автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Автоматизация процесса предпроектного обследования при построении корпоративных информационных систем

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПРЕДПРОЕКТНОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ

1.1.Особенности решения задач ППО

1.1.1. ППО как объект автоматизации

1.1.2. ППО как задача построения адаптивной информационной модели реального мира

1.2.Техническая постановка задачи ППО

1.3.Анализ подходов к решению задач ППО.

1.3.1. Применение САБЕ-средств для создания ИС.

1.3.2. Анализ подходов к построению терминологической модели

1.3.3. Автоматизированное проведение ППО.

1.4.Выводы и результаты

2. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ППО.

2.1.Математическая постановка задачи ППО

2.2.Определение оптимальной последовательности сбора информации

2.3.Определение оптимального распределения автоматизированных рабочих мест.

2.4.Терминологическое описание ПрО

2.5.Адаптивная процедура построения терминологической модели

2.5.1. Формальное определение терминологической модели

2.5.2. Методы сбора информации.

2.5.3. Построение терминологической модели

2.5.4. Проверка адекватности терминологической модели

2.6.Выводы и результаты

3.ИНЖЕНЕРНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ .69 3.1.Назначение и функциональные особенности программно-алгоритмического обеспечения проведения ППО

3.1.1. Общая характеристика разработанных программно-алгоритмических средств

3.1.2. Основные рабочие модули.

3.1.3. Реализованные алгоритмы.

3.2.Вычислительный эксперимент.

3.3.Технология использования программно-алгоритмических средств

3.4.Выводы и результаты

4. РЕШЕНИЕ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ

4.1.Схема прикладных вычислений

4.2.Особенности, выявленные при проведении ППО

4.3.Сводная таблица прикладных результатов.

4.4.Выводы и результаты

В настоящее время практически не осталось вида корпоративной деятельности, где бы не требовалось создание информационных систем (ИС) . На повестке дня стоит задача создания ИС для интегрированной автоматизации деятельности корпораций. Такие ИС характеризуются большими объемами данных и разнообразными выполняемыми функциями.

В каждой корпорации требуется внедрять свой индивидуальный комплекс мер по автоматизации. Более того, даже предприятия, работающие в одной отрасли и имеющие подобную модель бизнеса, часто нуждаются в совершенно различных ИС (вследствие того, что считают нужным автоматизировать различные подразделения в разной степени). Поэтому применение типовых решений по созданию ИС становится нецелесообразным, а напротив, для каждого конкретного предприятия требуется разработка уникальной системы или модулей различного уровня сложности. Очевидно, что масштабные интегрированные корпоративные ИС должны создаваться силами больших коллективов разработчиков различной квалификации.

Масштабы разработки, а также необходимость поддержки коллективной разработки ИС, привело к созданию множества САБЕ-средств. САБЕ-средства предназначены для снятия части технологических проблем за счет упрощения рутинных процедур, что позволяет освободить людские и временные ресурсы для углубленной проработки предметной области(ПрО).

Необходимость системных исследований наиболее ярко проявляется на начальном этапе создания ИС, этапе предпроектного обследования. Технологические приемы предпроектного обследования в настоящее время остаются настолько уникальными, что их до сих пор можно отнести скорее к области искусства, нежели рассматривать как результат научного или инженерного исследования.

Вместе с тем, предпроектное обследование различных ПрО обладает рядом общих черт, которые при соответствующей математической, информационной, алгоритмической и программной проработке также могут быть автоматизированы, что позволит значительно повысить качество предпроектного обследования (ППО). Вследствие глобальной потребности в разработке такого аппарата, разработка методов и средств создания ИС на стадии ППО является актуальной задачей не только современной информатики, но и цивилизации, вступающей в новый век.

Цель диссертационной работы заключается в разработке математического, программно-алгоритмического, информационного и организационного обеспечения предпроектного обследования, а также в использовании разработанных методов для предпроектного обследования при создании ИС.

Для достижения цели в данной работе:

- Проведен анализ современных методов и средств, предназначенных для создания ИС, выделен ряд специфических свойств, необходимых для систематизации процесса предпроектного обследования малых и средних предприятий;

- Предложены техническая и математическая постановки задач предпроектного обследования, разработаны численные методы их решения на основе расчета мер информационной нагрузки на элементы системы, требующие автоматизации;

- Разработана методика распределения автоматизированных рабочих мест (АРМ) создаваемой ИС;

- Разработано программно-алгоритмическое обеспечение решения задач предпроектного обследования малых и средних предприятий в виде автономного CASE-средства PreCASE Wizard;

- С помощью PreCASE Wizard решен ряд практических задач предпроектного обследования;

- Указаны направления развития научных и инженерных исследований в области предпроектного обследования при создании ИС.

Методы исследования. При выполнении диссертационной работы были использованы методы теории множеств, теории нечетких множеств, теории графов, структурного анализа SADT, а также другие методы информационного анализа.

В диссертации получены следующие новые научные результаты:

- С позиции системного анализа жизненного цикла (ЖЦ) создания сложных ИС сформулированы новые направления разработки и усовершенствования автоматизации ППО в рамках интегрированных CASE-систем.

- Предложен и реализован ряд методов исследования и автоматизации ПрО, включающий : новый количественный подход к автоматизации сбора и анализа информации о ПрО; адаптивный алгоритм определения источников информации и оптимизации порядка их опроса; процедуру анализа текстовой информации проводимых опросов для терминологического описания Про и построения информационно-логической модели ПрО; оптимизационную модель выбора множества и порядка последовательности АРМ для построения ИС и АСУ малым и средним предприятиям. Практическая значимость работы заключается в следующем:

- Создано программно-алгоритмическое обеспечение ППО для интеграции методов и средств предпроектного обследования с CASE-технологиями - система PreCASE Wizard.

- Разработанные математические, информационные и программно-алгоритмические средства использованы на практике для проведения ППО при создании ИС ряда малых и средних предприятий.

- Создана практическая методика ППО, позволяющая повысить эффективность сбора первичной информации и ее использования в стандартных CASE-средствах типа Design IDEF.

- Разработаны рекомендации и инструкции, позволяющие проводить структурный анализ организации, реализовать поэтапное получение информации и ее актуализацию.

Степень обоснованности и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждается опытом практического использования системы PreCASE Wizard, в которой реализованы разработанные методы ППО.

Реализация результатов исследования. Теоретические и практические положения диссертационной работы, а также система PreCASE Wizard, внедрены на фирме «Гео-МТ» в качестве базового средства для разработки новых ИС и анализа структур организаций. Положения, выносимые на защиту:

- Концепция системного анализа предпроектного обследования как элемента ЖЦ ИС;

- Автоматизированная методика предпроектного обследования, включающая методы сбора и анализа текстовой информации проведенных опросов, оценки информационной нагрузки структурных единиц и распределения АРМ;

- Информационное, математическое и программно-алгоритмическое обеспечение ППО, программный комплекс PreCASE Wizard для интеграции разработанных методов и средств на этапе предпроектного обследования с CASE-технологиями;

- Результаты практического применения методов и средств ППО.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:

- Международной телекоммуникационной конференции студентов и молодых ученых «Молодежь и наука-97» (г. Москва, МИФИ, 1998 г.);

- Международной телекоммуникационной конференции студентов и молодых ученых «Молодежь и наука-99» (г. Москва, МИФИ, 1999 г.);

- Международной телекоммуникационной конференции студентов и молодых ученых «Молодежь и наука-2000» (г. Москва, МИФИ, 2000 г.).

Научные публикации

Полученные в диссертации результаты изложены в 8-ми печатных работах [78,92,102-106,108].

Объем и структура работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы, приложения. Работа изложена на 129 страницах машинописного текста, содержит 24 рисунка и 3 0 таблиц. Список литературы содержит 112 наименований.

4.4.ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1 . Приведены результаты практического применения разработанных методов и средств проведения ППО на примере обследования ЗАО «Мостранссклад».

2. Дано описание результатов применения поэтапной процедуры ППО в соответствии с разработанной автором методикой.

3. Дан полный перечень организаций, программных продуктов, разработанных с помощью методики. Приведены характеристики, подтверждающие, что разработанное средство является эффективным в рамках создания ИС. Получены и описаны основные характеристики, отражающие эффективность разработанных методов и средств проведения ППО.

4. Обнаружены эффекты различной степени устойчивости информации в зависимости от уровня размещения АРМ. Найденные зависимости использованы для оптимизации спиральной процедуры ППО.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе создания математического и программно-алгоритмического обеспечения процедур оптимизации предпроектного обследования, а также применения разработанных процедур для решения практических задач создания ИС были получены следующие результаты.

1. Проанализированы особенности процесса проведения предпроектного обследования применительно к решению задач создания ИС. Даны техническая и математическая постановки задач.

2. Дан критический обзор и указаны пути реализаций методов сбора, анализа и переработки информации для создания ИС с использованием САБЕ-средств.

3. Выделены четыре группы задач предпроектного обследования, а именно:

- определение структуры организации;

- определение механизма проведения опросов;

- оптимизация выбора и распределения ресурсов для создания АРМ;

- создание терминологического описания ПрО.

4. Показано, что:

- задача определения структуры организации сводится к задаче оптимизации линейного функционала с квадратичными ограничениями типа нестрогих неравенств;

- задача определения оптимальной последовательности сбора информации связана с решением динамического распределения ресурсов и может быть решена либо как задача линейного программирования, либо с помощью предложенного автором алгоритма последовательного покрытия графа организации;

- задача оптимального распределения АРМ сводится к выделению сильных компонент графа организации.

5. Разработан и описан механизм построения терминологической модели, которая позволяет представить информационное описание системы в виде совокупности на вершинах графа АРМ подмножества словаря организации.

6. Создано средство PreCASE-Wizard, предназначенное для автоматизации ППО и реализующее разработанные методы проведения ППО. Получены и описаны основные характеристики, отражающие эффективность разработанного программно-алгоритмического обеспечения.

7. Предложена и реализована технологическая схема использования разработанных программно-алгоритмических средств, дано поэтапное описание вычислительного эксперимента по решению прикладных задач.

Теоретические и практические положения диссертационной работы и созданная на их основе система PreCASE Wizard внедрены и используются на фирме «ГЕО-МТ», для проведения ППО при построении ИС ЗАО «Мостранссклад», ГК «Украина», МТС МВД и др. (всего 20 организаций).

1. Abbot R. November 1983, Program Design by Information English Descriptions. Communications of the ACM vol.26(11)

2. Barbier F. Object Oriented analysis of systems through their dynamical aspects // Journal of Object-Oriented Programming. -May 1992. v.5. N 2. p.45

3. Berelson B. Content-analysis in communication research. N.Y. 1952

4. Bird C. Modeling gaining ground // Software Magazine. Jan.1992, v.12, N 1. p.67

5. Boehm B.W. A Spiral Model of Software Development and Enhancement. ACM SIGSOFT Software Engineering Notes, Aug. 1986

6. Booch G. Object Solutions. Managing the Object-Oriented Projects.- Addison-Wesley Publishing Company, Inc. 1996 323p

7. Booch G. Object-Oriented Analysis and Design with Applications.-Bengamin // Cummings, Redword City, CA, USA, 1994

8. Booch G., Rumbaugh, Jacobson I. The Unified Modeling Language User Guide. Addison-Wesley, 1999 - 482p

9. CDM метод разработки информационных систем фирмы Oracle // Oracle Magazine. - Russian Edition #2, 1997

10. Coad P, Yourdan E., 1990. Object-Oriented Analysis. Englewood Cliffs. NJ: Prentice-Hall. - p.62

11. Code of Good Practice for Standartization (Draft International Standart). Geneva, ISO Press. 1994

12. Davenport Т.Н. Business Innovation? Reengineering Work throuh Information Technology.- Boston: Harvard Business School Press, 1993

13. DeMarco T. Structured Analysis and. System Specification. N.Y., Yourdon Press, 1978

14. Fowler M., Scott K. UML Distilled. Applying the Standard Object Modeling Language. Addison Wesley, 1997. - 179 p

15. Gane Ch., Sarson T. Structured System Analysis. NJ: Prentice-Hall, 1979

16. Geoff W. 1998 IT and changing professional identity: Micro-stadies and macro theory J.Amer.Soc.InfSci. -49,N 12. C.1081-1089. ISSN 0002-8231

17. Gridy R.P. Practical Software Metrics For Project Management And Process Improvement BTR. N.Y., Printes Hall Inc., 1992 -270 p

18. Hamphry H.U. Managing The Software Process, Software Engineering Instityte // Addison. WESLEY, Publ. comp., 1989. -494 p

19. IEEE Standarts Collection. Software Engineering. N-Y.: Edition IEEE Inc., 1993

20. Integrated Computer-Aided Manufucturing (ICAM).//. Function Modeling Manual (IDEF0), Vol. IV. SofTech. Waltham, June, 1981

21. Kruchten P. The Rational Unified Process. An Introduction. -Addison-Wesley, 1999. 255p

22. Meyer B. Object-Oriented Software Construction. Second Edition.- Prentice Hall, Inc. 1997

23. Meyer B. On Formalism in Specifications // IEEE Software. -1985, V. 2. p. 75-88

24. Miller G. March 1956. The Magical Number Seven, Plus or Minus Two: some limits on our capacity for processor information// The Philological Rewiew vol.63(2). p.86

25. Nijssen, Halpin Conceptual Schema and Relation Database Design.- NJ: Prentice Hall, 1989

26. Oracle CDM Method Handbook. Oracle corp., 199627.0ykhman E., Novozhenov Y. Using Structured Tools In Object-Oriented Developmet. Rose Architect, Winter 1999, v.l, #2. -p.48 - 50

27. Quality Vocabulary (Draft International Standart 8402). -Geneva, ISO Press. 1994

28. Quatrani Т. Visual Modeling with Rational Rose and UML. Addison-Wesley Longman, Inc., 1998. 222p

29. Ross R., Entity Modeling: Techniques and Application. Boston, Database Research Group, 1987. - p.9

30. Saeki M., Horai H., Enomoto H, Software Dewelopment Process from Natural Language Specification. // Proceedings of the 11th International Conference on Software Engineering. NY: Computer Society Press of the IEEE May 1989

31. Simon H. The Sciences of the Artificial. Camdridge, The MIT Press, 1982. p.218

32. Stein J. Object Oriented Programming and Database Design. // Dr Dobb's Journal of Software Tools for the Professional Programmer, N/137, March 1988.- p.18

33. Taylor A. InfoModeler 1.0 // DBMS, Yuly 1994, v/7, N 8. p.30

34. Yourdon E. Modern Structured Analysis. N J: Prentice-Hall, 19893 6.Баданов А. Г., Аристова H. И. Система автоматизированного проектирования сценариев диалога // Приборы и системы управления, №6, 1997, с.18-19

35. Батыршин И.З. Методы представления и обработки нечеткой информации в интеллектуальных системах. Новости ИИ.М.,1996,N2,с.9-65.

36. Белнап Н., Стил.Т, Логика вопросов и ответов. пер.с англ. Крейдлина Г.Е., - М: Прогресс, 1981

37. Белоногов Г. Г, Новоселов А.П. Автоматизация процессов накопления, поиска и обобщения информации. -М.: Наука, 1979.

38. Бирюков Б.В., Теория смысла Готлоба Фреге, Применение логики в науке и технике. АН СССР, 1960. - с.502-554

39. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.Наука, 197 8

40. Вендров А.М. Один из подходов к выбору средств проектирования баз данных и приложений. //СУБД, 1995, №3

41. Гайсарян С.С., Объектно-ориентированный подход к разработке сложных информационных систем. М. Аргуссофт Компани, 1999

42. Горчинская О.Ю. Designer/2000 новое поколение CASE-продуктов фирмы ORACLE //СУБД. - 1995, №3

43. Деморович Я., Кнут Е., Радо П. Автоматизированные методы спецификации: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 115 с

44. Дункан В.Р. Путеводитель в мир управления проектами. Комитет по стандартам Института управления проектами. Пер. с англ. Под ред. проф. Эткинда Ю.Л., Екатеринбург, изд. УГТУ, 1998. 195с

45. Евланов Л. Г. Теория и практика принятия решений. М. Экономика, 1984, 175 с.

46. Единая система программной документации. М. Госстандарт СССР, 1988

47. Ежов А.А., Шумский С. А. Нейрокомпьютинг и его приложения в экономике и бизнесе. М., МИФИ, 1998.

48. Информационная технология. Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы. М. Госстандарт СССР, 1991

49. Йордан Э., Аргила. К. Структурные модели в объектно-ориентированном анализе и проектировании. М. Лори, 1999. - 268 с

50. Калянов Г., CASE: автоматизация проектирования программных систем. М, 1996

51. Калянов Г., CASE: структурный системный анализ, М: Лори, 1996. - 240 с

52. Кинг Д. Создание эффективного програмного обеспечения, Пер. с англ. Л.В.Ухова, под ред. В.В.Мартынюка, М. Мир, 1991

53. Коллинз Г., Блэй Дж. Структурные методы разработки систем: от стратегического планирования до тестирования. М.: ФиС, 1986

54. Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы. М.: Госстандарт СССР, 1991г

55. Коршунов Ю.М. Математические основы кибернетики. 3-е изд., -М.: Энергоатомиздат, 1987. - 496с

56. Корячко В.П., Курейчик В.М. Норенков И.П. Теоретические основы САПР: учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1987. 400 с

57. Костогрызов А.И., Липаев В.В. Сертификация качества функционирования автоматизированных информационных систем. М.: Вооружение. Политика. Конвесия., - 1996.- 280 с

58. Криницкий Н.А, Миронов Г.А., Фролов Г. Д. Автоматизированные информационные системы. Под ред. Дородницына A.A. - М.: Наука, 1982, 381 с

59. Кристофидес Н. Теория графов. Алгоритмический подход. М.: Мир, 1978. - 432 с

60. Липаев В.В., Надежность программных средств. М. СИНТЕГ, 1999

61. Липаев В.В., Системное проектирование сложных программных средств для информационных систем. М. СИНТЕГ, 1999

62. Майерс, Надежность программного обеспечения, М. Мир, 1980

63. Марка Д., МакГоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования SADT. М.: МетаТехнология, 1993

64. Международные стандарты, поддерживающие жизненный цикл программных средств. М.: МП Экономика, 19967 6.Месарович М., Мако Д., И.Такахара, Теория иерархическихмногоуровневых систем. Пер с англ. под ред И.Ф. Шахнова. М. Мир. 197 3

65. Мескон М., Альберт М., Хедоури Ф, Основы менеджмента, пер. с англ., под ред Евенко Л.И.- М, Дело, 1993. 700с

66. Методические рекомендации по проведению предпроектного обследования./ Прохоров И.В., Смирнов Г.Г, Шелястина Е.В. / Отчет о НИР по договору N МТС-1-М/00, /М. : Гео-МТ, 2000г., 69 с.

67. Методология IDEF0. Стандарт. М, МетаТехнология, 1993

68. Методология IDEFlx. Стандарт. М, МетаТехнология, 1993

69. Новоженов Ю.В. Объектно-ориентированные технологии разработки сложных программных систем. Под ред. Е.Г. Ойхмана.- М. : 1996.-115 с

70. Панащук С., Методология DATARUN и CASE-система SILVERRUN. М, Аргуссофт Компани, 1998

71. Панащук С., Системы управления требованиями // COMPUTERWORLD РОССИЯ, 6 апреля 1999, Выпуск 6 (16). стр. 31,33

72. Паронджанов С.Д., Методология создания корпоративных ИС. М, Аргуссофт Компани, 1998

73. Попов Э.В., Фоминых И.Б., Кисель Е.Б., Шапот М.Д. Статические и динамические экспертные системы. М, ФиС, 1996, 320 с

74. Пройдаков Э. Что такое Data Mining? // PC WEEK/RE N26-27 20 июля 1999 с.48

75. Прохоров И.В., Шелястина Е.В. Практические рекомендации по сбору первичной информации при проектировании АСУ// Промышленные АСУ и контроллеры. N 10, 2000

76. Роберте Ф.С. Дискретные математические модели с приложениями к социальным биологическим и экологическим задачам. Пер. с англ. - Под ред. Теймана А.И. - М: Наука, 1986. - 495 с

77. Росс Д. Структурный анализ (SA) : язык для передачи понимания// В кн. : Требования и спецификации в разработке программ. М. Мир, 198 4

78. Саридис Дж. Самоорганизующиеся стохастические системы управления. /Пер.с англ. М.: Наука, Гл.ред.физ.-мат.наук, 1980.-400 с.

79. Создание информационной системы предприятия // ComputerDirect #2 1996 с.54 56

80. Уемов А.И. Логические основы метода моделирования. М, Мысль, 1971

81. Фаулер М. Скотт К. UML в кратком изложении: применение стандартного языка объектного моделирования. М. Мир, 1999

82. Федеральный закон "Об информации, информатизации и защите информации"// Российская газета, 22 февраля 1995

83. ЮО.Фреге Г., Смысл и денотат // Семиотика и информатика. Вып.8., 1977. с.179-211 101.Чеботарев В. Моделирование бизнеса: средства и методы // PC

84. WEEK/RE N 9. 20 марта 2000. с.32-33 102.Чижова Е.В. CASE-технология: обзор программных продуктов //

85. Промышленные АСУ и контроллеры. N 2 за 2000 г., стр.11-15 ЮЗ.Чижова Е.В. Исследование и разработка системы автоматизации проектирования корпоративных информационных систем //Научная сессия МИФИ-99. Сборник научных трудов. Часть 7. М., - МИФИ, 1999

86. Шеер A.B. Бизнес-процессы. Основные понятия. Теория. Методы. -2-е изд. Пер. с англ. М., Весть-МетаТехнология. 1999

87. Шелястина Е.В. Методология описания бизнес-процессов и структур предприятия в ходе первоначального сбора информации при построении АСУ // Промышленные АСУ и контроллеры. N 3, 2000

88. Шлеер С., Меллор С. Объектно-ориентированный анализ: моделирование мира в состояниях. Киев: Диалектика, 1993 - 24 0 с

89. ИО.Эндрюс Дж, Мак-Лоун P.P. Математическое моделирование искусство применения математики пер с англ под ред Ю.П. Гупало М. Мир,197 9

90. Юзвишин И. И. Информациология. Или закономерности информационных процессов и технологий в микро- и макромирах Вселенной. М: 1996

91. Ядов В. А, Стратегия социологического исследования. М., Добросвет, 1998