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

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

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»

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.