)

Источник: составлено авторами

В качестве системы управления интерактивным и мультимедийным содержимым веб сайта выбран программный продукт «1С-Битрикс» Управление сайтом. Лицензия «Стандарт», так как он в полной мере соответствует требованиям технического задания к функционалу прототипа.

2. Структура платформы

На рисунке 2 представлена структура разрабатываемого прототипа цифровой платформы. Важно подчеркнуть, что в процессе проектирования архитектуры, разработчики и исполнители опирались на интерфейсные решения, характерные для государственных информационных систем и интерактивных карт-сервисов. Это было сделано с намерением обеспечить схожесть интерфейсов, что должно способствовать более интуитивному и комфортному взаимодействию с цифровой платформой для ее будущих пользователей.

Основные навигационные разделы цифровой платформы, следующие: «Меню сайта», «Меню навигации», «Фильтр по предприятиям», «Личный кабинет», «Обратная связь», «Системные станицы». Названия разделов носят рабочий характер и в процессе разработки могут быть изменены по согласованию с заказчиками. Каждый навигационный раздел функционально и логически структурирован. В разделах присутствуют элементы управления. Логические связи между разделами представлены цветовыми линиями.

Рисунок 2 – Структура прототипа цифровой платформы (Источник: составлено авторами)

Детальное содержимое навигационных разделов представлено в Таблице 2

Таблица 2 – Содержимое навигационных разделов

Наименование логического раздела	Содержание логического раздела
Меню сайта	1. О проекте 2. Список предприятий 3. Виды господдержки
Меню навигации	1. Предприятия (интерактивная Яндекс-карта) 2. Районы (интерактивная Яндекс-карта) 3. Поиск по название 4. Вход в личный кабинет (электронная почта, пароль)
Фильтр по предприятию	1. Виды животноводства 2. Масштаб бизнеса 3. Тип предприятия 4. Район
Личный кабинет	1. Вход 2. Восстановление пароля через электронную почту
Обратная связь	1. Система сообщений через чат на сайте
Системные страницы	1. 404 ошибка 2. Диалог успешной отправки формы 3. Диалог «Согласие на использование Cookie»

Источник: составлено авторами

3. Архитектура хранения данных

В системе «1С-Битрикс Управление сайтом» хранение данных может быть организовано с помощью различных технологий, включая использование облачных хранилищ. Исполнителями приято решение, о применении гибридного подхода к распределению данных: так пользовательские данные и данные платформы обрабатываются с помощью встроенных средств и справочников системы «1С-Битрикс Управление сайтом», а аналитические данные, полученные из ИС, предварительно обрабатываются программным алгоритмом, затем передаются в формате *.csvв «1С-Битрикс Управление сайтом». В зависимости от объема поступающих данных исполнители допускают использование в будущем специализированных систем хранения и обработки больших данных, например, Apache Hadoop.

Рассмотрим более подробно способы хранения данных в системе «1С-Битрикс Управление сайтом», которые исполнители планируют использовать:

- Программная архитектура CMS. Веб-системы могут быть построены с разной степенью сложности, от простых сайтов до веб-кластеров. Это может включать в себя различные методы хранения и обработки данных, в зависимости от конкретных требований проекта. Как правило данные структурированы и разделены на справочники. Каждый справочник обладает уникальным идентификатором, у каждого справочника есть набор правил обработки данных и права доступа. Данный способ выбран в качестве основного.

- Модуль «Облачные хранилища», в случае необходимости позволяет переносить данные в облачные сервисы, что может в дальнейшем положительно повлиять на скорость работы с данными и расходованием свободного места высокопроизводительного дискового пространства сервера. Данный способ используется как резервный и будет применен в случае технической необходимости.

- Модули внешнего хранения данных. Так как данные, поступающие из информационных систем различного формата и не всегда структурированы, у исполнителей возникает потребность в предварительно обработке данных. При небольших объемах – местом хранения как правило выступает локальный сервер. В случае больших объемов – используется облако.

На рисунке 3 представлена предварительная архитектура хранения данных модуля «Контент» системы «1С-Битрикс Управление сайтом».

Рисунок 3 – Архитектура хранения данных модуля «Контент» системы «1С-Битрикс Управление сайтом»

Источник: составлено авторами

Виды данных, хранящихся в модуле «Контент» системы «1С-Битрикс Управление сайтом» представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Виды данных модуля «Контент» системы «1С-Битрикс Управление сайтом»

Наименование справочника	Описание вида данных
Настройки	Системные и пользовательские настройки
Предприятие	Список предприятий: географические данные, финансовые данные, описательная статистика, виды деятельности и т. п.
Район	Список районов: географические данные, экономические данные, данные о предприятиях, описательная статистика и т. п.
Цифровые технологии	Список цифровых технологий, которые ассоциируются с предприятием в системе и в дальнейшем привязаны в карточке предприятия
Вакансии предприятий	Список вакантных позиций, которые публикуют предприятия, условия трудоустройства и т. п.

Источник: составлено авторами

4. Пользовательские справочники для хранения данных

Пользовательские справочники в информационных системах представляют собой структурированные наборы данных, которые служат для организации, хранения и управления информацией, с которой работает конкретный пользователь или группа пользователей. Информация для пользователей чаще представляется в предварительно обработанном виде, в удобном и эффективном формате, однако по желанию пользователя информация может быть отображена в оригинальном виде.

В разрабатываемой цифровой платформе подразумевается несколько типов пользователей разделенный полномочиями, уровнями доступа и выполняемой ролью. В зависимости от этих параметров у каждого пользователя существует свой набор справочников и настроек.

В зависимости от задачи, пользователям цифровой платформы могут потребоваться типизированные наборы правил для хранения и обработки данных, например если речь идет об обработке данных за прошлый, настоящий или будущий периоды. В таком случае разработчики цифровой платформы предлагают использовать предварительно подготовленные информационные сущности – специальные справочники, помещённые в структурированные элементы «Highload-блоки» (рисунок 4). Список, представлен частично.

Рисунок 4 – Фрагмент структуры модуля «Highload-блоки» системы «1С-Битрикс Управление сайтом»

Источник: составлено авторами

Использование предварительно подготовленных информационных сущностей при разработке прототипа цифровой платформы обладает рядом преимуществ: быстрый старт в разработке, снижение вычислительных затрат серверного парка, унификация в структуре входящей и исходящей информации, стандартизация, консистентность и гомогенность данных, быстрое обучение новых пользователей цифровой платформы, ускорение темпов разработки, возможность модификации и контроля версий.

Заключение

В результате проведенных исследований были проанализированы и технически описаны варианты создания прототипа цифровой платформы в виде интерактивной web-карты развития молочного и мясного животноводства в Омской области. Детальное техническое описание цифровой платформы поможет ускорить процессы разработки, стандартизации и контроля версий при реализации проекта, произвести «быстрый старт», а также значительно повысить качество промежуточного контроля на предварительных этапах разработки прототипа цифровой платформы.