автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Разработка метода, моделей и технологии оценки эффективности процессов управления в корпоративных информационных системах

На правах рукописи

ЗАХАРЧЕНКОВ Константин Васильевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДА, МОДЕЛЕЙ И ТЕХНОЛОГИИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ В КОРПОРАТИВНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

Специальность: 05.13.10 - «Управление в социальных и экономических

системах»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

3 О ОКТ 2014

Брянск - 2014

005554119

Работа выполнена в Государственном учреждении высшего профессионального образования «Белорусско-Российский университет»

Научный руководитель ЯКИМОВ Анатолий Иванович, кандидат

технических наук, доцент, доцент кафедры автоматизированных систем управления Государственного учреждения высшего профессионального образования

«Белорусско-Российский университет»

Официальные оппоненты: БОРИСОВ Вадим Владимирович, доктор

технических наук, профессор, профессор кафедры вычислительной техники Филиала ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ» в г.Смоленске

ЕВЕЛЬСОН Лев Игоревич, кандидат технических наук, профессор, заведующий кафедрой информационных технологий ФГБОУ ВПО «Брянская государственная инженерно-технологическая академия»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Астраханский государствен-

ный технический университет»

Защита состоится «I б» декабря 20! 4 года в 16.00 на заседании диссертационного совета Д 212.021.03, на базе ФГБОУ ВПО «Брянский государственный технический университет» по адресу: 241035, г.Брянск, ул.Харьковская, д.Ю-Б, учебный корпус № 4, ауд. Б101.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Брянский государственный технический университет» и на сайте по адресу в сети Интернет:

http://wvvw.tu-bryansk.rii/content/nauka/zacsh

Отзывы на автореферат высылать по адресу: 241035, г.Брянск, бульвар 50 лет Октября, 7.

Автореферат разослан «23» октября 2014г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

В.А. Шкаберин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. В настоящее время на предприятиях Республики Беларусь и Российской Федерации при решении задач управления в социально-экономических системах применяются корпоративные информационные системы (КИС), которые обеспечивают поддержку принятия рациональных управленческих решений на основе автоматизации процессов управления. Однако, при такой автоматизации выбор алгоритмов и параметров процессов КИС осуществляется, как правило, интуитивно либо на основе консультаций с экспертами. В результате внедрение КИС часто не приносит предприятию ожидаемого эффекта. Затраты на внедрение КИС не окупаются, а в некоторых случаях применение КИС приносит предприятию значительные убытки.

Сложность решения задачи оценки эффективности процессов КИС в современных условиях обусловлена следующими основными факторами:

- случайный характер изменения ряда параметров производственно-экономической деятельности промышленного предприятия и внешней среды;

— наличие большого количества алгоритмов организации процессов КИС на уровне бизнес-процессов, производственного процесса и компьютерной сети;

— большое количества критериев оценки эффективности процессов КИС.

Проведенный анализ существующих методов и программных средств показал

отсутствие методического и программного обеспечения количественной оценки эффективности процессов управления в КИС на основе имитационного моделирования путем анализа управляющего воздействия процессов КИС на результаты производственно-экономической деятельности промышленного предприятия в условиях случайного изменения параметров функционирования промышленного предприятия и внешней среды.

В связи с этим, задача разработки методического и программного обеспечения для поддержки принятия решений по рациональному выбору алгоритмов и параметров процессов управления в КИС на основе имитационного моделирования является актуальной.

Объектом исследования в диссертационной работе являются процессы планирования и управления в корпоративных информационных системах.

В качестве предмета исследования рассматриваются математические методы и модели оценки эффективности алгоритмов организации и рационального выбора параметров процессов управления в корпоративных информационных системах.

Целью диссертационной работы является создание методического и программного обеспечения оценки эффективности и рационального выбора алгоритмов и параметров процессов управления в КИС на уровне бизнес-процессов, производственного процесса и компьютерной сети.

Для достижения цели исследования поставлены следующие задачи:

- разработать метод количественной оценки эффективности процессов управления в КИС в условиях случайного изменения параметров производственно-экономической деятельности промышленного предприятия и внешней среды на основе имитационных моделей функционирования промышленного предприятия на уровне бизнес-процессов, производственного процесса и компьютерной сети;

- разработать методику принятия решений по рациональному выбору алгоритмов организации и параметров процессов КИС, основанную на использовании матриц относительных весов, метода секущих плоскостей и методов принятия решений в многокритериальных задачах;

- разработать имитационные модели типовых процессов КИС, обеспечивающие количественную оценку эффективности процессов КИС для принятия решений по рациональному выбору алгоритмов и параметров процессов КИС на уровне бизнес-процессов, производственного процесса и компьютерной сети;

- разработать технологию применения разработанного метода и моделей, а также программные средства, обеспечивающие получение исходных данных имитационных моделей из базы данных предприятия и поддержку принятия решений по рациональному выбору параметров процессов КИС на основе имитационных моделей.

Методы и средства исследования. В процессе исследования при построении моделей процессов КИС использованы методы математического моделирования, планирования эксперимента, теории вероятностей и математической статистики. Для оценки эффективности алгоритмов организации и рационального выбора параметров процессов КИС использовались матрицы относительных весов, метод секущих плоскостей и метод составного критерия. При создании имитационных моделей и программных средств использовались методы объектно-ориентированного программирования и проектирования.

В качестве информационной базы использовалась научная литература по методологии управления, теории информационных систем и процессов, экономической теории, теории принятия решений, теории имитационного моделирования, теории случайных процессов, теории планирования эксперимента, стандарты на разработку КИС, материалы исследований по вопросам моделирования процессов КИС, представленные в работах отечественных и зарубежных ученых.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) разработан метод количественной оценки эффективности организации процессов управления в КИС, отличающийся использованием имитационных моделей промышленного предприятия на уровне бизнес-процессов, производственного процесса и компьютерной сети, что позволяет анализировать влияние алгоритмов и параметров процессов КИС на производственно-экономические показатели работы промышленного предприятия в условиях случайного изменения параметров производственно-экономической деятельности промышленного предприятия и внешней среды;

2) разработана методика принятия решений по рациональному выбору алгоритмов организации и параметров процессов КИС, отличающаяся непосредственным участием лица, принимающего решения, в выборе критериев оценки эффективности процессов КИС, а также в количественной оценке релевантности алгоритмов и выбранных критериев эффективности процессов КИС;

3) разработана структура и алгоритмы процессов имитационных моделей для оценки эффективности процессов КИС на уровне бизнес-процессов, производственного процесса и компьютерной сети, отличающиеся взаимодействием моделируе-

мых процессов КИС с моделируемыми процессами функционирования предприятия на каждом уровне абстрактного представления.

Теоретическая значимость диссертации заключается в развитии методических подходов к исследованию процессов КИС. Разработанные теоретические и прикладные положения позволяют оценивать эффективность алгоритмов и выбирать рациональные значения параметров процессов КИС.

Практическая значимость полученных результатов:

1) имитационные модели КИС на уровне бизнес-процессов, производственного процесса и компьютерной сети, реализующие типовые алгоритмы процессов планирования, управления и вычислительного процесса, ускоряют адаптацию программного обеспечения к условиям конкретного промышленного предприятия;

2) программное обеспечение для получения параметров имитационных моделей из базы данных предприятия позволяет ускорить исследование имитационных моделей за счет автоматизации получения части исходных данных;

3) технология и программное обеспечение поддержки принятия решений расширяет область применения программно-технологического комплекса имитации сложных систем (ПТКИ) Ве18пгг. оно позволяет использовать ПТКИ ВЫБт! для рационального выбора параметров систем на основе разработанных имитационных моделей специалистам предметной области, не имеющим навыков имитационного моделирования и программирования;

4) разработаны проблемно-ориентированные системы поддержки принятия решений для Завода органического синтеза ОАО «Могилевхимволокно», ОАО «Обувь» и ООО «СМИТ-Ярцево».

Практическая ценность работы подтверждается свидетельствами о регистрации компьютерных программ № 025 и № 308 в Национальном центре интеллектуальной собственности (Республика Беларусь).

Результаты диссертационной работы использованы при выполнении следующих НИР: «Математические модели, алгоритмы и программное обеспечение оптимизации контрактов на промышленных предприятиях» (№ ГР 20023276, 2002 год исполнения); «Разработка динамических имитационных экономико-математических моделей прогнозирования в условиях неопределенности» (№ ГР 20021541, 2002 год исполнения); «Разработка динамической производственно-экономической модели завода органического синтеза ОАО «Могилевхимволокно» (ХД 0663, 2006 год исполнения); «Разработка имитационной модели динамики производственно-экономической деятельности открытого акционерного общества «Обувь» (ХД 0877, 2008 год исполнения); «Разработка автоматизированной информационно-аналитической системы формирования отчетов о выпуске, отгрузке продукции дивизионом ППУ и МК, о поставках на склад и отгрузке в цеха сырья и материалов» (ХД 1251,2012 год исполнения).

На защиту выносятся:

1. Метод количественной оценки эффективности организации процессов управления в КИС на основе имитационного моделирования в условиях случайного изменения параметров производственно-экономической деятельности промышленного предприятия и внешней среды.

2. Методика принятия решений по рациональному выбору алгоритмов организации и параметров процессов КИС на уровне бизнес-процессов, производственного процесса и компьютерной сети на основе результатов имитационных экспериментов.

3. Структура имитационных моделей для оценки эффективности процессов КИС на уровне бизнес-процессов, производственного процесса и компьютерной сети, содержащая типовые алгоритмы процессов планирования, управления и вычислительного процесса.

4. Технология и программное обеспечение для рационального выбора параметров имитационных моделей, включающее средства получения исходных данных для моделирования из базы данных предприятия и средства поддержки принятия решений.

Достоверность и обоснованность результатов. Обоснованность и адекватность разработанных имитационных моделей и программных средств обеспечивается корректным использованием математических методов и подтверждается результатами тестирования в учебном процессе на кафедре экономики ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет», на кафедре «Управление научными исследованиями, проектированием, производством» Белорусского национального технического университета (г.Минск, Беларусь), а также в производственных условиях на Заводе органического синтеза ОАО «Могилевхим-волокно» (г.Могилев, Беларусь), в ОАО «Обувь» (г.Могилев, Беларусь), в ООО «СМИТ-Ярцево» (Смоленская область, Российская Федерация).

Апробация результатов диссертации

Результаты исследований, изложенные в диссертации, докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Международная научно-техническая конференция «Современные направления развития производственных технологий и робототехника», Могилев, МГТУ, 2003; Межрегиональная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Информационные технологии, энергетика и экономика», Смоленск, филиал ГОУ ВПО МЭИ(ТУ), 2004, 2005; Республиканская научно-техническая конференция «Новые математические методы и компьютерные технологии в проектировании, производстве и научных исследованиях», Гомель, ГГУ им. Ф.Скорины, 2004, 2005; Международная научно-техническая конференция'"Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии", Могилев, ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет», 2004; IV Белорусско-Польский научно-практический семинар и выставка, Ольштын, 2004 (Польша); Республиканская научно-техническая конференция «Новые материалы, оборудование и технологии в промышленности», Могилев, ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет» 2004 2006. ' '

Личный вклад соискателя.

Лично автором разработаны все основные положения, выносимые на защиту, а также алгоритмическое и программное обеспечение, реализующее как описанные методы, так и другие используемые научно-практические методы.

Публикации

По материалам диссертации опубликованы 45 печатных работ, в том числе: 2

статьи в научных журналах, рекомендованных ВАК РФ, 9 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК РБ, 3 статьи в сборниках научных трудов, 27 тезисов докладов.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка 140 использованных литературных источников и двух приложений. Основной текст диссертации составляет 167 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, определены цель и задачи, сформулирована научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ проблем, связанных с повышением результативности и эффективности КИС, применяемых при управлении социально-экономическими системами, рассмотрены вопросы развития методологии управления организационными системами в научных трудах В.Н. Буркова, Д.А. Новикова, А.Ю. Заложнева, М.В. Губко и др., определено содержание понятия «корпоративная информационная система».

Ввиду вероятностного характера поступления заказов, изменения цен на продукцию, сырье и материалы, аналитические модели применять нельзя, поскольку явные зависимости, связывающие параметры моделирования с откликами имитационной модели промышленного предприятия, на основании которых можно судить об эффективности работы КИС на уровне бизнес-процессов и производственного процесса, удается получить только для сравнительно простых систем. По этой причине в качестве метода исследования КИС предложено использовать имитационное моделирование.

Особенности моделирования процессов в КИС исследованы в работах Дж.Форрестера, Г.Ортнера, Т. Давенпорта, А.Г. Киселева, A.A. Емельянова, A.A. Оводенко и др. Решение задач оценки эффективности процессов КИС рассмотрены в работах А.Н. Бородулина, А.Ю. Заложнева, E.JL Шуремова, Ю.А. Зеленкова. Модели и методы оптимизации КИС рассмотрены в работах Е.С. Гламаздина, Д.А. Новикова, A.B. Цветкова, A.A. Оводенко, И.П. Шубкиной, A.B. Щепкина.

Обзор существующих методов и средств моделирования и рационального выбора алгоритмов и параметров процессов КИС показал, что КИС исследовались только на отдельном уровне абстрактного представления (бизнес-процессов, производственного процесса, компьютерной сети). На основе анализа существующих методов исследования процессов КИС, поставлена задача создания метода и средств оценки эффективности и рационального выбора параметров процессов КИС.

Во второй главе представлена концепция исследования КИС на уровне бизнес-процессов, производственного процесса и компьютерной сети, а также метод количественной оценки эффективности и методика рационального выбора параметров процессов управления в КИС.

При моделировании КИС построить общую ИМ, учитывающую все аспекты функционирования объекта моделирования, невозможно из-за сложности модели. Решением проблемы является разбиение КИС на уровни абстрактного представле-

ния с целью последующего моделирования КИС на каждом уровне абстрактного представления. Таким образом, имитационная модель КИС (ИМКИС) может быть представлена в виде трех имитационных моделей: базовой имитационной модели -имитационной модели КИС на уровне бизнес-процессов (ИМКИСБп), имитационной модели КИС на уровне производственного процесса (ИМКИСПрп) и имитационной модели КИС на уровне компьютерной сети (ИМКИСкс), каждая из которых моделирует определенный аспект функционирования КИС (рис.1):

ИМКИС = <ИМКИСЕП, ИМКИСПрП, ИМКИСкс>

-Х--

(1)

Лиц а, принимающие р ешеяия

Корр еххвр ова

Хкис*

рСкиа}

ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ КОРПОРАТИВНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ НА ТРЕХ УРОВНЯХ АБСТРАКТНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

Алгоритм процессов, моделирующих планирование к управление ЛрОЛЗБОД-сгвекно-экономнче-скон деятельностью

{ХКИС*}

{^ШДг}

Алгоритмы процессов, моделирующих планирование производства

Алгоритмы процессов, моделирующих рабочую иа|рузку на компьютер кую сеть

{Окнсбп}

{Ою1Спрп}

{Окнскс}

* 1 * *

Базовая имнгащквшх Имитационная Имитационная

модель прокзвод- модель модель

сгвенно-мишомн- производственного вычислительного

ческон деятельности процесса процесса

предприятия

18Ш1ТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ НА

ТРЕХ УРОВНЯХ АБСТРАКТНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

Оценка {^ГОД?},

№щг}

Хкис - входные параметры процессов КИС; Хпэд - входные параметры производственно-экономической деятельности предприятия; Упэд - выходные параметры процессов ПЭД предприятия; Скис - выходные параметры процессов КИС.

Рис.1. Концепция оценки эффективности процессов КИС

Концепция исследования КИС (рис. 1) основана на следующих принципах: 1. На каждом уровне абстрактного представления промышленного предприятия, выступающего в качестве объекта управления, - на уровне бизнес-процессов, производственного процесса и компьютерной сети - разработана имитационная модель: на уровне бизнес-процессов - имитационная модель основных процессов промышленного предприятия; на уровне производственного процесса - имитационная модель производственных операций; на уровне компьютерной сети - имитационная модель вычислительного процесса.

2. Для оценки эффективности процессов КИС, выступающей в качестве системы управления, в имитационную модель на каждом уровне абстрактного представления добавляются процессы, моделирующие функции КИС, причем каждый процесс может быть реализован на основе нескольких алгоритмов, определяющих набор параметров процесса.

3. На основании результатов имитационных экспериментов лицо, принимающее решения, выбирает рациональные значения параметров и определяет наиболее эффективные алгоритмы процессов КИС на каждом уровне абстрактного представления.

Метод количественной оценки эффективности процессов управления в КИС включает следующие основные этапы:

Этап 1. Получение исходных данных для имитационных моделей из базы данных промышленного предприятия. В базе данных промышленного предприятия могут присутствовать недостоверные данные, наличие которых обусловлено следующими причинами: ошибками измерения, ошибками снятия показаний со счетчиков, ошибками операторов при внесении информации в базу данных информационной системы.

Для исключения недостоверных данных выполняется обработка полученной статистической информации путем исключения недостоверных данных. Поскольку законы распределения случайных величин, использующихся в качестве входных данных, достоверно неизвестны, для исключения грубых погрешностей предлагается использовать критерий Романовского:

(2)

Ллюд - результат измерения, проверяемый на наличие грубой погрешности;

^цр. - оценка центра распределения; 5 - среднеквадратичное отклонение; 1Р -квантиль распределения Стьюдента при заданной доверительной вероятности с числом степеней свободы к=п-к„ (к„ - число подозрительных результатов наблюдений).

Этап 2. Адаптаг{ия шттационных моделей каждого уровня к условиям выбранного промышленного предприятия. На данном этапе выполняется исследование свойств базовой имитационной модели и имитационной модели производственного процесса к условиям промышленного предприятия, выполняется проверка адекватности имитационных моделей и, при необходимости, их настройка и калибровка.

Этап 3. Проектирование, реализагц/я и отладка алгоритмов имитационных моделей процессов корпоративной информационной системы на каждом уровне абстрактного представления. На данном этапе в имитационные модели каждого уровня, адаптированные к условиям предприятия на предыдущем этапе, добавляются алгоритмы процессов планирования и управления КИС. Процессы КИС на каждом уровне могут быть реализованы на основе различных алгоритмов. При этом выполняется информационная стыковка всех алгоритмов, моделирующих процессы КИС, с процессами базовой имитационной модели, с процессами имитационной модели производственного процесса и управляющей программой моделирования.

Этап 4. Исследование свойств каждой имитационной модели корпоративной информационной системы. На данном этапе выполняется оценка погрешности мо-

делирования, анализ длины переходного процесса, анализ устойчивости результатов моделирования для каждого алгоритма каждого процесса управления в КИС на каждом уровне абстрактного представления. Для каждого параметра каждого алгоритма каждого процесса управления КИС выполняется оценка чувствительности откликов к изменению параметра.

Методика принятия решений по рациональному выбору алгоритмов организации и параметров процессов КИС включает следующие этапы:

Этап 1. Рациональный выбор параметров процессов КИС на каждом уровне абстрактного представления для каждого алгоритма организации процесса AJIURtypej (j=l..J-количество рассматриваемых алгоритмов процесса type на уровне UR).

Шаг 1.1. Определение значимости откликов имитационных моделей (ИМ) КИС на каждом уровне абстрактного представления.

Для определения значимости каждого отклика ИМ КИС на каждом уровне абстрактного представления строится следующая матрица относительных весов:

а„ ... о,,

Aur ~ II «и Haw-

1 ... а,

(3)

1 "т - 1

где N - количество откликов, выбранных лицом, принимающим решения, для рационального выбора параметров ИМ КИС на уровне Ш; ац - степень предпочтения отклика Уиш над откликом УиН] {¡=1..Ы;]=1..И).

Для определения коэффициентов важности каждого уровня 8гда может быть использована следующая процедура:

1) для каждой строки матрицы рассчитывается среднее геометрическое ее компонентов:

(4)

2) коэффициенты важности рассчитываются как отношение среднего геометрического соответствующей строки к сумме средних геометрических всех строк:

Ьит = тию / (5)

Описанная процедура упрощает синтез весовых коэффициентов, поскольку лицо, принимающее решения, сравнивает попарно важность двух откликов, а не всех сразу.

Шаг 1.2. Определение рациональных значений параметров для каждого алгоритма процесса КИС АЯ!т,уру на основе метода секущих плоскостей, используя следующую процедуру:

Шаг 1.2.1. Каждый параметр каждого алгоритма на каждом уровне абстрактного представления Хт,урЛ^АЛт,уРу) {к=1..К, К - количество параметров процесса КИС на основе алгоритма АЛ,;/гоуч) фиксируется на уровне значения, рассчитанного как среднее арифметическое максимального тахХиК1урец и минимального ттХ,м,У1кк, значения отклика ХХГСкк:

X ип/урец = (тахХищрещ + т\тлХцк,уре!у)/2 (6)

Шаг 1.2.2. Один из параметров Хцщрск] изменяется от минимального до максимального значения на нескольких возможных уровнях при фиксированных значениях остальных параметров;

Шаг 1.2.3. Для каждого значения параметра Хцщрещ проводится серия имитационных экспериментов для определения значений откликов Yuitii^uRo'pekj)>

Шаг 1.2.4. Все отклики Yи1>л(Х{щ,урСщ) приводятся к одному типу и масштабу. В результате получаются Y**VRi(XURlypekj)e[0,1] и Y** иш(XURl}pekJ) —> max;

Шаг 1.2.5. Выбирается рациональное значение параметра X*uRiypekj, для которого:

N

WURi {X*uRtypekj ) = max( £ (5ию ■ Y"ua (XURl>pekJ ))) С7)

i=i

Шаги 1.2.2 - 1.2.5 повторяются для каждого параметра при фиксированных рациональных значениях параметров, выбранных ранее, и средних значениях параметров, для которых рациональные значения параметров не выбраны, до тех пор, пока для каждого параметра не будет выбрано рациональное значение.

Этап 2. Рациональный выбор наиболее эффективного алгоритма организации процесса КИС.

Шаг 2.1. Сравнительный анализ алгоритмов процессов КИС с точки зрения лица, принимающего решения.

Помимо производственно-экономических показателей, лицо, принимающее решение, может иметь свое мнение по вопросу выбора алгоритмов процессов планирования и управления, что может быть обусловлено удобством использования алгоритма, его простотой и другими факторами, которые не могут быть учтены в имитационных моделях.

Для определения сравнения алгоритмов планирования AJIuRt)Vej для каждого процесса планирования на уровне бизнес-процессов и производственного процесса строятся матрицы относительных весов Вцщрг = ||6ij||jvx№ где N — количество вариантов организации алгоритма АЛцК,у1>е/, Ьч — степень предпочтения /-го алгоритма организации процесса КИС над j-м алгоритмом организации процесса КИС (i=l..N, j=l..N).

Для определения коэффициентов важности каждого алгоритма AuRtype может быть использована следующая процедура:

1) для каждой строки матрицы BURl),pe рассчитывается среднее геометрическое ее компонентов:

(8)

2) коэффициенты важности рассчитываются как отношение среднего геометрического соответствующей строки к сумме средних геометрических всех строк:

AuRtypei = WURti,pel / XwuRiypei (9)

Описанная процедура упрощает синтез весовых коэффициентов, поскольку лицо, принимающее решения, сравнивает попарно два алгоритма планирования, а не все сразу.

Шаг 2.2. Сравнительный анализ алгоритмов процессов КИС при рациональных значениях параметров каждого алгоритма.

На шаге 1.2 для каждого алгоритма процесса КИС AJImtypej определены рациональные значения всех параметров Х*ищ,рек}. Наиболее эффективный алгоритм организации процесса КИС AJ\*llR,nKJ определяется на основании следующей процедуры:

Шаг 2.2.1. Для каждого алгоритма АЯцК,у1Щ выбирается вектор откликов при рациональных значениях всех параметров (YURi (\\Х* URl>,pekj\\) | i=l..N, к=1..К, j=l..J);

Шаг 2.2.2. Все отклики YVRi приводятся к одному типу и масштабу. В результате получаются Y**um(\\x'UR,ypeki\\) е[0,1] и Y**URlypekj^ — max;

Шаг 2.2.3. Если алгоритмы процесса КИС AJ\UR^,pej имеют одинаковую значимость для лица, принимающего решения, наиболее эффективным считается алгоритм процесса КИС ASl*m9pej, для которого:

N

W URlypej (АЛ uRiypej ) — max( ^ (8(//;, • Y umj)) (Ю)

/=1

Если алгоритмы планирования процесса КИС AJ\URtypej имеют разную значимость для лица, принимающего решения, наиболее эффективный алгоритм определяется с учетом уровней значимости, найденных на шаге 2.1:

N

W'uR,}peJ (АЛ ',jRhVej ) = max( A,JI!lypy -(]Г (8ш, -У" т ))) О»

/=1

В третьей главе содержится описание структуры имитационных моделей процессов КИС, реализованных на основе имитационных моделей промышленного предприятия на уровне бизнес-процессов, производственного процесса и компьютерной сети. Реализация метода оценки эффективности организации процессов управления в КИС на уровне бизнес-процессов рассмотрена на примере бизнес-процессов планирования продаж и производства и управления запасами ресурсов.

Структура имитационной модели типовых процессов планирования продаж и производства в КИС представлена на рис.2. В структуре данных TOrder хранятся параметры заказов, в TPlan - параметры выбранного процесса планирования продаж и производства, а также актуальный план производства, в TProduct - характеристики выпускаемой продукции, в TEnterprise - характеристики промышленного предприятия.

Процесс CShipmentGenerating моделирует генерацию заказов. Интервалы между поступлениями заказов и объемы заказов каждого вида продукции являются случайными величинами и задаются в структуре данных TOrder законом распределения случайных величин, средним значением и стандартным отклонением.

Если выбран процесс ежемесячного планирования продаж и производства (а не по мере поступления заказов), то каждый месяц модельного времени управляющей программой моделирования запускается процесс CSOPEvery Month. Если выбран процесс планирования продаж и производства с возможностью увеличения производственной мощности (CSOPHigherCapacity) или процесс планирования продаж и производства с возможностью отсрочки выполнения заказа (CSOPOrderWaitirtg), выбранный процесс планирования запускается каждый раз при генерации нового заказа. Результаты планирования сохраняются в структуре данных TPlan.

Рис. 2. Имитационная модель типовых процессов планирования продаж и производства в КИС

Процесс CProductionStartup укрупнено моделирует процесс производства продукции в соответствии с планом, построенным выбранным процессом планирования продаж и производства: моделируется потребление ресурсов, необходимых для выпуска каждого вида продукции, и через интервал модельного времени, соответствующий длительности производственного цикла каждого вида продукции, моделируется поступление на склад соответствующей готовой продукции.

Процессы CShipmentPrepaying, CShipmentShipping, CShipmentPaying моделируют соответственно предоплату заказа продукции, отгрузку продукции и оплату отгрузки с учетом возможности отсрочки платежа. Процесс CAccoimt реализует сбор статистики моделирования и расчет производственно-экономических показателей работы предприятия.

Аналогичным образом на уровне бизнес-процессов построена имитационная модель управления запасами ресурсов. Для ее построения в имитационную модель промышленного предприятия на уровне бизнес-процессов добавлены процессы управления запасами ресурсов на основе алгоритма с постоянным уровнем запаса (при уменьшении запаса ресурса происходит его пополнение до заданного постоянного уровня) и на основе алгоритма с двумя уровнями запаса (при снижении запаса ресурса ниже минимального уровня происходит его пополнение до максимального уровня). Перечисленные процессы запускаются управляющей программой моделирования через промежутки времени, соответствующие интервалам проверки уровня запаса ресурса. В данной модели реализован также процесс, моделирующий заказ

ресурсов, процесс расчета затрат, связанных с хранением ресурсов, средневзвешенных цен ресурсов, а также процессы, моделирующие поставку и оплату поставки ресурсов.

Структура имитационной модели КИС на уровне производственного процесса представлена на рис.3.

с

1 Характеристики ' производственных

операций ] ТРЮрегапоп

з:

—I Процесс,

_I моделирующий

производственную | операцию СРгОрегамоп

| План-график производтсва I ТРгРгос

1 Процесс, ^юделирующин производство "] продукции

-1 СРгРгос

1 Процесс

сбора 1 статистики

J СР^а!

Рис.3. Структура имитационной модели КИС на уровне производственного процесса

Процесс СРгОрегаНоп моделирует работу производственной операции (потребление ресурсов и выпуск продукции). Исходные данные для моделирования производственной операции (необходимые ресурсы, выпускаемая продукция, время выполнения) хранятся в структуре ТРгОрегайоп. Процесс СРгРгос предназначен для реализации процессов планирования на уровне производственных линий и производственных операций, определяя последовательность запуска производственных операций. Данные производственного процесса по каждому виду продукции и план-график производства хранятся в структуре данных ТРгРгос.

Имитационная модель КИС на уровне компьютерной сети (КС) предназначена для оценки эффективности процессов обработки информации КИС в узлах КС. Данная имитационная модель содержит процессы, моделирующие генерацию запросов пользователей КИС, а также процессы, моделирующие обработку запросов в узлах КС центральным процессором, жестким диском, устройством ввода-вывода и сетевым оборудованием.

Имитационная модель КИС на уровне КС на основе анализа результатов моделирования обеспечивает возможность рационального выбора параметров оборудования узлов КС и перераспределения функций между сервером и рабочими станциями в зависимости от характеристик процессов управления в КИС. На основе выбранных рациональных значений параметров оборудования узлов КС принимается решение о приобретении оборудования для обеспечения эффективной работы КИС.

В четвертой главе представлена технология и программное обеспечение для рационального выбора параметров процессов КИС. Для построения и исследования имитационных моделей КИС на трех уровнях абстрактного представления используется программно-технологический комплекс имитации сложных систем (ПТКИ) Ве^нп (рис.4). В состав ПТКИ Ве^гп входит программное обеспечение (ПО) для построения функциональной модели системы на основе методологии ШЕБО; интегрированная среда разработки приложений на языке С++; система имитационного моделирования (СМ) РБТЬ; ПО для планирования, проведения и обработки результатов имитационных экспериментов (ИЭ); ПО для анализа результатов моделирования. Несмотря на мощные средства создания и исследования имитационных моде-

лей, при построении ИМ КИС на уровне бизнес-процессов и производственного процесса исследователь сталкивается со следующими проблемами: отсутствие средств получения исходных данных для моделирования из базы данных предприятия; отсутствие средств поддержки принятия управленческих решений на основе результатов моделирования.

Задача получения исходных данных для моделирования из базы данных предприятия заключается в получении массивов данных и записи полученных данных в ХМЬ-файл данных модели с помощью программного модуля DataIntegrator (рис.4), позволяющего значительно сократить время, которое тратит исследователь на ввод исходных данных для моделирования.

ПО для оценки эффективности процессов КПС

Программные средства ПТКЦ BelSim

ExpaanentDe signer ехе - \ подсистема ввода данных I .модели и запуска экспериментов 1

DafatBtegrator.exe - \ врограммаыв модуль для | волучеввя всходвых даввьа | модели вз ПС предприятия J

Запуск сценарий эксперимент? при запуске ЩХ

Провед ММИТЗИЦ' экслеримен!

иного а (запуск

имитационно \ модели)

•42 с»

КхрлгтогпЮлМ »ml - frafar сценaptu акгттеримента и данных аигперимгмта

Чтение» сценариев4*

эксперимента

л_у.

Сиг saoe экспе

¿охранение дашцде модели при заг^гже ИМ

Запись дамяых модели^а ИС предбр»«™*

*£Эе» ri.-ita.xml • файл

«ал о

-шемки

жмента

л »пш ы оа ел и

•executable» I <3ш» <Ьайла>.ехе - Г яотолн»емый файл

данных ЙМ "

Выбор 'исполняемого файгаШЬ-.^.

feperimenter.exe - подсистема длаЧ планирования и проведения I имитационных экглергшентов \ EelStm Experimenter }■

DesigiooMaker.exe -

программ!ы! модуль I воддержкв прянятвя решевав

- резуя&'гат&а Ю

Рис. 4. Состав и структура программного обеспечения для оценки эффективности процессов КИС

Для поддержки принятия решений по рациональному выбору алгоритмов и параметров процессов КИС разработано ПО (рис. 4), обеспечивающее:

1. выбор параметров ИМ, которые необходимо варьировать, и откликов ИМ, использующихся лицом, принимающим решения, в качестве критериев оценки эффективности процессов КИС. На данном этапе используется подсистема ExperimentDesigner ПТКИ BelSim;

2. прогон ИМ для определения значений выбранных критериев на основе результатов имитационных экспериментов с помощью подсистемы планирования и проведения имитационных экспериментов experimenter ПТКИ BelSim;

3. выбор рационального решения на основе выбранных критериев оценки

эффективности процесса КИС с учетом важности каждого критерия для лица, при-

нимающего решения с помощью программного модуля DesigionMaker.

Технология рационального выбора параметров процессов КИС на основе разработанного метода и методики с использованием программного обеспечения для оценки эффективности процессов КИС представлена на рис. 5. Поскольку алгоритм процесса КИС также определяется в качестве параметра ИМ, разработанная технология позволяет выбирать также алгоритмы организации процессов КИС.

Начало ^

Выбор критериев оценки эффективности процессов КИС Yum

Определение весовых коэффициентов t>URi каждого отклика YURi на основе матриц относительных весов

Для каждого исследуемого параметра Х^^ каждого алгоритма процесса КИС

Задание уровней изменения значений параметра Xm,ypekj

I —

Проведение серии имитационных экспериментов для определения значений откликов Уин^Хт,^)

1 —

Приведение значений откликов Yc^Xainpctj) к одному типу и масштабу:

и Y** и>,(ХиппМу) — шах 1

Выбирается рациональное значение параметра X*uR,yPekj, для которого:

.V

»V« (A'Yämw ) = max( £ (8(vii -У"ш (Л',л,..,,; )))

Используются формы ввода данных программного модуля DesigionMaker

Используется подсистема для планирования и проведения экспериментов BelSim Experimenter

Используются формы вывода результатов расчетов программного модуля DesigionMaker

С

Конец

D

Рис.5. Технология рационального выбора параметров процессов КИС

Проверка адекватности и апробация имитационной модели КИС на уровне бизнес-процессов выполнена в ОАО «Обувь» в рамках хозяйственного договора ХД 0877 по теме «Разработка имитационной модели динамики производственно-экономической деятельности открытого акционерного общества «Обувь». В резуль-

тате выполнения работ создан программно-технологический комплекс имитационного моделирования производственно-экономической деятельности ОАО «Обувь» ShagovitaPro, зарегистрированный в Национальном центре интеллектуальной собственности. -

Проверка адекватности и апробация имитационной модели КИС на уровне производственного процесса выполнена на заводе органического синтеза ОАО «Мо-гилевхимволокно». В результате улучшения алгоритма планирования процесса производства диметилтелефтоллата получен годовой экономический эффект в размере 100.000.000 (сто миллионов белорусских рублей) в ценах 2005г. за счет снижения себестоимости производства продукции.

Проверка адекватности и апробация имитационной модели КИС на уровне бизнес-процессов и производственного процесса выполнена в ООО «СМИТ-Ярцево» г.Ярцево, Смоленской области, Российской Федерации. Внедрение разработанных средств позволило сократить количество неукомплектованных к моменту запуска в производство изделий на 50%, сократить количество заказов, невыполненных в срок, на 80%, за счет чего получен годовой экономический эффект в сумме 3 954 080 российских рублей в ценах 2011 года.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

В диссертации решена актуальная задача разработки методического и программного обеспечения для оценки эффективности и рационального выбора алгоритмов и параметров процессов КИС.

Основные научные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Предложен новый метод количественной оценки эффективности процессов управления в КИС, отличающийся использованием имитационных моделей промышленного предприятия на уровне бизнес-процессов, производственного процесса и компьютерной сети, что обеспечивает возможность анализа влияния алгоритмов и параметров процессов управления в КИС на производственно-экономические показатели работы промышленного предприятия в условиях случайного изменения параметров производственно-экономической деятельности промышленного предприятия и внешней среды.

2. Разработана методика принятия решений по рациональному выбору алгоритмов и параметров процессов КИС. Критерии рационального выбора алгоритмов и параметров КИС выбираются лицом, принимающим решения, из перечня производственно-экономических показателей работы промышленного предприятия. Для количественной оценки значимости откликов имитационных моделей и оценки значимости алгоритмов процессов КИС для лица, принимающего решения, предложено использовать матрицы относительных весов. Многоэтапное применение разработанной методики позволяет выбрать наиболее эффективные алгоритмы процессов КИС с рациональными параметрами, обеспечивая улучшение производственно-экономических показателей работы промышленного предприятия.

3. Разработаны и проанализированы имитационные модели типовых процессов КИС на уровне бизнес-процессов, производственного процесса и компьютерной сети при различных алгоритмах процессов КИС. Разработанные имитационные мо-

дели могут быть использованы для комплексной количественной оценки эффективности процессов управления в существующих и проектируемых КИС, поскольку обеспечивают возможность быстрой адаптации имитационных моделей к условиям функционирования конкретного предприятия. Внедрение разработанных моделей позволило снизить себестоимость производства продукции в ОАО «Могилевхимво-локно», увеличить количество своевременно выполненных заказов и сократить количество неукомплектованных к моменту запуска в производство изделий в ООО «СМИТ-Ярцево».

4. Разработана технология и программное обеспечение для рационального выбора параметров процессов КИС ускоряет поиск рациональных значений параметров на основе результатов имитационных экспериментов за счет автоматизации вычислительных процедур, позволяя принимать управленческие решения по выбору наиболее эффективных алгоритмов и рациональных значений параметров процессов КИС.

5. Применение разработанного метода, методики, имитационных моделей и программного обеспечения реализовано в виде проблемно-ориентированных систем поддержки принятия управленческих решений на Заводе органического синтеза ОАО «Могилевхимволокно», в ОАО «Обувь» и в ООО «СМИТ-Ярцево». В результате рационального выбора алгоритмов организации и параметров процессов КИС получен значительный экономический эффект, подтвержденный актами внедрения результатов исследований на перечисленных предприятиях.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в научных журналах из перечня ВАК РФ:

1. Якимов, А. И. Информационная оценка программных средств для управления экономической деятельностью промышленного предприятия на основе имитационной модели / А. И. Якимов, К. В. Захарченков // Вестник Брянского государственного технического университета. -2014. -№ 1(41). - С. 94-101.

2. Якимов, А. И. Математическое и программное обеспечение для поддержки принятия решений при планировании производства продукции на промышленном предприятии / А. И. Якимов, К. В. Захарченков // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - №2.- URL: http://www.science-education.ru/116-12770 (дата обращения: 16.04.2014).

Статьи в научных журналах из перечня ВАК РБ:

3. Якимов, А. И. Моделирование информационной системы предприятия для повышения ее эффективности / А. И. Якимов, С. А. Альховик, К. В. Захарченков // Известия Белорусской инженерной академии. - 2003. -№ 1(15)/1. - С. 299-301.

4. Захарченков, К. В. К вопросу о выборе корпоративной информационной системы промышленного предприятия / К. В. Захарченков // Вестник Могилевского государственного технического университета. - 2004. - №2(7). - С. 39-43.

5. Якимов, А. И. Моделирование производственного процесса для поиска путей снижения себестоимости продукции / А. И. Якимов, К. В. Захарченков // Известия Белорусской инженерной академии. -2005. -№ 1(19)/2. - С. 36-39.

6. Якимов, А. И. Библиотека имитационных моделей информационной системы промышленного предприятия / А. И. Якимов, К. В. Захарченков // Вестник

Брестского государственного технического университета. Физика, математика, информатика. - 2005. - № 5(35). - С. 74-79.

7. Якимов, А. И. Имитационное моделирование сложного дискретного производственного процесса на основе ПТКИ ВЕЬБШ / А. И. Якимов, К. В. Захарчен-ков, Р. В. Петров // Известия Гомельского государственного университета им. Ф. Скорины. - 2005. - № 5(32). - С. 135-137.

8. Захарченков, К. В. Метод моделирования и рационального выбора параметров информационной системы промышленного предприятия / К. В. Захарченков, А. И. Якимов//Инженерный вестник.-2006.-№ 1(21)/1.-С. 20-27.

9. Захарченков, К. В. Идея метода моделирования и рационального выбора параметров информационной системы промышленного предприятия / К. В. Захарченков // Известия Гомельского государственного университета им. Ф. Скорины. -2006.-№4(37).-С. 132-135.

10. Якимов, А. И. Имитационная модель функционирования информационной системы промышленного предприятия на уровне корпоративной сети / А. И. Якимов, К. В. Захарченков, А. Б. Падалка // Известия Гомельского государственного университета им. Ф. Скорины. - 2006.-№ 4(37). - С. 136-138.

11. Якимов, А. И. Программное обеспечение интеграции имитационной модели с комплексной информационной системой / А. И. Якимов, К. В. Захарченков // Доклады БГУИР. - 2008. - № 2(32). - С. 111-117.

Статьи в сборниках научных трудов:

12 Якимов, А. И. Развитие ПТКИ Ве151ш для реализации функции моделирования в ЕЯР-системах управления / А. И. Якимов, С. А. Альховик, К. В. Захарченков // Перспективные технологии, материалы и системы: сб. науч. тр. / Белорус.-Рос. унт, редкол. : И. С. Сазонов (гл. ред.) [и др.]. - Могилев, 2005. - С. 415-421.

13 Якимов, А. И. Решение задачи оптимизации непрерывного производственного процесса в ПТКИ Ве^т 2 / А. И. Якимов, К. В. Захарченков, Р. В. Петров // Математика программных систем: межвуз. сб. науч. ст. / Перм. гос. ун-т. - Пермь, 2008.-С. 95-102.

14 Падалка, А. Б. Имитационное моделирование функционирования узла локальной вычислительной сети на основе ПТКИ Ве^т / А. Б. Падалка, А. И. Якимов, К. В. Захарченков // Сборник научных работ студентов высших учебных заведений Республики Беларусь «НИРС 2006». - Мн.: ВЭВЭР, 2007. - С. 109.

Свидетельства интеллектуальной собственности

15 Якимов, А. И. Программно-технологический комплекс имитации сложных систем «Ве^т 2» : свидетельство о регистрации компьютерной программы № 025 / А. И. Якимов, С. А. Альховик, В. В. Башаримов, К. В. Захарченков. - Минск: НЦИС, 2008. - Заявка № С20080010. - Дата подачи: 04.04.2008.

16 Якимов, А. И. Программный комплекс имитации производственно-экономической деятельности «5Иа§оУкаРго» : свидетельство о регистрации компьютерной программы № 308 / А. И. Якимов, К. В. Захарченков, С. А. Альховик, И. А. Емельянов, И. И. Мельников. - Минск: НЦИС, 2011. - Заявка № С20110027. - Дата подачи: 14.04.2011.

ЗАХАРЧЕНКОВ Константин Васильевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДА, МОДЕЛЕЙ И ТЕХНОЛОГИИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ В КОРПОРАТИВНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соисканпс ученой степени кандидата технических наук 05.13.10 - Управление в социальных и экономических системах

Подписано в печать 13.10.2014 г. Формат60*84 1/16 Бумага офсетная. Офсетная печать Печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ 273.

Издательство Брянского государственного технического университета. 241035, г. Брянск; БГТУ, бульвар 50 лет Октября, 7. Тел. 55-90-49.