автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Иерархический метод структурного синтеза системы "Управление проектом"

На правах рукописи

Скоз Елена Юрьевна

Иерархический метод структурного синтеза системы «Управление

проектом»

Специальность 05.13.12 - «Системы автоматизации проектирования (технические системы)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

РЯЗАНЬ 2005

Работа выполнена на кафедре вычислительной и прикладной математики в Рязанской государственной радиотехнической академии

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Пылькин А.Н.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, доцент Шибанов А.П. кандидат технических наук Пресняков А.Н.

Ведущая организация

Московский государственный университет электроники и математики

Защита состоится « 7 » июня 2005 г. в 12 час. На заседании диссертационного совета Д 212.211.02 в Рязанской государственной радиоте^'\"""кой академии (РГРТА).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГРТА.

Отзывы на автореферат, заверенные гербовой печатью организации просьбу направлять по адресу 390005, г Рязань, ул. Гагарина 59/1.

Автореферат разослан «Л /'» апреля 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Телков И А

Общая харартеристика работы

Актуальность работы. На начальных этапах формирования ИТ-стратегии (стратегии информационных технологий) возникает необходимость в определении не только функциональных, но и качественных и количественных требований к ИТ и системам. Количественная оценка результатов разных стадий и этапов проектирования систем дает возможности для контроля над ходом разработки или внедрения, оценки состояния проекта не только по стоимостным и временным параметрам, но и по возможности и степени достижения ожидаемых количественных характеристик систем и ИТ. На практике заказчики, разработчики и пользователи сложных систем нередко оказываются не в состоянии количественно оценить риски, вероятности выполнения в срок и с нужным качеством стоящих перед ними технических задач и спрогнозировать соответствующие затраты. В основном это связано с тем, что ответы на подобные вопросы возможны лишь на основе системного моделирования процессов, происходящих в системе и вокруг нее. Но таких моделей всегда недостает, особенно универсальных моделей, которые могут быть применены для систем разных классов и на всех этапах их жизненного цикла. Одна из ключевых технологий, применяемых в ИТ-системах, - это управление проектом, проектами, программами и организацией в целом.

Процесс управления проектом включает:

- оценку стоимости, формирование планов и параметров проекта по данным, вводимым пользователем;

- управление действием и ресурсами, т.е. возможностями поддержки ввода пользователем данных для планирования проекта, данных о фактических действиях и анализа этих данных, включая: планы, ресурсы компьютеров, персонал, бюджет и т.д., а также возможность выполнения проекта и календарного плана;

- управление тестовыми процедурами, т.е. возможностью поддержки управления действиями по тестированию, регистрации результатов тестирования, генерации отчетов о состоянии тестируемых программ;

- управление качеством разрабатываемого программного средства (ПС), т.е. возможностью получать данные о качестве, генерировать отчеты об управлении качеством;

- корректирующие действия, т.е. возможность управления действиями по корректировке проекта, включая отчеты о проблемах, возникающих в ходе выполнения проекта.

По мере развития информационных технологий, с одной стороны, проблема создания и управления созданием опускается до уровня процессов, работ и задач, с другой - возникают новые проблемы: разработка средств управления созданием комплексных, полностью распределенных систем с повсеместным использованием систем искусственного интеллекта и услуг, а также построением и управлением построением виртуальных пространств. Все это предопределяет значимость и актуальность исследования вопросов и задач процессов управления в проектах, процессах и раб

В настоящее время многие задачи управления проектом, анализа и моделирования можно классифицировать по следующим направлениям:

- разработка бюджета проекта (важна точность общей оценки);

- анализ степени риска и выбор компромиссного решения;

- планирование и управление проектом;

- анализ затрат на улучшение качества программных средств.

Подходы к решению этих задач обобщены в виде:

- параметрических моделей;

- методов на основе экспертных оценок;

- методов, основанных на изучении опыта выполненных проектов;

- динамических моделей;

- регрессионных моделей;

- смешанных Байесовских методов, сочетающих в себе элементы регрессионных моделей и моделей, основанных на экспертных оценках.

Известно большое число исследований, затрагивающих различные вопросы управления проектом, следующих авторов: J1. Путнэм (L. Putnam), К. Джонс, Г. Рубин (Н. Rubin), Р. Йенсен, Б. Боэм (В. Boehm), С. Макдонел (S. Me Donell), Дж. Форрестер (J. Forester) и др. Среди отечественных ученых - это М. Камен-нова, А. Крохин, М. Воропаев, Н. Мартынов, С. Бураков, А. Королев, М. Феро-понтов, А. Баженов, А. Громов, А. Шмоталюк и др. К числу наиболее известных инструментальных средств управления проектом можно отнести SLIM, метод контрольных точек, COSMIS, ESTIMACS, SEER-SEM, SELECT, СОСОМО и СОСОМО II, метод Дельфи и метод декомпозиции работ (МДР), нейронные сети, динамические модели Т. Абдель-Хамида, Open Plan и т.п.

Кроме того, к настоящему времени накоплен (пока еще небольшой) опыт оценки качества управления отдельными проектами и проектным менеджментом компании в целом как моделью зрелости (SEI СММ, ESI, PMSolutions, модель Керцнера и PMI ОРМЗ). Деятельность международных организаций по стандартизации ИТ-систем охватывает и управленческую деятельность. ISO/IEC 9000-3-2000; IEEE 1220; EIA-632; ISO/IEC 15704; ISO/IEC 18529 и т.д. Однако в целом нормативно-техническая база не обеспечивает современных проектных требований стадий жизненного цикла изделия, т.к. степень обеспечения стандартами и доля творческого труда распределены по стадиям неравномерно.

Итак, несмотря на обилие методов и средств, задачи синтеза ИТ-системы, ее архитектуры, состава элементов и их согласованности являются актуальными и в настоящее время, т.к.:

- данные по процессам разработки ИТ-систем и программных средств скудны и неполны;

- классические статистические методы даже при использовании априорной и неэмпирической информации не всегда достигают цели;

- номенклатура параметров процессов расширяется за счет включения в эту номенклатуру новых критических параметров;

- тип временной шкалы, на которой разворачиваются процессы разработки, видоизменяется; ,

. * »

- возникает потребность корректно синтезировать архитектуру объекта на ранних стадиях;

- сложность и масштаб проекта увеличиваются;

- появляются новые интегрированные технологии типа CALS и CASE, которые вносят специфику в реализацию процессов управления проектом.

Таким образом, актуальность работы определяется необходимостью иметь в распоряжении руководителя проекта (владельца процесса) адекватный и мобильный инструмент системного синтеза и анализа работ и задач проекта на первых, наиболее критичных, фазах процесса разработки и управления, объединяющих преимущества нескольких уже существующих методик, разработки математического, программного и алгоритмического обеспечения, автоматизированных проектных процедур создания и управления созданием ИТ-систем.

Цель работы - сокращение сроков проектирования систем «Управление проектом» ИТ-систем, уменьшение расхода ресурсов и повышение качества проектных решений путем разработки математического и программного обеспечения средств моделирования и синтеза архитектурных решений автоматизированных проектных процедур управления и создания ИТ-системы, анализа, сравнения и выбора систем, удовлетворяющих заданным ограничениям; синтез оптимальных проектных решений по уточнению архитектуры; решение задач оценки локальной согласованности подсистем структурированной системы и снижения размерности ее модели.

Задачи исследования. Для достижения целей диссертационной работы необходимо решение следующих задач:

1. Постановка и формализация задачи синтеза в предметной области управления проектом как задачи общей теории систем.

2. Обоснование и выбор методологических особенностей предметной области управления проектом.

3. Формализация задачи синтеза как многоуровневого, иерархического представления видов абстракции, которые упорядочиваются посредством обобщения и специализации как проектные процедуры мета-САПР информационной системы

4. Разработка алгоритма порождения системы с поведением.

5. Разработка алгоритма оценки локальной согласованности элементов структурированной системы.

6. Разработка алгоритма упрощения порождающих систем с поведением.

7. Разработка модели и алгоритма решения задачи синтеза структурированной системы как многокритериальной задачи линейного программирования и типовой проектной процедуры мета-САПР информационной системы.

8. Инструментальная и программная поддержка моделей и алгоритмов синтеза в форме проектных задач, проектных процедур и проектных решений мета-САПР информационных систем.

Методы исследования. Основные задачи решены с использованием: системного структурного анализа, теории вероятностей, линейной алгебры, теории алгебраических решеток, теории математического программирования,

общей теории систем, методологии структурного и объектно-ориентированного программирования.

Публикации. По итогам исследований опубликована 21 работа, в том числе 4 статьи в центральном издании, выпускаемом в Российской Федерации; 2 методических указания; 4 статьи в межвузовских сборниках научных трудов; 9 тезисов докладов; 2 программы, зарегистрированные в отраслевом фонде регистрации программ.

Апробация работы. Результаты данной работы докладывались и обсуждались на 8 всероссийских и международных конференциях и семинарах, в том числе на конференциях: «Гагаринские чтения», 1995 г., 1996 г; «Научная сессия МИФИ», 2002 г.; международных научно-технических конференциях «Космонавтика. Радиоэлектроника. Геоинформатика», Рязань, 2000, 2003; «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций», Рязань, 2001, 2002, 2004.

Научная новизна. В диссертации получены оригинальные методы формализации и решения системных задач синтеза структур процесса «Управление проектом» программной инженерии, модели предметной области на разных иерархических уровнях описания, позволяющие существенно сократить сроки проектирования и повышения качества проектных процедур на различных фазах жизненного цикла системы, более точного и корректного выполнения требований технического задания. Все это позволяет также более полно и удобно описать проектируемую систему в терминах различных моделей, обеспечивая адаптацию проекта к требованиям заказчика, различным моделям жизненного цикла, типу временной шкалы и минимизацию рисков и ошибок управления.

При проведении исследований в рамках диссертационной работы получены новые научные результаты.

1. Разработаны системные модели процесса «Управление проектом» на разных эпистемологических уровнях иерархии видов.

2 Разработан аналитический метод порождения выборочных переменных системы эпистемологического уровня порождающих систем с поведением.

3 Разработаны: прямой метод синтеза обобщенной системы с поведением по элементам структурированной системы с поведением и обратный метод -синтез элементов структурированной системы по функции поведения обобщенной системы.

4 Разработан алгоритм локальной согласованности подсистем структурированной системы.

5. Разработан алгоритм снижения размерности исходных порождающих систем исходя из классов эквивалентности выборочных переменных.

6. Формализована и решена задача синтеза несмещенной оценки обобщенной системы в форме многокритериальной задачи линейного программирования.

7. Результаты работы в форме алгоритмов реализованы программно в форме инструментария для управления проектом и зарегистрированы в фонде программ.

Достоверность научных положений определяется: корректностью полученных формул и алгоритмов, сравнением расчетных значений и результатов, полученных в практике создания системы менеджмента качества (СМК) предприятия и реализации договоров ФГУП ОКБ «Спектр» (г. Рязань), Министерства образования РФ.

Практическая значимость работы. На основе полученных результатов созданы инженерные методики и проектные процедуры синтеза системы «Управление проектом». Наибольшее применение они нашли в практике создания системы менеджмента качества и системы управления проектной деятельностью ФГУП ОКБ «Спектр» (г. Рязань). Адаптируемость, универсальность и легкость освоения делают возможным их широкое применение в управлении проектной деятельностью информационных систем типа СМК, систем управления логистикой и систем управления конфигурацией. Широкое применение разработанные средства нашли в учебном процессе при изучении курсов «Разработка САПР», «Программный инжиниринг», «Проектирование открытых информационных систем», «Информационное обеспечение» и т.п.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты исследования внедрены в ФГУП ОКБ «Спектр» при Министерстве образования РФ; работы по созданию систем менеджмента предприятия и в практику проектной деятельности предприятия; учебный процесс студентов специальности 220300 и 220500 Рязанской государственной радиотехнической академии.

Структура работы. Диссертация содержит 209 страниц основного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 93 наименований и приложений на 6 страницах. В диссертацию включено 72 рисунка, 37 таблиц.

Краткое содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы, определены цели и задачи исследований.

Первая глава посвящена обоснованию темы диссертации, в ней приводится обзор работ по теме диссертации, вводятся основные понятия и определения, приведены работы и инструментальные средства в предметной области «Управление проектом», нормативно-техническая документация, регулирующая создание и использование систем «Управление проектом», обозначены нерешенные проблемы и недостатки существующих систем, сформулированы цели и задачи исследования.

Во второй главе рассматривается и обосновывается метод иерархического описания моделей системы управления проектами в ИТ-технологиях. Рассматриваются особенности свойств и атрибутов предметной области «Управление проектом» с привлечением современных методологий СММ (Capability Maturity Model for Software) и CMMI (Capability Maturity Model for Software Integrations), в частности идентифицируются основные работы, задачи и критические характеристики процесса разработки и управления проектом, а также особенности временной шкалы, на которой разворачивается, продвигается и выпускается проект. Все это позволило выбрать адекватный математический аппарат структурного синтеза, известный по работам П. фон Берталанфи, У. Рос-

са, Н. Винера, Дж. Клира и др. Особенность этого подхода - исследование структурных характеристик системы на разных иерархических уровнях классификации системы. На основе этой классификации систем строится и соответствующая классификация системных моделей и задач, а также методов их решения. В работе дается определение системы как набора свойств, обладающих целостностью в предметной области управления, причем эти свойства описывают исходную систему как источник данных. Определив смысл свойств баз и их взаимоотношения, формально определим систему объекта:

где N„={1,2, ,л}, Nш ~ (1,2, ,т}; а/ и А, - свойство и множество его проявлений; Ь, и В, - база и множество ее проявлений; О - система объекта. При выборе свойств системы руководствовались концепцией разработки, инструментом для визуального наблюдения и мониторингом хода выполнения проекта, а также возможностью прогнозировать выполнение проекта.

Способ и особенности представления системных задач определим в виде иерархических уровней: исходные системы, системы данных, порождающие системы, структурированные системы и метасистемы. При переходе с одного эпистемологического уровня на другой исходные системы классифицируются по критериям, имеющим методически существенные отличия в конкретных свойствах множеств переменных или множеств состояний. Переменная - абстрактный образ свойства во всех множествах его проявлений. Параметр - операционное представление базы (времени). Соответствующий уровень абстрагирования систем, конкретный и общий:

где vl,Vl,wJ,WJ - конкретные переменные и базы соответственно, а -

обобщенные переменные и базы представляющей системы.

Следующий эпистемологический уровень - система данных:

О = (/, с1),

где с{ - функция, представляющая любому значению параметра полное состояние переменных; / - представляющая система Стандартной формой представления дискретных переменных будет матрица

¿Ф.Л,

элементами у„„ которой являются состояния переменных у„ наблюдаемых при значениях параметра м>. Каждый столбец матрицы с? - полное состояние переменных, которое наблюдалось при каждом и>, а каждая строка - все наблюдения базовой переменной на параметрическом множестве IV. Если Ж линейно упорядочено, то столбцы в матрице <1 линейно упорядочены.

Для нечетких данных форма представления - трехмерный массив

<*=[<*,,

элементами которого являются значения достоверности такие, что при значении параметра и* наблюдается состояниепеременной V,.

Существенно значимым эпистемологическим уровнем с точки зрения исследования содержательных свойств системы является третий уровень иерархии видов - уровень порожденных систем с поведением. Особенность этого уровня в том, что здесь осуществляется переход: система данных - параметрически инвариантное ограничение на базовые переменные представляющей системы. Кроме базовых переменных используются дополнительные переменные, формируемые посредством правил сдвига. Оперируя уже не с множеством базовых переменных, а с выборочными переменными 5 = {5/, ...}, сформируем инвариантное ограничение, вводимое уравнением

Направление порождения , (проектирование)

Р=-\,Р=0 Г"►

1 = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 И 12 13

v/ 0 1 2 1 2 vi /шб 0 1 2 1 1 1

0 1 1 2 1 1 1 1 1 0 1

1 1 0 1 1 0 ■ш. 0 1 1 1 1 1

V-! 0 1 1 2 1 ,15 1 2 1 0 1 2

V} 2 1 0 2 1 'йг"1 0 1 2 1 0 1

v« 0 0 1 1 2 д 0 ч 0 1 1 0 1 2

Мяс.кя М

Рис. 1

Этот эпистемологический уровень позволяет генерировать (порождать) матрицу (рис. 1) на основании начальных значений выборочных переменных, тем самым формируя операционное поле параметрических множеств базовых переменных.

Тогда порождающая система с поведением определится как

Рав={ Л^е./олК

где Мг, - маска,Усе - функция поведения.

В работе сформирована маска для предметной области «Управление проектом»

= , + 2,1 + + , + < (тос* - порождающая функция, где к = 1,...,6.

В работе проведена модернизация функции порождения с целью введения следующих ограничений:

- решения сравнений не должны выходить за границы областей определения базовых переменных;

- решение должно быть единственным.

Дополнительные преобразования позволили разработать алгоритм порождения, адаптированный к требованиям предметной области «Управление проектом». Задавая различные значения исходных данных, получаем множество порожденных систем, из которых и осуществляется выбор по критерию Шен-ноновской энтропии подходящих систем с поведением.

В работе решена задача упрощения модели на уровне порождающих систем с поведением. Упрощение реализовано двумя основными методами:

- упрощение за счет исключения некоторых переменных из системы;

- упрощение за счет определения классов эквивалентности состояний некоторых переменных.

Первое упрощение реализуется исходя из особенностей предметной области, а также с использованием принципа - выбор производить из наибольшей приемлемой маски в порядке уменьшающей сложности, а среди масок одинаковой сложности - с минимальной порождающей нечеткостью. Мерой нечеткости является Шенноновская энтропия.

Минимальная степень неопределенности у подсистемы, соответствующей базовой переменной ^(изменения в проекте) #(с)= 0,471; для Я(0/0)= 1,987 -переменная У10 (эффективность качества).

Будем считать, что две системы из УГ{'РВ и 'Рй) несравнимы в смысле упорядочивания, если выполнено условие: 'Рй более сложно и более детерминировано, чем 'Рв, формально

где Уд - подходящая система с поведением, а < объединенное упорядочивание по сложности и порождающей нечеткости.

Задачи упрощения равнозначны задачам типа определения подходящих систем с поведением, а процедура выбора системы по критерию минимума степени недетерминированности фактически является упрощением первого рода.

Упрощение второго рода базируется на выделении следующих классов эквивалентности:

- среди элементов порождающих систем в состояниях допускается отличающаяся позиция;

- среди элементов порождающих систем в состояниях допускаются две отличающиеся позиции. Первый класс более точный, второй - более грубый. Состояния, относящиеся к одному классу, выделяются в один блок: в упрощенную порождающую систему / подсистему выносится представитель этого блока, а вероятность появления этого блока определяется суммой вероятностей включенных в него состояний. Пример классов эквивалентности подсистемы «Знание» до упрощения приведен на рис. 2.

Подсистема «Знание» после упрощения показана на рис. 3.

Структура маски «Знание» М} приведена на рис. 4.

Общее число упрощений элементов объединенной решетки Ц =(/>(ПЛ,11), представляющей множество упрощений с частичным упорядочиванием,

где - содержательные упрощения; п - число переменных, х1 -разрешающие формы.

57 $18 гв

1 0 1 1 0,12

0 1 1 1 0,29

1 1 0 1 0,18

1 1 1 1 0,18

1 0 1 0 0,06

1 0 0 1 0,12

1 1 1 0 0,06

I Класс 3 Блок 3 ' Класс I Блок 1 Класс 2 Блок 2

Рис. 2

57 $18 5Р ГБ

0 1 1 1 0,29+0,06=0,35

1 0 1 1 0,12+0,06=0,18

1 1 0 1 0,18+0,18=0,36

1 0 0 1 0,12

Рис. 3

Г" нн

V, ИДИ

^ГИ

Рис. 4

В третьей главе рассматривается следующий эпистемологический уровень моделирования - уровень структурированных систем. Этот уровень наиболее богат приложениями, имеющими выход в проектную деятельность систем, особенно на ранних и начальных стадиях создания информационного продукта и управления созданием. Все это, а также решение сопутствующих задач: локальная согласованность подсистем и снижение размерности синтезируемой системы без потери функциональных и других свойств, т.е. инвариантной относительно заданной конфигурации, позволило анализировать варианты синтеза, оценивать их по заданным критериям и выбирать оптимальные решения.

Переопределим систему и включим в нее дополнительные переменные, охватывающие все основные факторы, характеризующие процесс управления разработкой программного продукта. Кроме того, это именно те переменные, которые должен отслеживать каждый руководитель проекта в ходе его реализации:

- индекс эффективности затрат V/,

- индекс производительности по завершению У2;

- индекс эффективности выполнения плана У3;

- эффективность конфигурационного управления У4\

- индекс изменений в проекте Уу,

- индекс изменения рисков У6;

- индекс изменения бюджетного резерва преодоления рисков К7;

- индекс изменения времени выполнения проекта из временного резерва смягчения рисков Vs;

- индекс текучести сотрудников У<>;

- эффективность качества У/а,

- индекс эффективности использования ресурсов инфраструктуры Vn\

- эффективность использования данных проекта У/2;

- индекс обучаемости участников проекта У/3. Исходная структурированная система простейшего типа

где "У- множество переменных, входящих в 'S; XS - исходные элементы структурированной системы «Управление проектом», которые определены подмножествами полного множества переменных:

х = 1 (информационный продукт)-У2, У3, У4, Уз, У& Vlt У8, У9, У/о, У и, Vi2,

Уи,

х = 2 (инфраструктура) - У2, У}, V6, У7, Уц, Vn, У,3; х = 3 (ресурсы) - У/, У2, Vy У& У7, У9, У и, V,2. У,3; х = 4 (знания) - У2, У6, У9, У12, У13 (рис. 5). С учетом условий существования структурированной системы:

1) локальная согласованность

= 5],

т.е. проекции функций поведения 'fB и % для любой пары элементов из SFB равны относительно их общих переменных;

2) однозначность управления (с учетом соединения со средой)

'Yn\ V- u "X I cC1i0£7

для любого ^еЛ',, С,0- среда.

Задача разрешения условия локальной согласованности решается в работе с учетом выражения

5]=У,

где структурированная система с поведением вида

а'Э- множества переменных подсистем структурированной системы.

Для вероятностных и возможностных систем соответственно справедливы выражения:

'/(^ЕДс), х/Сс) = тгсКАс), /(с)<1и£/(с) = 1.

огс е>хс сеС

Рис. 5

Синтез обобщенной системы с поведением по заданной структурированной системе однозначен тогда, когда решение ограниченной системы уравнений существует и оно единственно.

Представим структурированную систему «Управление проектом» множеством подсистем с поведением (*/, х2, х3, х4) в виде системы уравнений ви/(1) + в.л/(2)+ + ^ „/(«)= г/(!1) "2../0) + "гл/Ы + + п/(")=У(!2)

в.л/(1) + в.д/(2) + . +в„,./(»|)=,/('и)

«Ч ,/(1) + "»4,2/(2) + + е. <Л/(«)=У(5"). Приводим систему к треугольному виду:

аих,+а,2Х2+ .. +а1пх„=Ь1, а'п хг +... + а',„ хп =Ь'2,

Решив систему методом последовательных исключений (Гаусса), определим значения переменных или функций поведения [ЬЦ~1=т/(тп)] обобщенной системы. Этот процесс назовем возвращением системы. В случае если система несовместна, так как локальная согласованность данных в практике встречается редко, необходимо модифицировать систему данных. В этой связи разработан следующий алгоритм:

- производят выбор соответствующих функций поведения;

- производят выбор по условию '/('с) = шах/(с) из попаРного сравнения

СУХС

строк системы уравнений

МАХ(а, ,/(1),а, ¡/(2), „/(«))= У(21) МАХ(аг ,/(1),ви/(2), ,а2м/(П)}= У(22)

А40Г(в„, ,/(1),а„+и/(2), ,в|М1 „/(и)=У(3и)

МАХ{ап^,/(1),,/(2), „/(«))='/(5«),

- производят сортировку и размещение сравнений по критерию возрастания * /С с) и увеличения количества неизвестных в левой части;

- идентифицируют функции поведениязначения х/(*с);

- производят решение системы.

Важной составляющей исследования моделей систем на структурированном уровне является выполнение условия согласования, особенно на локальном уровне. В моделях подсистем локальные несогласованности обычно возникают из-за того, что соответствующие функции поведения являются лишь оценками, полученными по ограниченным экспериментальным данным, т.е. информация о каждом подмножестве неполная.

Локальные несогласованности можно разрешить модификацией заданных функций поведения. В работе введены формальные определения разрешения локальных несогласованностей.

Итак, проекция подмаски - это подмножество М, образованное в результате вычеркивания из исходной матрицы выборочных переменных соответствующих столбцов, т.е. тех столбцов, которые образованы переменными, не участвующими в формировании подмаски:

<ег

Для вероятностных систем |/в 4- г] (*) = /„ (с). Для возможностных систем /8(х) = тах/в(с).

о*

Из ранее сказанного следует, что переменные из разных элементов (подсистем), считающиеся одинаковыми, должны быть действительно равны независимо от элементов (подсистем), в которые они входят.

Для случаев невыполнения условий согласования - система линейных уравнений несовместна - одна или несколько функций поведения могут быть определены не точными значениями, а в определенных диапазонах (степень свободы). Область значений некоторых переменных геометрически представляет выпуклое множество, натянутое на определенные (критические) точки. В качестве ключевых характеристик области значений неточных переменных взя-

ты коэффициенты реконструктивной нечеткости Usf для структурированной системы, определяемые как логарифм произведения

и* = log, П& + /*<*)]= Slog2[l + f* (С)],

се I с€/1

а также коэффициент идентифицируемости

где | с | - реконструктивная нечеткость всего множества G s/-.

Usf и Isr ДЛЯ всех подсистем системы «Управление проектом»:

Элементы х, Usf ISF

Подсистема 1 3,89 0,77

Подсистема 2 7,31 0,57

Подсистема 3 9,43 0,45

Подсистема 4 2,27 0,87

Наиболее высоким уровнем значений коэффициента идентифицируемости обладают элементы х, и х4 (информационный продукт и знания), т.е. они используют наибольшую информацию в подсистеме.

В работе формализован выбор несмещенной реконструкции системы из подсистем, причем критерием оценки реконструкции выбраны функции поведения суперсистемы и подсистем. Процедура выбора сформирована в виде двух оптимизационных задач математического программирования:

- в первой задаче функционал - Шенноновская энтропия для вероятностных систем и ¡7-нечеткость для возможностных;

- во второй задаче функционал - минимальная наибольшая возможная ошибка.

В целях обоснованности первого и второго функционалов в работе приведены соответствующие теоремы и их доказательства.

Сформулирована задача синтеза обобщенной системы путем процедур объединения элементов (подсистем) структурированной системы. Итак, задача несмещенной реконструкции обобщенной системы в общем виде - многокритериальная задача линейного программирования, состоящая из трех функционалов:

¿//.(G/G)*, =>max;

т

££>,(/,/*)*,=> min,

к

N, (т,АМ)Хк => min,

где H(G/G) - нечеткость элемента структурированной системы; D/f fh) - информационное расстояние, характеризующее близость реконструированной обобщенной системы и истинной системы. Такие системы называются системами с наименьшим риском, а расстояние определяется как потеря инфор-

мации; Щт, АМ) - сложность системы, определяемая здесь как размер маски (мощность); т - число базовых переменных, ЛМ - число столбцов (глубина маски).

Ограничение задачи [/"¿'^]-Х„„, где '/,,„„ определяется пользователем исходя из содержательных свойств базовых переменных проекта и модели жизненного цикла системы. Для вероятностных систем

Х/(с)>У(*С)„0„.

о-'Г

Дополнительное требование /(с) > 0.

Решение подобной задачи нетривиально, и поэтому преобразуем критерии (ограничения) к безразмерному виду для максимизации функций цели

«,(/(«))-/, , ' .VI б/,

С «, ~С "шш

Для двух минимизируемых функций цели

-си,

где и' - решения, принадлежащие множеству ограничений, оптимизирующему 2-ю функцию цели; и, тах, г/у тш - решение, обеспечивающее наихудшие значения максимизируемого критерия на заданном множестве ограничений.

Используя безразмерные критерии и системы линейных неравенств, решение ищем в виде

т{к0=ип+1}

тш

и

при соответствующих ограничениях.

Для модели и° - план, оптимальный по критерию энтропии, и° - план, оптимальный по критерию информационного расстояния, - план, оптимальный по критерию сложности. Используя модифицированное Жорданово исключение дважды, найдем точное и единственное решение. Для первого приближения примем критерии равноценными (/?/=0,33):

0,3/, = 0,1*, + 0,2.х2 + 0,3*з + 0,5*„ => тах 0,3 f1 = 0,3*| + *, +1,2*3 + 0,1*, => пип 0,3/2 = 0,1*, + 0,4*2 + *3 + 0,1*4 тт

Ограничения

^ДОП Ограничение XI хз х4

0,2 > 0,2 0,2 0,2 1,1

0,1 > 0,3 0,1 1,2 0,3

0,3 > 0,2 0,2 2 1,3

0,2 > 0,2 0,8 1,5 2,1

Найденные точные значения аргументов и функционалов задачи

х,=0,1000 F,=0,05286

х2=0 F2=0,03 85

х3=0 F3=0,0185

х4=0,0857

Относительные потери: 0,0470.

В четвертой главе описывается функциональная структура ПС «Иерархического синтеза процесса "Управление проектом"». Показывается практическое применение ПС при реализации основных этапов процесса «Разработка ПС».

Аппаратной средой реализации инструментальных ПС является платформа IBM PC/Wintel (процессор типа Pentium 100 и выше, 166 МБ ОЗУ, не менее 1 ГБ свободного дискового пространства, SVGA, MS Windows 9x/2000/NT). Должны быть установлены BDE Administrator; инструментально -объектно-ориентированная среда программирования Borland Delphi.

Программные средства включают несколько основных подсистем:

- графическое представление на уровне систем данных;

- порождение и представление систем с поведением;

- выбор подходящих систем с поведением по критерию недетерминированности (Шенноновская энтропия);

- снижение размерности систем;

- синтез обобщенной системы по функциям поведения подсистем (прямая и обратная задача);

- оценка локальной согласованности подсистем;

- синтез обобщенной системы в форме многокритериальной задачи линейного программирования.

Особенностью разработанных подсистем является возможность их использования в процессах разработки и сопровождения при реализации проектных процедур, формализуемых в стандартах по информационным технологиям, таких как ГОСТ 34 601-90, ГОСТ Р ИСО/МЭК/2207 и ГОСТ Р ИСО/МЭК/5288, в частности на стадиях жизненного цикла ИС.

1. Процесс «Определение требований к ИС»:

- ИС-ТР.070 «Разработать варианты построения ИС»;

- ИС-ТР.080 «Определить критерии оценки и выбрать вариант построения ИС».

2. Процесс «Анализировать автоматизируемые процессы деятельности»:

- ИС-АН.030 «Разработать модели автоматизируемых процессов верхнего уровня»;

- ИС-АН.070 «Разработать модели системных процессов».

3. Процесс «Спроектировать архитектуру ИС»: ИС-АР.060 «Разработать функциональную архитектуру».

4. Процесс «Управлять конфигурацией системы»: ИС-УК.010 «Разработать схему деления системы»

5. Процесс «Обеспечить качество»:

ИС-КЧ.ОЮ «Измерение и анализ параметров системы процессов создания ИС».

Разработанные программные инструментальные средства могут быть использованы для разных типов предметных областей, различных типов временных шкал и моделей жизненного цикла изделия.

По оценкам аналитиков практическое использование программных средств в проектной практике создания информационных систем ОКБ «Спектр» - СМК предприятия позволило реализовать проектные процедуры с увеличением качества и уменьшением времени в среднем на 20-30 %. Время оценки качества проектных решений сократилось в среднем на 25 % с повышением достоверности на 30 % при реализации процессов «Аудит» и «Контроль качества» СМК организации. Оценка эффективности внедрения разработанных методов оценивалась экспертным путем и указана в соответствующем акте внедрения. Результаты работы внедрены в учебный процесс кафедр, что тоже указано в соответствующих актах.

Основные результаты работы

1. Разработана оригинальная иерархическая модель систем «Управление проектом», в рамках которой проведены исследования методологических особенностей предметной области «Управление проектом» и объектов проектирования, идентифицированы ключевые характеристики пространства процессов «Управление проектом», формализованы модели на разных эпистемологических уровнях представления, разработаны процедуры перехода между уровнями.

2. Разработаны алгоритмы порождения, позволяющие моделировать процессы создания и управления созданием информационного продукта, разработаны алгоритмы выбора и оценки системы на стадиях процесса «Разработка» в частности, на стадии: «Определение требований», «Анализировать автоматизируемые процессы деятельности».

3. Разработана методика порождения, выбора и оценки систем с поведением с использованием маскирования систем данных, вычисления степени недетерминированности (Шенноновской энтропии) порожденной системы, что позволило формализовать проектные задачи и процедуры системного инжиниринга: ИС-ТР.070 «Разработать варианты построения ИС»; ИС-ТР080 «Определить критерии оценки и выбрать вариант построения ИС».

4. Разработаны алгоритм синтеза обобщенной системы путем объединения подсистем структурированной системы (прямая задача) и алгоритм синтеза подсистем структурированной системы из обобщенной системы (обратная задача), позволяющий формализовать проектные процедуры процессов создания и управления созданием информационной системы: ИС-АР.010 «Разработать эскизные решения по составу ИС и взаимодействиями между компонентами», ИС-АР.150 «Оформить и согласовать решения по архитектуре ИС», ИС-АР.160 «Доработать решения по архитектуре», ИС-УК.ОЮ «Разработать схему деления системы».

5. Разработаны оригинальные методики и алгоритмы опенки локальной согласованности подсистем структурированной системы и снижения раз-

1У

мерности моделей синтезируемых систем, позволяющие корректно ставить задачи синтеза структурированных систем и снизить ограничения на ресурсы проектных сред.

6. Формализована, доказана и решена процедура синтеза подсистем структурированной системы в форме многокритериальной задачи линейного программирования, что позволило получить точные проектные решения процессов инжиниринга ИС «Спроектировать архитектуру ИС» и «Управлять конфигурацией системы».

7 Создан комплекс программных средств моделирования ИС на разных стадиях создания и управления созданием ИС и разных иерархических уровнях представления на основе процессно-ориентированного и дискретно-событийного подходов с графическим интерфейсом и информационным взаимодействием между компонентами на уровне файловой системы. Разработанные методики и алгоритмы нашли применение в практике проектирования промышленных и специальных информационных систем.

Публикации по теме диссертации

1. Цыцаркина Е.Ю. Анализ иерархических структур информационно-вычислительных комплексов для испытания летательных аппаратов// 21-я молодежи, научн. конференция «XXI Гагаринские чтения»: Тез. докл. Москва, 1995. С. 58.

2. Цыцаркин Ю.М., Цыцаркина Е.Ю. Модель управления проектом на системном уровне// 3-я международная научно-техн. конф. «Космонавтика. Радиоэлектроника. Геоинформатика.»: Тез. докл. Рязань, 2000. С. 90-92

3. Пылькин А.Н., Скоз Е.Ю. Алгоритмизация процедуры планирования процесса «Управление проектом»// Новые информационные технологии: Межвуз. сб. науч. тр. Рязань, 2001. С.118-120.

4. Цыцаркин Ю.М., Скоз Е.Ю. Системный синтез процесса «Управление проектом»// 10-я международная научно-техн. конф. «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций»: Тез. докл. Рязань, 2001, С. 178-181.

5. Цыцаркин Ю.М., Скоз Е.Ю., Скоз С.А. Диаграммы потоков данных: Методические указания к практическим занятиям / Рязан. гос. радиотехн. акад.; Рязань, 2001.16 с.

6. Цыцаркина Е.Ю. Синтез процедуры планирования процесса «Управление проектом»// Научная сессия МИФИ-2002. Сб. науч. тр.: В 14 т. Т. 6. Информационное обеспечение. Информационные технологии. М.: МИФИ, 2002. С. 34-36.

7. Цыцаркин Ю.М., Скоз Е.Ю. Методологичские парадигмы системных задач управления проектом// Новые информационные технологии: Межвуз. сб. науч. тр. Рязань, 2002. С.77-84.

8. Цыцаркин Ю.М., Скоз Е.Ю. Системный синтез процесса управления проектом на уровне систем данных и порождающих систем с поведением//

Новые информационные технологии: Межвуз. сб. науч. тр. Рязань, 2002. С.84-93.

9. Цыцаркин Ю.М., Скоз Е.Ю. Идентификация изменения характеристик процесса «Управление проектом» по фазам жизненного цикла// 11 -я международная научно-техн. конф. «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций»: Тез. докл. Рязань, 2002. С. 185-187.

10 Цыцаркин Ю.М., Скоз Е Ю Исходные характеристики процесса «Управление проектом»// 11-я международная научно-техн. конф. «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций»: Тез. докл. Рязань, 2002. С. 187-189.

11 .Скоз Е.Ю Методологические особенности системной задачи «Управление проектом»// Новые информационные технологии: Межвуз. сб. науч. тр. Рязань, 2003. С.106-116.

12.Цыцаркин Ю.М., Скоз Е.Ю. Модель процесса управления качеством на стадиях жизненного цикла программных систем// 4-я Международная научно-техн. конф. «Космонавтика. Радиоэлектроника Геоинформатика.»' Тез. докл. Рязань, 2003. С. 355-359.

13.Цыцаркин ЮМ, Скоз Е.Ю. Процессы в САПР (Адаптация стандарта ИСО/МЭК 12207): Учеб. пособие / Рязан. гос. радиотехн. акад.; Рязань,

2003. 48 с.

14.Пылькин А.Н., Скоз Е.Ю. Синтез структурированной обобщенной системы «Управление проектом»// 12-я международная научно-техн. конф. «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций»: Тез. докл. Рязань, 2004. С. 97-98.

15.Скоз Е.Ю. Разработка моделей анализа системы «Управление проектом»// 12-я международная научно-техн. конф. «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций»: Тез. докл. Рязань,

2004. С. 102-105.

16.Цыцаркин Ю.М., Цыцаркина Е.Ю. Формализация модели управления проектом на системном уровне// Вестник РГРТА. Вып. 7, Рязань, 2000. С.81-86.

17.Цыцаркин Ю.М., Скоз Е.Ю. Синтез системной задачи управления проектом// Вестник РГРТА. Вып. 10, Рязань, 2002. С. 48-53.

18.Цыцаркин Ю.М., Скоз Е.Ю Исследование и анализ предметной области «Управление проектом» программной инженерии// Вестник РГРТА. Вып. 12, Рязань, 2003. С. 60-67.

19.Цыцаркин Ю.М., Скоз Е.Ю. Разрешение локальной несогласованности элементов системной задачи «Управление проектом»// Вестник РГРТА Вып. 13, Рязань, 2003. С. 36-41.

20.Скоз Е.Ю. Программа «Исследование структурированных систем с поведением», номер государственной регистрации 50200401360 от 25.11.2004г.

21 Скоз Е.Ю., Цыцаркин Ю.М. Программа «Идентификация структурированных систем», номер государственной регистрации 50200401377 от 26.11.2004г.

Л

Скоз Елена Юрьевна Иерархический метод структурного синтеза системы «Управление проектом»

Подписано в печать 04.2005 Автореферат Формат 60x84/16 Тираж 100 экз. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Отпечатано в типографии РГРТА. 390005, Рязань, ул. Гагарина, 59/1

I , с 1 К Ii

* о 1 «I ¿

РНБ Русский фон

2006-4 4938

Введение

Глава 1. Обзор состояния проблем, методов, моделей и 12 инструментальных средств предметной области «Управление проектом»

1.1. Современная нормативно-техническая документация

1.2. Методическое обеспечение «Управления проектом»

1.2.1. Модели, методы оценок программных систем

1.2.2. Классификация методов оценки разработки и управления 19 разработкой ПС

1.2.3. Конкретные модели

1.2.3.1. Модель жизненного цикла ПС (SLIM)

1.2.3.2. Метод контрольных точек

1.2.3.3. Модели, связанные с функциональной оценкой процесса

1.2.4. Методы, основанные на экспертных оценках

1.2.5. Подходы, ориентированные на изучение законченных проектов

1.2.6. Динамические модели

1.2.7. Регрессионные модели

1.2.8. Смешанные подходы

1.3. Инструментальные средства процесса «Управление проектом» 43 ] 1.4. Анализ проблем состояния моделей и инструментальных средств системы «Управления проектом»

Актуальность работы. На начальных этапах формирования ИТ-стратегии (стратегии информационных технологий) возникает необходимость в определении не только функциональных, но и качественных и количественных требований к ИТ и системам. Количественная оценка результатов разных стадий и этапов проектирования систем дает возможности для контроля над ходом разработки или внедрения, оценки состояния проекта не только по стоимостным и временным параметрам, но и по возможности и степени достижения ожидаемых количественных характеристик систем и ИТ. На практике заказчики, разработчики и пользователи сложных систем нередко оказываются не в состоянии количественно оценить риски, вероятности выполнения в срок и с нужным качеством, стоящих перед ними технических задач и спрогнозировать соответствующие затраты. В основном это связано с тем, что ответы на подобные вопросы возможны лишь на основе системного моделирования процессов, происходящих в системе и вокруг нее. Но таких моделей всегда недостает, особенно универсальных моделей, которые могут быть применены для систем разных классов и на всех этапах их жизненного цикла. Одной из ключевых технологий, применяемой в ИТ-системах - это управление проектом, проектами, программами и организацией в целом.

Процесс управления проектом включает: оценку стоимости, формирование планов и параметров проекта по данным вводимым пользователем; управление действием и ресурсами, т.е. возможностями поддержки ввода пользователем данных для планирования проекта, данных о фактических действиях и анализа этих данных включая: планы, ресурсы компьютеров, персонал, бюджет и т.д., а также возможность условий выполнения проекта, включая календарный план; управление тестовыми процедурами, т.е. возможность поддержки управления действиями по тестированию, регистрации результатов тестирования, генерации отчетов о состоянии тестируемых программ; управление качеством разрабатываемого ПС, т.е. возможность получать данные о качестве, генерировать отчеты об управлении качеством; корректирующие действия, т.е. возможность управления действиями по корректировке проекта, включая отчеты о проблемах, возникающих в ходе выполнения проекта.

По мере развития информационных технологий, проблема создания и управления созданием опускается до уровня процессов, работ и задач с одной стороны, с другой - возникают новые проблемы: разработка средств управления созданием комплексными, полностью распределенными системами с повсеместным использованием систем искусственного интеллекта и услуг, а также построением и управления построением виртуальных пространств. Все это предопределяет значимость и актуальность исследования вопросов и задач процессов управления в проектах, процессах и работах.

В настоящее время многие задачи управления проектом, анализа и моделирования можно классифицировать по следующим направлениям:

- разработка бюджета проекта (важна точность общей оценки);

- анализ степени риска и выбор компромиссного решения;

- планирование и управление проектом;

- анализ затрат на улучшение качества программных средств.

Подходя к решению этих задач обобщены в виде:

- параметрических моделей;

- методов на основе экспертных оценок;

- методов основанных на изучении опыта выполненных проектов;

- динамических моделей;

- регрессионных моделей;

- смешанных Байесовских методов, сочетающих в себе элементы регрессионных моделей и моделей, основанных на экспертных оценках.

Известно большое число исследований, затрагивающих различные вопросы управления проектом, например J1. Путнэм (L. Putnam), К. Джонс, Г. Рубин (Н. Rubin), Р. Йенсен, Б. Боэм (В. Boehm), С. Макдонел (S. Мс Donell), Дж.

Форрестер (J. Forester) и др. Среди отечественных ученых это М. Каменнова, А. Крохин, М. Воропаев, Н. Мартынов, С. Бураков, А. Королев, М. Феропонтов, А. Баженов, А. Громов, А. Шмоталюк и др. К числу наиболее известных инструментальных средств управления проектом можно отнести SLIM, метод контрольных точек, COSMIS, ESTIMACS, SEER-SEM, SELECT, СОСОМО и СО-СОМО II, метод Дельфи и метод декомпозиции работ (МДР), нейронные сети, динамические модели Т. Абдель-Хамида, Open Plan и т.п.

Кроме того, к настоящему времени накоплен (пока еще не большой) опыт оценки качества управления отдельными проектами и проектного менеджмента компании в целом, модели зрелости (SEI СММ, ESI, PMSolutions, модель Керц-нера и PMI OPÎV13). Деятельность международных организаций по стандартизации ИТ-систем охватывает и управленческую деятельность: ISO/IEC 9000-32000; IEEE 1220; EIA-632; ISO/IEC 15704; ISO/IEC 18529 и т.д. Однако в целом нормативно-техническая база не обеспечивает современных проектных требований стадий жизненного цикла изделия, т.к. степень обеспечения стандартами и доля творческого труда распределены по стадиям неравномерно. Наиболее стандартизованы и документированы рутинные этапы создания программных средств и систем. Отсутствуют детальные стандарты для творческих этапов системного анализа, предварительного и детального проектирования, на долю которых приходится 80% работ, а технические работы определяются не стандартами, а инструкциями применяемых средств автоматизации проектирования. Также велик процент творческого труда на стадии интеграции, комплексной отладки и испытаний ИТ-систем. Здесь степень стандартизации не превышает 50% и в значительной степени покрывается только общими положениями стандартов на жизненный цикл систем. В целом, в настоящее время, стандартизованы работы выполняемые большим числом специалистов относительно невысокой квалификации, и почти не стандартизованы особо творческие работы, требующие наивысшей квалификации, такие как концептуальный выбор и оценка системы, синтез архитектуры, моделирование и анализ структуры системы и т.п.

Итак, несмотря на обилие методов и средств, задачи синтеза ИТ-системы, ее архитектуры, состава элементов и их согласованности являются актуальными и в настоящее время т.к.:

- данные по процессам разработки ИТ-систем и программных средств, скудны и неполны;

- классические статистические методы даже при использовании априорной и неэмпирической информации не всегда достигают цели;

- номенклатура параметров процессов расширяется за счет включения в эту номенклатуру новых критических параметров;

- тип временной шкалы, на которой разворачиваются процессы разработки, видоизменяются;

- возникает потребность корректно синтезировать архитектуру объекта на ранних стадиях;

- сложность и масштаб проекта увеличиваются;

- появляются новые типы интегрированных технологий типа CALS и CASE, которые вносят специфику в реализацию процессов управления проектом.

Таким образом, актуальность работы определяется необходимостью иметь в распоряжении руководителя проекта (владельца процесса) адекватный и мобильный инструмент системного синтеза и анализа работ и задач проекта на первых, наиболее критичных, фазах процесса разработки и управления, объединяющих преимущества нескольких уже существующих методик, разработки математического, программного и алгоритмического обеспечения, автоматизированных проектных процедур создания и управления созданием ИТ-систем.

Цель работы - сокращение сроков проектирования ИТ-систем, уменьшение расхода ресурсов и повышение качества проектных решений путем разработки математического и программного обеспечения средств моделирования и синтеза архитектурных решений ИТ-системы, анализа, сравнения и выбора систем, удовлетворяющих заданным ограничениям; синтез оптимальных проектных решений по уточнению архитектуры; решение задач оценки локальной согласованности подсистем структурированной системы и снижения размерности ее модели.

Задачи исследования. Для достижения целей диссертационной работы необходимо решение следующих задач:

1. Постановка и формализация задачи синтеза в предметной области управления проектом как задачи общей теории систем.

2. Обоснование и выбор методологических особенностей предметной области управления проектом.

3. Формализация задачи синтеза как многоуровневого, иерархического представления видов абстракции, которые упорядочиваются посредством обобщения и специализации.

4. Разработка алгоритма порождения системы с поведением.

5. Разработка алгоритма оценки локальной согласованности элементов структурированной системы.

6. Разработка алгоритма упрощения порождающих систем с поведением.

7. Разработка модели и алгоритма решения задачи синтеза структурированной системы как многокритериальной задачи линейного программирования.

8. Инструментальная и программная поддержка моделей и алгоритмов синтеза.

Научная новизна. В диссертации получены оригинальные методы формализации и решения системных задач синтеза структур процесса «Управление проектом» программной инженерии, модели предметной области на разных иерархических уровнях описания, позволяющие существенно сократить сроки проектирования и повышения качества проектных процедур на различных фазах жизненного цикла системы, более точного и корректного выполнения требований технического задания. Все это позволяет также более полно и удобно описать проектируемую систему в терминах различных моделей, обеспечивая адаптацию проекта к требованиям заказчика, различным моделям жизненного цикла, типу временной шкалы, минимизацию рисков и ошибок управления.

При проведении исследований в рамках диссертационной работы, получены новые научные результаты.

1. Разработаны системные модели процесса «Управление проектом» на разных эпистимологических уровнях иерархии видов.

2. Разработан аналитический метод порождения выборочных переменных системы эпистемологического уровня порождающих систем с поведением.

3. Разработан прямой метод синтеза обобщенной системы с поведением по элементам структурированной системы с поведением и обратный метод -синтез элементов структурированной системы по функции поведения обобщенной системы.

4. Разработан алгоритм локальной согласованности подсистем структурированной системы.

5. Разработан алгоритм снижения размерности исходных порождающих систем исходя из классов эквивалентности выборочных переменных.

6. Формализована и решена задача синтеза несмещенной оценки обобщенной системы как системная многокритериальная задача линейного программирования.

7. Результаты работы в форме алгоритмов реализованы программно в форме инструментария для управления проектом и зарегистрированы в фонде программ.

Достоверность научных положений определяется: корректностью полученных формул и алгоритмов, сравнением расчетных значений и результатов, полученных в практике создания СМК предприятия и реализации договоров ОКБ «Спектр». ^

Практическая значимость работы. На основе полученных результатов созданы инженерные методики и проектные процедуры синтеза системы «Управление проектом». Наибольшее применение они нашли в практике создания системы менеджмента качества (СМК) и системы управления проектной деятельностью ОКБ «Спектр». Адаптируемость, универсальность и легкость освоения делает возможным их широкое применение в управлении проектной деятельностью информационных систем типа СМК, систем управления логистикой и систем управления конфигурацией. Широкое применение разработанные средства нашли в учебном процессе при изучении курсов «Разработка САПР», «Программный инжиниринг», «Проектирование открытых информационных систем», «Информационное обеспечение», «Программный инжиниринг» и т.п.

Апробация работы. Результаты данной работы докладывались и обсуждались на 8 всероссийских и международных конференциях и семинарах, в том числе на конференциях «Гагаринские чтения» 1995г., 1996г.; «Научная сессия МИФИ» 2002г.; международных научно-технических конференциях «Космонавтика. Радиоэлектроника. Геоинформатика», Рязань 2000, 2003; «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций», Рязань 2001,2002, 2004.

Публикации. По итогам исследований опубликована 21 работа, в том числе 3 статьи, 11 тезисов докладов, 2 программы зарегистрированные в Отраслевом фонде алгоритмов и программ.

Структура работы. Диссертация содержит 205 страниц основного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 93 наименований и приложений на 6 страницах. В диссертацию включено 72 рисунка, 37 таблиц.

Основные результаты и выводы к 4 главе:

- результаты использования программных средств в практике создания и управления созданием ИС позволили формализовать проектные процедуры с увеличениям качества и производительности в среднем на 20 - 30 %;

- такие процедуры как: «Разработать варианты построения ИС»; «Определить критерии оценки и выбрать вариант построения ИС»; «Выбрать и адаптировать среду моделирования»; «Разработать функциональную архитектуру»; «Разработать схему деления системы» ранее реализуемые на основе субъективных оценок, с применением автоматизированных средств реализуются с повышением качества в среднем на 25 % и достоверности на 30 %;

- оценка эффективности внедрения инструментально- программных средств производилась экспертным путем и оформлена соответствующим актом.

200

Заключение

1. Разработана оригинальная иерархическая модель систем «Управления проектом», в рамках которой проведены исследования методологических особенностей предметной области «Управления проектом» и объекты проектирования, идентифицированы ключевые характеристики пространства процессов «Управления проектом», формализованы модели на разных эпистемологических уровнях представления, разработаны процедуры перехода между уровнями.

2. Разработаны алгоритмы порождения, позволяющие моделировать процессы создания и управления созданием информационного продукта, разработаны алгоритмы выбора и оценки системы на стадиях процесса «Разработки» в частности стадии: «Определение требований», «Анализировать автоматизируемые процессы деятельности».

3. Разработана методика порождения, выбора и оценки систем с поведением с использованием маскирования систем данных, вычисления степени недетерминированности (Шенноновской энтропии) порожденной системы, что позволило формализовать проектные задачи и процедуры системного инжиниринга: ИС-ТР.070 «Разработать варианты построения ИС»; ИС-ТР.080 «Определить критерии оценки и выбрать вариант построения ИС».

4. Разработан алгоритм синтеза обобщенной системы путем объединения подсистем структурированной системы (прямая задача) и алгоритм синтеза подсистем структурированной системы из обобщенной системы (обратная задача) позволяющей формализовать проектные процедуры процессов создания и управления созданием информационной системы: ИС-АР.010 «Разработать эскизные решения по составу ИС и взаимодействиями между компонентами», ИС-АР.150 «Оформить и согласовать решения по архитектуре ИС», ИС-АР.160 «Доработать решения по архитектуре», ИС-УК.010 «Разработать схему деления системы».

5. Разработаны оригинальные методики и алгоритмы оценки локальной согласованности подсистем структурированной системы и снижения размерности моделей синтезируемых систем, позволяющих корректно ставить задачи синтеза структурированных систем и снизить ограничения на ресурсы проектных сред.

6. Формализована, доказана и решена процедура синтеза подсистем структурированной системы в форме многокритериальной задачи линейного программирования, что позволило получить точные проектные решения процессов инжиниринга ИС «Спроектировать архитектуру ИС» и «Управлять конфигурацией системы».

7. Создан комплекс программных средств моделирования ИС на разных стадиях создания управления созданием ИС и разных иерархических уровнях представления на основе процессно-ориентированного и дискретно-событийного подходов с графическим интерфейсом и информационным взаимодействием между компонентами на уровне файловой системы. Разработанные методики и алгоритмы нашли применение в практике проектирования промышленных и специальных информационных систем.

1. Abdel-Hamid T. The Dynamics of Software Project Staffing: A System Dynamics-based Simulation Approach. JEEE Transactions on Software Engineering, February 1989.

2. Abreu F.B. «Metrics for Object-Oriented Environment». Proceedings of the Third International Conference on Software Quality, Lake Tahoe, NV, pp. 6775, 1993.

3. Akao Y., ed. Quality Function Deployment. Camdridge, MA: Productivity Press, 1990.

4. A Guide to the Project Management Body of Knowledge, Project Management Institute (PMI) Ctandart Comittee 1996.

5. Alien Paul. Realizing e-Business with Components. Reading, MA: Addison-Wesley, 2000.

6. Baiard B. (1989), Managerial Decisions Under Uncertainty, John Wiley & Sons, 1989.

7. Bishop Y, Discrete Multivariable and lyses. MIT Press Cambridge, N.M., S.E. Fienberg and P.W. Holland. Massachussets, 1975.

8. Binder Robert V. Testing Object-Oriented Systems: Models, Patterns find Tools. Reading, MA: Addison-Wesley, 1999.

9. Boehm B. Software Engineering Economics, Prentice Hall, 1981.

10. Bowditch James L., and Anthony F. Buono. A Primer on Organizational Behavior, 5th ed. NY:John Wiley & Sons, 2001.

11. Capability Maturity Model Integration (CMMIsm), Version Continuous Representation CMU/SEI 2001/TR - 001, ESC - TR - 2002 - 001 Carnegie Mellon Software Engineering Institute. Pittsburg, April 2002.

12. Cash J. Dallas Tire Case Harvard Business School, 1979.

13. Chuliani S. Boehm B. Stcece B. Calibrating Software Cost Models Using Bayesian Analysis Technical Report, USC CSE.

14. Cray A.MacDonnel S.A. Comparisions of Techniques for Developing Predictive Models of Software Metrics. Information and Software Technology 39, 1997.

15. Deming W.Edwards. Out of the Crisis, 1st ed. Cambridge, MA: MIT Press, 2000.

16. Deming W.Edwards. The New Economics: For Industry. Government, Education, 2nd ed. Cambridge, MA: MIT Press, 2000.

17. Dumas Joseph S., and Janice C. Redish. A Practical Guide to Usability Testing, rev. ed. Portland, OR: Intellect Books, 1999.

18. Fenton Norman E., and Shari Lawrence Pfleeger. Software Metrics A Rigorous and Practical Approach, 2nd ed. Boston, MA: PWS Publications, 1997.

19. Forrester J. Industrial Dynamics MIT Press. Cambrige, MA, 1961.

20. Garmus David, and David Herron. Function Point Analysis: Measurement Practices for Successful Software Projects. Boston, MA:Addison-Wesley, 2001.

21. Helmer O. Social Technology. Basic Books, NY, 1966.

22. ISO/IEC TR 15271: 1998 (E), ISO/IEC 1/SC7/WG7. Secretariat: ANSI. Guide for ISO/IEC 12207 (Software Life Cycle Processes) ISO/IEC JTC1/SC7 № 1894, 1998 -04-23.

23. ISO/IEC TR 15509-X: 1998 Information Tehnology- Software Process Assessment PartX

24. Jensen R. An Improved Macrolevel Software Development Resource Estimation Model Proceedings 5 JSPA Conference, April 1983 pp. 88-92.

25. Jones C. Applied Software Measurement. Mc Grow Hill, 1997.

26. Jacobson Ivar, Grady Booch, and James Rumbaugh. The Unified Software Development Process. Reading, MA: Addison-Wesley, 1999.

27. Mark C. Paulk, Bill Curtis, Mary Beth Chrissies, Charles V. Weber. Capability Maturity Model SM for Software, Version 1.1. Technical Report CMU/SEI 93 - IR- 024 ESC - TP - 93 - 177. February 1993.

28. McGraw-Hill. Pritchard Carl. Risk Management. Arlington, VA: ESI International, 1997.

29. Park R. The Central Equations of the PRICE Software Cost Model. 4*COCOMO Users' Group Meeting, November, 1988.

30. Putnam L., Myers W. Measures/or Excellence. Yourdon Press Computing Series, 1992.

31. Rubin H. ESTIMACS.IEEE, 1983.

32. SELECT. Estimation for Component based Development Using SELECT Estimator. Software Tools, 1998. Website: http: //www.selectst.com.

33. The Program Manager's Guide to Software Requisition Best Practices. Software Requisition Best Practices Initiative. SPMN (Software Program Managers Network). Version 2.3. 1996, 326 p.

34. Transitioning to CMMI. A Guide for Executives. Version 0.51, April 2002.

35. Wiegers Karl E. "Writing Good Reguirements" Software Development, May, 1999.

36. Woolf Bob. Friendly Persuasion: My life as a Negotiator. NY: Putnam, 1990/

37. Yuki Gary. Leadership in Organizations, 5th ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Holl, 2001.

38. Артемьев В.И., Обзор способов и средств построения информационных приложений//Системы управления базами данных. 1996, № 5-6.

39. Бобровский С. Дайджест ошибок //Компьютерная неделя.-1998.-№47(171)

40. Версан В.Г. Интеграция управления качеством продукции: новые возможности. -М.: Изд-во стандартов, 1994.

41. Военно-экономический анализ. Ред. С.Ф.Викулова. М. Военное издательство, 2001, с. 349.

42. Глудкин О.П., Горбунов Н.М., Гуров А.И., Зорин Ю.В. Всеобщее управление качеством. М.: ЛБЗГТ, 2001, 600с.

43. Громов А.И., Каменнова М.С. Идеологические стандарты управления вчера, сегодня, завтра // Информационные технологии в проектировании и производстве. 2001. № 3.

44. Дж.Клир. Системотология. Автоматизация решения системных задач. М.: «Радио и связь», 1990, 538с.

45. Интеграция производства и управление качеством продукции / В.Г.Версан, В.И. Сиськов, Л.Г. Дубицкий и др. М.: Изд-во стандартов, 1995.

46. Курош А.Г. Курс высшей алгебры. 11 изд. М, 1975.

47. Левин А., Судов Е. САЬ8-сопровождение жизненного цикла. Открытые системы, март 2001, с.60.

48. Липаев В.В. Системное проектирование сложных программных средств для информационных систем. М.: СИНТЕГ-Г, 1999

49. Липаев В.В. Выбор и оценивание характеристик качества программных средств. Методы и стандарты. М.: СИНТЕГ-Г, 2001

50. Макгрегор Дж., Сайке Д. Тестирование объектно-ориентированного программного обеспечения. Практическое пособие Москва, Санкт-Петербург, Киев: DiaSoft, 2002, 416с.

51. Маклаков C.B. BPwin и ERwin. CASE-средства разработки информационных систем. 2-е изд., испр. и дополн. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2001,304 с.

52. Маклаков C.B. Моделирование бизнес-процессов с AllFusion Process Modeler (BPwin 4.1).- M.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2003, 240 с.

53. Месарович М., Такахара Я. Общая теория систем. М.: Мир, 1978.

54. Мильнер Б.З. Теория организаций. М.: Инфра М, 1998.

55. Мильнер Б.З. Организация программно-целевого управления. М.: Наука, 1980.

56. Норенков И.П. «Основы автоматизированного проектирования»,-М, Изд-во МГТУ имени Баумана, 2000, 360 с.

57. Норенков И.П., Кузьмик П.К. «Информационная поддержка наукоемких изделий. САЬ8-технологии»,-М, Изд-во МГТУ им. Баумана, 2002, 320 с.

58. Проект стандарта ISO 14258. Системы промышленной автоматизации -основные концепции и правила построения моделей предприятия. Апрель 1999.

59. Саати Г. Принятие решений. Метод анализа иерархий // Радио и связь, 1989.

60. Сушкевич А.К. Теория чисел. Изд-во Харьковского университета. Харьков, 1954, 203с.

61. Томас Конноли, Каролин Бегг. Базы данных проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика. Вильяме, 2000.

62. Труды 2-ой международной конференции «Компьютерные системы управления качеством продукции эффективный путь внедрения стандартов ИСО серии 9000 версии 2001г.», М., 2002г.

63. Уокер Ройс, Управление проектами по созданию ПО. Изд-во «ЛОРИ», 2002, 424 с.

64. Управление инвестиционным проектом. Опыт IBM. / Пер. с англ. Рой Бауэр, Эмилио Винда, Патрика Хьюстон. М.: Инфра — М, 1995.

65. Цвиркун А.Д., Акинфиев В.К. Структура многоуровневых крупномасштабных систем. М.: Наука, 1993.

66. Шафер, Дональд, Ф., Фатрелл, Роберт, Т., Шафер, Линда, И. Управление программными проектами: достижение оптимального качества при минимуме затрат.: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2003, 1136 с.

67. Штойер Р. Многокритериальная оптимизация. Теория, вычисления и приложения. Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1992, 501 с.

68. Якобсон А., Буч Г., Рамбо Дж. Унифицированный процесс разработки программного обеспечения -Москва, Харьков, Минск: Питер, 2002.-492с.

69. Пылькин А.Н., Скоз Е.Ю. Синтез структурированной обобщенной системы «Управление проектом». 12-я Международная научно-техн. конф. «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций»: Тез. докл. Рязань, 2004, с. 97-98.

70. Пылькин А.Н., Скоз Е.Ю. Алгоритмизация процедуры планирования процесса «Управление проектом». Новые информационные технологии: Межвуз. сб. науч. тр. Рязань, 2001. с. 118-120.

71. Скоз Е.Ю. Разработка моделей анализа системы «Управление проектом». 12-я Международная научно-техн. конф. «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций»: Тез. докл. Рязань, 2004, с. 102-105.

72. Скоз Е.Ю. Методологические особенности системной задачи «Управление проектом». Новые информационные технологии: II Межвуз. сб. науч. тр. Рязань, 2003. с. 106-116.

73. Цыцаркина Е.Ю. Анализ иерархических структур информационно-вычислительных комплексов для испытания летательных аппаратов. 21 -я молодежи, научн. конференция «XXI Гагаринские чтения»: Тез. докл. Москва, 1995. с. 58.

74. Цыцаркин Ю.М., Цыцаркина Е.Ю. Модель управления проектом на системном уровне. 3-я Международная научно-техн. конф. «Космонавтика. Радиоэлектроника. Геоинформатика.»: Тез. докл. Рязань, 2000, с. 90-92.г

75. Цыцаркина Е.Ю. Синтез процедуры планирования процесса «Управление проектом»// Научная Сессия МИФИ-2002. Сб. науч. тр.: В 14 т. Т. 6 Информационное обеспечение. Информационные технологии. М.: МИФИ, 2002. с. 34-36.

76. Цыцаркин Ю.М., Скоз Е.Ю. Системный синтез процесса «Управление проектом». 10-я Международная научно-техн. конф. «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций»: Тез. докл. Рязань, 2001, с. 178-181.

77. Цыцаркин Ю.М., Скоз Е.Ю., Скоз С.А. Диаграммы потоков данных: Методические указания к практическим занятиям / Рязан. гос. радиотехн. акад.; Рязань, 2001. 14 с.

78. Цыцаркин Ю.М., Скоз Е.Ю. Методологичские парадигмы системных задач управления проектом. Новые информационные технологии: Межвуз. сб. науч. тр. Рязань, 2002. с.77-84.

79. Цыцаркин Ю.М., Скоз Е.Ю. Системный синтез процесса управления проектом на уровне систем данных и порождающих систем с поведением. Новые информационные технологии: Межвуз. сб. науч. тр. Рязань, 2002. с.84-93.

80. Цыцаркин Ю.М., Скоз Е.Ю. Исходные характеристики процесса «Управление проектом». 11-я Международная научно-техн. конф.

81. Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций»: Тез. докл. Рязань, 2002, с. 187-189.

82. Цыцаркин Ю.М., Скоз Е.Ю. Модель процесса управления качеством на стадиях жизненного цикла программных систем. 4-я Международная научно-техн. конф. «Космонавтика. Радиоэлектроника. Геоинформатика.»: Тез. докл. Рязань, 2003, с. 355-359.

83. Цыцаркин Ю.М., Скоз Е.Ю. Процессы в САПР (Адаптация стандарта ИСО/МЭК 12207). Учебное пособие / Рязан. гос. радиотехн. акад.; Рязань, 2003. 48 с.

84. Цыцаркин Ю.М., Цыцаркина Е.Ю. Формализация системы управления проектом на системном уровне, Вестник РГРТА, выпуск 7, 2000, с. 81-86.

85. Цыцаркин Ю.М., Скоз Е.Ю. Синтез системной задачи управления проектом, Вестник РГРТА, выпуск 10, 2002, с. 48-53.

86. Цыцаркин Ю.М., Скоз Е.Ю. Исследование и анализ предметной области «Управление проектом» программной инженерии, Вестник РГРТА, выпуск 12,2003, с. 60-67.

87. Цыцаркин Ю.М., Скоз Е.Ю. Разрешение локальной несогласованности элементов системной задачи «Управление проектом», Вестник РГРТА, выпуск 13,2003, с. 36-41.

88. Скоз Е.Ю. Исследование структурированных систем с поведением. Извещение о государственной регистрации разработки, предъявленной в отраслевой фонд алгоритмов и программ, номер регистрации: 50200401360 от 25.11.2004г.

89. Цыцаркин Ю.М., Скоз Е.Ю. Идентификация структурированных систем. Извещение о государственной регистрации разработки, предъявленной в отраслевой фонд алгоритмов и программ, номер регистрации: 50200401377 от 26.11.2004г.