автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Информационно-аналитическая поддержка задач охраны здоровья матери и ребенка на основе построения OLAP-приложений

На правах рукописи

Коробко Анна Владимировна

ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ ПОДДЕРЖКА ЗАДАЧ ОХРАНЫ ЗДОРОВЬЯ МАТЕРИ И РЕБЕНКА НА ОСНОВЕ ПОСТРОЕНИЯ ОЬАР-ПРИЛОЖЕНИЙ

Специальность 05.13.01 — Системный анализ, управление и обработка информации (экология)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск — 2006

Работа выполнена в Институте вычислительного моделирования СО РАН

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Ноженкова Людмила Федоровна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Охорзин Владимир Афанасьевич

кандидат технических наук Якимов Сергей Петрович

Ведущая организация:

Институт динамики систем и теории управления СО РАН (г. Иркутск)

Защита диссертации состоится 20 декабря 2006 г. в 14.00 на заседании диссертационного совета К 212.253.01 при Сибирском государственном технологическом университете по адресу: г. Красноярск, ул. Марковского, 57, корпус А, ауд. А102.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Сибирского государственного технологического университета.

Отзывы, заверенные печатью организации, просим присылать на адрес диссертационного совета: 660064, г. Красноярск, пр. Мира, 82,

СибГТУ.

Автореферат разослан «19» ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

Актуальность темы

Деятельность по охране материнства и детства представляет собой комплекс профилактических и коррекционных мероприятий, направленных на сохранение и укрепление репродуктивного здоровья населения с учетом влияния социальных, экономических и экологических факторов. Проблемы охраны здоровья матерей и детей во всем мире вызывают повышенный интерес, особенно в условиях снижения рождаемости. Показатели репродуктивного здоровья населения рассматриваются и как общие индикаторы эффективности работы структур здравоохранения, и как указатели направления движения по преодолению демографического кризиса.

Здоровье матери и ребенка в XX веке стало одним из приоритетных направлений развития общественного здравоохранения. Эффективность предпринимаемых мер, компенсирующих негативное влияние окружающей среды, может быть повышена за счет применения новых информационно-аналитических технологий анализа качества медицинской помощи и оценки влияния неблагоприятных экологических показателей на репродуктивное здоровье населения.

Накопленная теоретическая база (Кобринский Б.А., Чеченин Г.И., Эльянов М.М., Гасников В.К., Зелинская Д.И.) позволяет говорить о хорошей изученности проблемной области охраны здоровья матери и ребенка. Однако исследование медицинских информационных систем, действующих в области охраны материнства и детства, показало, что они не в полной мере обеспечивают мониторинг показателей состояния исследуемой отрасти, освещая лишь некоторые грани репродуктивного здравоохранения. Для решения задач комплексной оценки качества мероприятий по уходу за роженицами и новорожденными, комплексного анализа показателей детской и материнской смертности, прогнозирования темпов процесса депопуляции необходимы накопление и оперативная аналитическая обработка большого объема данных, имеющих многомерную структуру и сложные связи, что диктует необходимость разработки специального математического и программного обеспечения для информационно-аналитической поддержки этих задач.

Технология OLAP (Online Analytical Processing) позволяет обрабатывать многомерные данные в режиме реального времени, в том числе и медицинские. OLAP представляет собой современную технологию визуализации, трансформации и оперативного анализа данных. Однако универсальные OLAP-средства сложны для специалистов здравоохранения, поэтому необходима разработка специализированных OLAP-приложений с адаптированным интерфейсом, учитывающим функциональные требования информационно-аналитической поддержки мероприятий по оказанию

своевременной и адекватной медицинской помощи беременным женщинам, роженицам и детям. Для описания процессов расчета показателей охраны материнства и детства средствами специализированного приложения должны быть созданы необходимые OLAP-модели.

Построение целевых OLAP-приложений влечет необходимость разработки нового подхода к проектированию приложений, поскольку функциональность OLAP-приложения обеспечивается не только за счет возможностей программных компонент, но и за счет OLAP-моделей.

Цель диссертации

Целью диссертационной работы является разработка методического, алгоритмического и программного обеспечения для информационно-аналитической поддержки задач охраны материнства и детства путем построения специализированных приложений на основе универсального OLAP-ядра.

Задачи диссертационной работы

Основными задачами диссертационной работы являются:

— Исследование проблемы информационно-аналитической поддержки и повышения эффективности функционирования охраны материнства и детства путем анализа показателей здоровья и качества медицинского обслуживания детей и женщин фертильного возраста.

— Оценка применимости технологии OLAP к решению задач охраны материнства и детства для визуализации, трансформации и оперативного анализа данных.

— Исследование особенностей современных средств и методов проектирования с использованием покомпонентного подхода.

— Разработка метода построения специализированных приложений в среде проектирования пользовательского интерфейса для функционального OLAP-ядра.

— Построение специального программного обеспечения в виде информационно-аналитической системы «Охрана материнства и детства» на основе OLAP-компонентов в среде проектирования пользовательского интерфейса.

— Построение OLAP-моделей описания расчетов показателей здоровья и качества медицинского обслуживания детей и женщин фертильного возраста с применением OLAP-моделирования.

— Построение OLAP-моделей для анализа зависимости состояния здоровья населения от степени загрязнения окружающей среды.

Методы исследования

Методы исследования, применяемые в работе, основаны на методологии системного анализа, RAD, технологии структурного системного анализа и проектирования CASE (Computer Aided Software/System Engineering), теории реляционных баз данных, технологии оперативного анализа данных OLAP, методология композиционного проектирования.

Основная идея работы

Основная идея работы заключается в разработке метода построения специализированных информационно-аналитических систем, в том числе для решения задач охраны материнства и детства, на основе OLAP-технологии в среде проектирования пользовательского интерфейса.

В работе предложен формальный подход к описанию существующих OLAP-компонентов через входящие и исходящие информационные лотоки и способ их композиции, путем построения графа взаимосвязей с добавлением потоков управления на основе модели системных процессов исследуемой предметной области.

Предложенный композиционный метод построения пользовательских приложений позволяет усовершенствовать процесс разработки специализированных OLAP-приложений, которые осуществляют взаимодействие с пользователем и адаптируют инструменты аналитического ядра к особенностям задач конечного пользователя.

Созданная на основе предложенного методологического обеспечения информационно-аналитическая система «Охрана материнства и детства» позволяет выполнять OLAP-моделирование произвольных показателей репродуктивного здоровья населения и осуществлять их мониторинг с целью информационно-аналитической поддержки принятия управленческих решений в области охраны здоровья матери и ребенка.

Основные результаты, полученные в работе:

1. Предложен подход к решению задач охраны материнства и детства путем построения специализированного аналитического приложения в универсальной OLAP-системе.

2. Разработан алгоритм построения компонентной модели MALEVA для проектирования специализированных пользовательских OLAP-приложений на основе модели системных процессов предметной области.

3. Выполнено проектирование специализированного OLAP-приложения для информационно-аналитической поддержки задач охраны материнства и детства.

4. Создана оригинальная информационно-аналитическая OLAP-система «Охрана материнства и детства» для мониторинга

показателей здоровья и качества медицинского обслуживания матери и ребенка.

5. Средствами системы «Охрана материнства и детства» разработаны OLAP-модели для t всех основных разделов медицинских показателей — «Демография», «Заболеваемость», «Деятельность медицинских учреждений», «Ресурсы здравоохранения», в том числе и для показателей оценки степени влияния экологии на репродуктивное здоровье населения.

Научная новизна:

Предложен подход к информационно-аналитической поддержке задач охраны материнства и детства путем построения и применения специализированного OLAP-приложения, построенного в среде проектирования пользовательского интерфейса универсальной OLAP-системы. Функциональность OLAP-приложения обеспечивается не только за счет возможностей программных компонент, но и за счет OLAP-моделей.

Разработано алгоритмическое обеспечение для компонентного проектирования специализированных пользовательских OLAP-приложений путем построения композиционной модели MALEVA на базе готовых компонентов, исходя из модели системных процессов предметной области.

Построены OLAP-модели для расчета показателей демографии, заболеваемости, деятельности медицинских учреждений, ресурсов здравоохранения и оценки влияния степени загрязнения окружающей среды на репродуктивное здоровье.

Выдвигаются на защиту:

1. Подход к информационно-аналитической поддержке задач охраны материнства и детства путем построения специализированного аналитического OLAP-приложения в среде проектирования пользовательского интерфейса на основе универсального OLAP-ядра.

2. Алгоритм компонентного проектирования специализированных пользовательских OLAP-приложений путем построения композиционной модели MALEVA на базе готовых компонентов, исходя из модели системных процессов предметной области.

3. Информационно-аналитическая система "Охрана материнства и детства" для мониторинга состояния здоровья и качества медицинского обслуживания матери и ребенка с использованием среды проектирования пользовательского интерфейса на основе готовых компонентов.

4. Построенные средствами системы "Охрана материнства и детства" OLAP-модели показателей состояния репродуктивного здоровья населения Красноярского края, качества медицинского обслуживания, экологического состояния атмосферного воздуха и его влияния на заболеваемость подростков в ряде городов края.

Практическая значимость

Предложенный подход нацелен на повышение качества медицинского обслуживания матери и ребенка за счет применения эффективной технологии оперативного анализа данных для принятия управленческих решений.

Разработанный в работе метод позволяет усовершенствовать процесс проектирования целевого пользовательского интерфейса информационно-аналитической системы и архитектуры специализированных приложений, использующих готовые ОЬАР-компоненты, с учетом типичных сценариев работы пользователя и специфики автоматизируемой области.

Практическим результатом диссертационной работы является применение разработанных методов и алгоритмов проектирования специализированных приложений в среде построения пользовательского интерфейса на основе ОЬАР-компонент для создания информационно-аналитической системы поддержки деятельности по охране здоровья и управления качеством медицинского обслуживания детей и женщин фертильного периода «Охрана материнства и детства».

Результаты диссертационной работы и информационно-аналитическая система «Охрана материнства и детства» используются в работе агентства здравоохранения администрации Красноярского края, Красноярского краевого медицинского информационно-аналитического центра и Красноярского краевого фонда обязательного медицинского страхования.

Формализация задачи проектирования целевого интерфейса и архитектуры специализированных приложений позволяет использовать разработанное в диссертационной работе методическое обеспечение для создания информационно-аналитических систем и в других . областях управленческой деятельности.

Достоверность и обоснованность

Достоверность и обоснованность результатов диссертации подтверждаются:

1. Результатами системного анализа проблемы оперативной информационной поддержки задач в области охраны материнства и детства.

2. Изучением и анализом существующих методов проектирования пользовательского интерфейса и существующих программных разработок в сфере автоматизации процессов управления здравоохранением.

3. Результатами применения предложенных методов и алгоритмов для создания специализированных приложений на базе компонентов оперативной аналитической обработки данных.

4. Использованием для построения OLAP-моделей показателей репродуктивного здоровья населения реальных данных государственной медицинской статистики и результатов наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха в городах края главного управлением природных ресурсов и охраны окружающей среды МНР России по Красноярскому краю совместно с заинтересованными природоохранными организациями края.

Личный вклад автора

Основные результаты, представленные в работе, получены непосредственно автором.

Предложено формальное описание проблемы, методы и алгоритмы построения целевых пользовательских интерфейсов и архитектуры специализированных приложений на базе компонентов оперативной аналитической обработки данных. Информационно-аналитическая система мониторинга показателей состояния здоровья и качества медицинского обслуживания детей и женщин фертильного периода «Охрана материнства и детства» также является самостоятельной разработкой автора.

Система «Охрана материнства и детства» построена в среде проектирования пользовательских интерфейсов на основе готовых аналитических компонентов универсальной OLAP-системы «Аналитик». Система «Аналитик» разработана специалистами отдела прикладной информатики Института вычислительного моделирования СО РАН, при непосредственном участии автора.

Апробация работы

Основные результаты и отдельные положения работы докладывались на: научных семинарах и конференциях ИВМ СО РАН (2002-2005), XXXVI краевой научной студенческой конференции по математике Красноярского государственного университета, Всероссийской конференции "Информационно-аналитические системы и технологии в здравоохранении и обязательном медицинском страховании" (Красноярск, 2002, 2004), пятой Всероссийской научно-технической конференции «Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий» (Улан-Удэ, 2004), III Всесибирской конференции женщин-математиков им. С. Ковалевской (Красноярск, 2004), конференции молодых ученых Института вычислительного моделирования СО РАН (Красноярск, 2003-2005), девятой Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы информатизации региона» (Красноярск, 2005).

Разработанные подходы и информационно-аналитическая система «Охрана материнства и детства» демонстрировались на выставке «VI Московский международный салон инвестиций и инноваций — 2006».

Методические и практические результаты, полученные в работе, нашли применение при разработке системы «Анализ медико-демографических процессов» (Исаева О.С., Шалдыбина О.В.].

Система «Аналитик», разработанная при непосредственном участии автора, отмечена золотой медалью Всероссийского выставочного центра (Москва, 2004).

Публикации

По основным результатам диссертационной работы издано 9 публикаций, в том числе 1 статья в центральной печати (из списка ВАК), 1 свидетельство о государственной регистрации программного обеспечения.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 разделов, заключения, списка использованных источников. Основное содержание работы изложено на 153 страницах текста, содержит 42 рисунка, 1 таблицу. Список используемых источников включает 87 наименований.

Основное содержание работы

Во введении показана актуальность разработки методического обеспечения для проектирования аналитических приложений на базе готовых OLAP-компонентов для решения задач охраны материнства и детства. Выделены цели и задачи диссертационной работы, раскрыта научная новизна полученных результатов, практическая значимость и апробация представленного подхода. Также во введении сформулированы положения, выдвигаемые на защиту, определен непосредственный вклад автора в решаемые задачи.

В главе 1 выполнен обзор проблем охраны материнства и детства. Исследование проблемной области показало необходимость информационной поддержки организационной деятельности по охране здоровья матери и ребенка. Принятие адекватных управленческих решений зависит от своевременности анализа накопленных статистических данных, возможности выполнения аналитических экспериментов по исследованию нестандартных зависимостей и связей, доступности гибких инструментов для реализации новых алгоритмов вычисления показателей и обработки больших объемов информации.

Изучение медицинских информационных систем, действующих в области охраны материнства и детства, показало, что представленные программные продукты лишь в некоторой степени обеспечивают мониторинг показателей, позволяющих оценивать текущее положение дел в исследуемой отрасти. Каждое из рассмотренных программных средств (АРМ главного специалиста по акушерско-гинекологической службе, АРМ главного педиатра, программы учета и анализа детской инвалидности, экспертизы младенческой смертности — республика Удмуртия;

информационная система анализа показателей младенческой и перинатальной смертности, автоматизированный регистр детей-инвалидов"Дисарег", программа мониторинга врожденных пороков — г.Москва; программный комплекс "Материнство и детство", комплекс "Младенческая и детская смертность" - Казахстан; информационная система "\\1пГоМес1\Женская консультация" — г.Сургут; АИС "Охрана здоровья матери и ребенка", АИС "Социально-гигиенический мониторинг" - г. Новокузнецк и др.) освещает одну из граней репродуктивного здравоохранения.

Перечисленные системы были введены в эксплуатацию и функционируют на базе одного или нескольких медицинских учреждений, тогда как внедрение информационно-аналитической системы наиболее оправдано на уровне администрирования деятельности всей отрасли охраны материнства и детства. Системы представляют собой разрозненные инструменты аналитической обработки тех или иных показателей состояния здоровья детей, не позволяя проводить исследование показателей детского здоровья в зависимости от состояния здоровья матери и социально-экологических условий жизни, адекватно оценить состояние репродуктивного здоровья населения и эффективно повлиять на него. Кроме того, использование устаревшей среды разработки программного обеспечения исключает возможность проведения аналитического эксперимента и реализацию в системах новых показателей, отражающих современные методы оценки состояния здоровья без перепрограммирования.

В связи с этим возникла необходимость разработки нового подхода для решения задач охраны материнства и детства и пересмотра имеющегося арсенала программных систем. Разрабатываемый подход должен обеспечивать адекватную информационную поддержку процесса принятия управленческих решений в исследуемой области здравоохранения на современном уровне.

Использование технологии оперативного анализа данных — OLAP (On-Line Analytical Possessing) позволяет разработать гибкий инструмент создания и представления OLAP-моделей для расчета необходимого набора показателей, оперативной обработки больших массивов данных и формирования аналитических отчетов в области охраны материнства и детства. Актуальной задачей является не только реализация функционального наполнения системы, но и разработка такой архитектуры OLAP-приложения, которая реализовала бы упрощенный механизм анализа подготовленных данных непосредственно специалистом прикладной области и специализированного интерфейса просмотра данных.

Среда проектирования пользовательского интерфейса системы «Аналитик» является средством разработки специализированных аналитических приложений на основе уже готовых OLAP-компонентов. Создаваемые OLAP-приложения обладают функциональностью полноценной информационно-аналитической системы и в то же время целевым интерфейсом, отражающим потребности предметной области.

Построение приложений в среде проектирования пользовательского интерфейса OLAP-системы требует специфического подхода, использования техник системного анализа и формализации алгоритма разработки специализированных систем на основе готовых OLAP-компонентов.

Результаты анализа предметной области позволили обосновать необходимость решения в рамках диссертационной работы перечисленных выше задач.

В главе 2 представлено описание OLAP-технологии,, определены и формализованы основные термины OLAP, что позволило перейти к проектированию информационной системы с учетом явных и неявных требований выбранной технологии.

Системный анализ предметной области, проведенный в главе 1, позволил перейти к построению модели бизнес процессов предметной области. Путем декомпозиции процессов аналитической обработки данных были построены диаграммы потоков данных - модель бизнес процессов, наглядно иллюстрирующая необходимость изменения порядка предоставления информации конечному пользователю.

Модель бизнес процессов представлена следующими диаграммами потоков данных:

— контекстная диаграмма системы управления данными регионального уровня;

— декомпозиция процесса аналитической обработки данных;

— декомпозиция процесса формирования структуры витрины данных;

— декомпозиция процесса визуализации результатов аналитического запроса;

— декомпозиция процесса генерации аналитического отчета.

Представленные диаграммы, в особенности декомпозиция процесса

аналитической обработки (рис. 1), наглядно иллюстрируют организационную систему межведомственных запросов в агентстве здравоохранения, когда руководитель формулирует запрос и получает отчет в установленном виде от администратора с дополнительными временными затратами на подготовку.

Актуальной задачей является создание специализированного интерфейса просмотра данных и разработка такой архитектуры OLAP-

приложения, которая реализовала бы упрощенный механизм анализа подготовленных данных непосредственно специалистом прикладной области.

Отчет-

Требования к данным __ж.__

З.5.*

Генерация отчета

3.1

Формирование аналитического запроса

Представление данных

Выбранные данные -01АР-модель

З.4.1

Визуализация

Запрос

Структурированные требования

I Структура отчета

Тип визуализации-----

------Перечень объектов анализа---- ■

— Требования к витрине -

3.3

Формирование запроса г витрине

Запрос на дополнительную информацию

I 4т

Наполнение централизованного хранилища

3.2:1

Формирование структуры витрины

■Объекты анализа

Дополнительная информация

Б-З Источник

дополнительной

информации

Структура витрины

N

8-4

Витрина (как часть конфигурации)

Структура данных —

• Структурированные данные —

в-1

Централизованное хранилище данных

Рисунок 1 - Модель бизнес процессов аналитической обработки данных

Анализ задач информационной поддержки мероприятий по охране материнства и детства позволил сформулировать следующие требования к разрабатываемому программному обеспечению: возможность оперативной аналитической обработки больших массивов данных, необходимость представления результатов анализа в удобном для восприятия виде,

поддержка действий по расширению информационного поля системы для решения нестандартных задач анализа медицинских данных, устойчивость к изменению нормативной базы и методик расчета показателей, целевой интерфейс, адаптированный к задачам охраны материнства и детства с упрощенной реализацией методик расчета показателей, инструмент формирования оперативных аналитических отчетов. Эти требования могут быть реализованы не только за счет функциональности ОЬАР-ядра, но и за счет возможности построения ОЬАР-модедей.

Отчёт-

Генерация отчета*

-----Структура отчета - -

------Тип визуализации |

-Представление данных

3.4

Требования к структуре данных

Формирование запроса на подготовку витрины

3.1

Визуализация*

3.3

Выбранные Данные О Ц\Р-модель —

Структурированные требования I ▼ !

Состав информации

и

Витрина (как часть хранилища)

Методика расчета в формульном виде

Структура витрины _]__

- - Требования к витрине -

Т .

Запрос на дополнительную информацию

I ▼

Формирование структуры витрины:

3.2

Данные

I

Наполнение централизованного хранилища

Централизованное хранилище данных_

■ Структурированные данные

т

■Дополнительная информация

Источник дополнительной информации__

Рисунок 2 - Модель системных процессов аналитической обработки данных

Реинженирингу подвергся процесс аналитической обработки данных, представленный в модели бизнес процессов на рисунке 1. На основе выявленных недостатков текущей организации доступа к данным предложена архитектура системы информационной поддержки мероприятий по охране материнства и детства в виде модели системных процессов, согласно методологии DATARUN. В разрабатываемой системе аналитическая обработка информации должна происходить, как показано на рисунке 2.

Главное отличие диаграммы «Аналитическая обработка данных в системе охраны материнства и детства» от аналогичной диаграммы, моделирующей бизнес процессы, заключается в передаче функций управления процессами визуализации формирования отчета непосредственно руководителю. Администратор по-прежнему должен в соответствии с полученным запросом на подготовку информации сформировать структуру данных и объекты анализа. Деятельность администратора по выбору типа визуализации и создания отчета установленного вида становится опциональной. За счет этого руководитель играет главную роль в процессе финальной визуализации необходимых данных.

Построенная модель системных процессов позволила сформировать функциональные требования к разрабатываемой системе. Для построения специализированного OLAP-приложения предложено использовать готовые OLAP-компоненты среды проектирования пользовательских приложений универсальной системы «Аналитик». Для проектирования системы информационной поддержки задач охраны материнства и детства предлагается применить нотацию модели MALEVA (Philippe Aniorte, 2001). OLAP-компоненты описываются через входящие и исходящие информационные и управляющие потоки.

Предложен алгоритм построения компонентной модели MALEVA на основе введенных критериев релевантности компонентов, удовлетворения функциональным требованиям и отождествления компонентов при формировании графа взаимодействий.

В алгоритме можно выделить 3 основных функциональных этапа:

1. Составление пар релевантных компонентов;

2. Проверка на соответствие введенным функциональным требованиям;

3. Формирование множества вершин и ребер графа взаимодействия компонентов, путем отождествления компонентов (рисунок 3).

Рисунок 3. - Фрагмент алгоритма построения компонентной модели MALEVA. Построение графа взаимодействий H=<V, L>.

На рисунке 3 использованы следующие обозначения: V={ и,} - множество вершин, L~{( и„ Uj)\ где ( и ¡, v) eV2} - множество ребер, E={e¡} -множество пар релевантных компонентов, A¡(ej) — i-ый компоненту'-той пары.

В соответствии с описанным алгоритмом и функциональными требованиями построена компонентная модель системы информационной поддержки задач по охране материнства и детства, которая может быть реализована в среде проектирования пользовательского интерфейса универсальной системы «Аналитик».

Главное окно системы

ТМБТооШаг

и

Кросс-табл гща

Диаграмма

Рисунок 4 — Фрагмент графа взаимосвязей компонентов системы информационной поддержки задач охраны материнства и детства С— • -*»- —управляющий поток,-— информационный поток)

. Фрагмент графа (рисунок 4) иллюстрирует порядок взаимодействия ОЬАР-компонентов, где компонент типа ТРогш (форма) инициирует создание компонентов ТТооШаг (панель кнопок), Тишуегееэ (список доступных витрин конфигурации), ТитуегБеТгее (дерево витрин). В свою очередь компонент типа Тишуегееэ передает компоненту ТишуегзеТгее необходимый список витрин {V}. Компонент ТТооШаг при определенных заранее условиях инициирует создание компонентов типа ТРопп, отвечающих за создание компонентов представления и настройки отображения гиперкуба О в виде кросс-таблицы (ТМОТооЮаг, ТищуегБеСгоззТаЬ) и диаграммы (ТМОС1ш1:Соттапс1ег, ТМБСЬаЛТооШаг, ТишуегзеСгоззСИаг!:). Между компонентом ТМБТооШаг и ТитуегБеСгозБТаЬ определен информационный поток, определяющий операции над гиперкубом в в виде кросс-таблицы — ук, а между компонентами ТМЕ)СЬаПСоттапс1ег и ТМОСЬаг1Тоо1Ваг происходит передача Уъ,Уъ - операций над гиперкубом в виде диаграммы.

В главе 3 дано общее описание, функциональное назначение, описание логической структуры ОЬАР-системы «Охрана материнства и детства», разработанной автором в ходе выполнения представленной диссертационной работы.

Главное окно системы Кросс-таблица

Рисунок 5 — Основные функциональные блоки системы «Охрана материнства и детства»

Система «Охрана материнства и детства» построена на основе разработанной модели системных процессов и построенной компонентной модели. Система предназначена для создания, мониторинга и оперативной аналитической и статистической обработки показателей репродуктивного здоровья населения с целью информационной поддержки принятия управленческих решений в области охраны здоровья матери и ребенка.

Исполняемым файлом является конфигурация с расширением .апк, которая инициирует запуск инструментальной среды «Аналитик» и интерпретируется ею в соответствии с внутренними правилами работы пользовательских приложений.

Информационно-аналитическая система «Охрана материнства и детства» представляет собой приложение, которое позволяет осуществлять доступ к централизованному хранилищу данных здравоохранения, производить выборку подмножества интересующих данных, анализировать

их и просматривать результаты анализа в виде кросс-таблицы, кросс-диаграммы, картограммы, генерировать отчеты по заданному шаблону. Приложение состоит из шести функциональных блоков: главное окно системы, кросс-таблица, диаграмма, картограмма, анализ, отчет (рисунок 5).

Также в главе подробно описаны возможности основных подсистем: управление витринами данных, кросс-таблица, диаграмма, картограмма, блок статистической обработки данных и средство генерации оперативных отчетов.

В главе 4 представлены ОЬАР-модели, построенные средствами системы «Охрана материнства и детства». Приведены результаты аналитической обработки показателей государственной статистической отчетности, относящихся к различным тематическим разделам системы, и показателя, позволяющего оценить степень влияния экологии края на здоровье подростков. Подробно рассмотрены этапы создания моделей:

— определение множества исходных данных и построение витрины данных;

- постановка задачи и описание алгоритма расчета необходимых данных в формульном виде;

- построение витрины данных (определение исходных данных, создание необходимого набора аналитических объектов и представление алгоритма расчета сложных показателей на языке системы);

— представление данных в одном из видов визуализации — в виде таблицы, кросс-таблицы, кросс-диаграммы, картограммы.

Проиллюстрирована возможность автоматического построения витрины с помощью редактора формул, путем описания формул расчета показателя, соотнесения используемых обозначений с реальными полями таблиц источника данных и определения разрезов для просмотра результатов.

В работе представлен процесс создания и результаты аналитической обработки следующих моделей:

- рождаемость в Красноярском крае в разрезе территорий;

структура прерывания беременности в разрезе возрастных групп в городе Красноярске; . — показатель перинатальной смертности в территориях Красноярского края - индикаторная экологическая патология (отражает высокую степень зависимости состояния здоровья от загрязнения окружающей среды);

- показатели коечного фонда и его использования для коек детской специализации Красноярского края;

- показатели заболеваемости подростков отдельными болезнями органов дыхания и интегральный индекс загрязнения воздуха с коэффициентами корреляции.

На основе данных о загрязнении атмосферного воздуха в ряде городов края и данных медицинской статистики о заболеваемости болезнями органов дыхания, барьерных по отношению в окружающей среде, по отдельным нозологиям у подростков построена схема данных, определены объекты анализа, выбранные показатели представлены в виде таблицы и рассчитан коэффициент корреляции заболеваемости подростков отдельными болезнями с интегральным индексом загрязнения окружающей среды (рисунок 6).

• I Го» ¡- - Итехс ActM^_no Брсгеиг г vi, мгрюномяTúдросгки f чю»(4всиш^_

__0» ....... | .____подростки

12003 ¡ __ 32.77; __ t5.63 _ 6.02! '2003 *"i ~~ 8.771 ~ ___ 6.43 0.46!

^2003 ___ 1* ~ U36 2.84

' Территория.

Горад Норильск _ Гороо Лесосибмрск

Гороа Красноярск

512 2.7$ 2.14

Хронимсшвбаяюш:

минаап«« » ? твномосв,.поиростки •

_ .;__~ 9.19

_~ _"4.36

""" 23.56

.ХоонмшашЛ ■■••. ♦•рии-нт^повроспи» »и

__1.зе!

' " ~14в9

вниввШви 0.853817861506353 0.973207824681899 0J18246491937979 <1.132930162327539 •0.11317782222675

Астма_подросгхи ; . >ч. • •••.-•

Бронхит хронический пааросткм í ■ ■■'.,■■

П)ЮД■ 10НИЯ_ЛОДРОСТТЛ . ■ V -

Хронические боле»« минаалин и аоеноиное подростки

Хрсммекий Фармнгмт.пооростки

Рисунок 6 - Коэффициент корреляции заболеваемости подростков с интегральным индексом загрязнения окружающей среды

В заключении представлены следующие научные результаты:

1. Предложен подход к решению задач охраны материнства и детства основанный на построении специализированного аналитического приложения в универсальной OLAP-системе.

2. Разработан алгоритм проектирования специализированных пользовательских приложения на базе OLAP-компонентов на основе метода MALEVA.

3. Выполнено проектирование пользовательского интерфейса и архитектуры специализированных пользовательских приложений на основе готовых OLAP-компонентов.

4. Создана оригинальная специализированная OLAP-система для мониторинга показателей здоровья и качества медицинского обслуживания матери и ребенка.

5. Построены средствами системы «Охрана материнства и детства» OLAP-модели для расчета демографических показателей, показателей заболеваемости, деятельности медицинских учреждений, ресурсов здравоохранения и оценки влияния экологии в ряде городов Красноярского края на заболеваемость подростками болезнями органов дыхания.

Применение разработанной системы «Охрана материнства и детства» позволило решить следующие важные прикладные задачи автоматизируемой отрасли: оперативный мониторинг показателей репродуктивного здоровья населения и оценку эффективности проводимых мероприятий по охране материнства и детства.

Решение этих задач, а также создание новых показателей, в соответствии с изменяющейся нормативной правовой базой и современными методиками оценки деятельности здравоохранения, стали возможными благодаря средствам построения OLAP-моделей специализированного приложения.

Результаты диссертационной работы и информационно-аналитическая система «Охрана материнства и детства» используются в работе Красноярского краевого медицинского информационно-аналитического центра. Внедрение результатов диссертационной работы подтверждено актом. "

Дальнейшее развитие и применение методического обеспечения и подходов, предложенных в работе, представляется перспективным, так как они могут использоваться при разработке специализированных аналитических систем на базе готовых компонентов для решения задач информационной поддержки управленческой деятельности во многих областях. Например, в сфере управления социально-экономическим развитием региона, для комплексной оценки экологического состояния территорий.

Основные результаты исследований по теме диссертационной работы представлены в следующих работах:

1. Горохова (Коробко), A.B. Методы и средства создания аналитических отчетов в системе «Аналитик» / A.B. Горохова (Коробко), С.Н. Кочетков, М.И. Никитина // Вестник Красноярского государственного университета. — 2004, № 3. — С. 16-18.

2. Ноженкова, Л.Ф. Аналитическая OLAP-система («Аналитик») / Л.Ф. Ноженкова, М.И. Никитина, П.П. Ишенин, С.Н. Кочетков, A.B. Коробко // Свидетельство об официальной регистрации в Реестре программ для ЭВМ № 2005611691 от 11 июля 2005 года // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знака. — 2005.

3. Виноградов, К.А. Автоматизированная поддержка формирования тарифов на стоимость медицинских услуг / К.А. Виноградов, A.B. Горохова (Коробко), С.Н. Кочетков, Л.Ф. Ноженкова // Информационно-аналитические системы и технологии в здравоохранении и обязательном медицинском страховании. Труды всероссийской конференции. -Красноярск: КМИАЦ, 2004. - С. 290-297.

4. Виноградов, К.А. Построение информационно-аналитической системы «Охрана материнства и детства» на базе OLAP-компонентов /К.А. Виноградов, A.B. Коробко // Материалы девятой Всероссийской научно-практической конференции ПИР-2005. В 2-х т. - Т.2. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005.-С. 55-61.

5. Горохова (Коробко), A.B. Реализация схемы расчета тарифов на стоимость медицинских услуг /A.B. Горохова (Коробко), С.Н. Кочетков // Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий. Материалы пятой Всероссийской научно-технической конференции. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2004. - С. 259 - 263.

6. Горохова (Коробко), А.В OLAP-средства системы «Аналитик»/А.В. Горохова (Коробко), П.П. Ишенин, М.И. Никитина // Труды Всероссийской конференции "Информационно-аналитические системы и технологии в здравоохранении и ОМС". - Красноярск: КМИАЦ, 2002. - С.220-228.

7. Горохова (Коробко), A.B. Использование OLAP-технологий при формировании оперативных отчетов /A.B. Горохова (Коробко), С.Н. Кочетков // Тезисы III Всесибирской конференции женщин-математиков им. С. Ковалевской. - Красноярск: ПФК «ТОРРА», 2004. - С. 144-145.

8. Горохова (Коробко), A.B. Проектирование системы расчета тарифов на медицинские услуги /A.B. Горохова (Коробко), С.Н. Кочетков // Материалы Конференции молодых ученых Института вычислительного моделирования СО РАН. - Красноярск: ИВМ СО РАН, 2004. - С. 14 - 18.

9. Коробко A.B. Задачи построения специализированных приложений на основе OLAP-инструментов // Материалы конференции молодых ученых Института вычислительного моделирования СО РАН. — Красноярск: ИВМ СО РАН, 2005. - С. 54-57.

Соискатель:

Коробко Анна Владимировна

Информационно-аналитическая поддержка задач охраны матери и ребенка на основе построения ОЬАР-приложений

Автореферат диссертации

Подписано в печать 14.11.2006 г. Формат 60x84/16 Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз.

Отпечатано на ризографе ИВМ СО РАН 660036, Красноярск, Академгородок, 50, стр. 44

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Проблемы и технологии информационной поддержки шдач охраны материнства и детства.

1.1.Проблемы охраны здоровья Mai ери и ребенка.

1.2.3адачи мониторинга показателей здоровья матери и ребенка.

1.3.0бзор средств автоматизации задач охраны материнства и детства. 29 1.4.Технологии разработки приложений для задач здравоохранения.

1.5.Задачи диссертационной рабош.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Методические и алгоритмические среда ва носiроения специализированных пользовательских OLAP-приложений.

2.1. Основные понятия и определения OLAP-технологии.

2.2. Универсальная OLAP-система «Аналитик».

2.3. Методы проектирования информационных систем.

2.4. Модель бизнес процессов информационой поддержки задач охраны материнства и детства с применением ОЬАР-техноло1 ии.

2.5. Модель системных процессов информационной поддержки задач охраны материнства и детства с применением OLAP-технологии.

2.6. Нотация и алгоритм композиционного проектирования информационных систем путем построения модели MALEVA.

2.7. Проектирование OLAP-приложения для информационной поддержки задач охраны материнства и детства путем построения модели MALEVA.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Информационно-аналитическая система «Охрана ма1еринства и детства».

3.1. Описание системы.

3.2. Структура системы «Охрана материнства и детства».

3.3. Со*дание и редактирование OLAP-моделей.

3.3.1. Подготовка и использование витрины данных

3.3.2. Создание новой OLAP-модели.

3.4. Кросс-таблица как основной инструмент оперативно1 о анализа.

3.5. Графическое представление данных.

3.6. Статистический анализ данных.

3.7. Формирование отчетов.

Выводы к главе 3.

Глава 4. OLAP-модели системы «Охрана материнства и деютва».

4.1. Состав OLAP-моделей системы.

4.2. OLAP-модель расчета показателя рождаемости.

4.3. OLAP-модель расчета показателя фертильности.

4.4. OLAP-модель для оценки дея1ельности медицинских учреждений по паказателю «Перинатальная смертность».

4.5. Характеристики коечного фонда.

4.6. Оценка влияния экологии края на показа гели здоровья населения.

Выводы к главе 4.

Актуальное i ь темы

Деятельность по охране материна ва и детава иредаавляег собой комплекс профилактических и коррекционных мероприятий, направленных на сохранение и укрепление репродуктивного здоровья населения, с учетом влияния социальных, экономических и экологических факторов. Проблемы охраны здоровья матерей и детей во всем мире вызывают повышенный интерес, особенно в условиях снижения рождаемости и, как следствие, процесса депопуляции. Показатели репродуктивного здоровья населения рассматриваются не только как общие индикаторы эффективности работы структур здравоохранения, но и как указа1ели направления движения по преодолению демографического кризиса [27].

Здоровье матери и ребенка в XX веке ciало одним из приоритетных направлений развития общественного здравоохранения.

Эффективность предпринимаемых мер, компенсирующих негативное влияние окружающей среды, может быть повышена за счет применения новых информационно-аналитических технологий анализа качества медицинской помощи и оценки влияния неблагоприятных экологических показателей на репродуктивное здоровье населения.

Накопленная теоретическая база (Кобринский Б.А., Чеченин Г.И., Эльянов М.М., Гасников В.К., Зелинская Д.И.) [40,69,72,15,34] позволяет говорить о хорошей изученности проблемной области охраны здоровья матери и ребенка. Однако исследование медицинских информационных систем, действующих в области охраны материнства и детства, показало, что они не в полной мере обеспечивают мониторинг показателей состояния исследуемой отрасти. Каждое из рассмотренных программных средств освещает одну из граней репродуктивного здравоохранения. Большинство изученных систем не удовлетворяют требованиям комплексной оценки качества мероприятий по уходу за роженицами и новорожденными, комплексного анализа покаютелей дегской и материнской смершос1и. Для решения э I их задач необходимы накопление и оперативная апали1ическая обработка большого объема данных, имеющих многомерную структуру и сложные связи, что диктует необходимость разработки специального математического и программного обеспечения для информационно-аналитической поддержки этих задач.

Технология OLAP (Online Analytical Processing) позволяет обрабатывать многомерные данные в режиме реального времени [76], существуюi примеры ее успешною применения в здравоохранении [25]. OLAP представляет собой современную технологию визуализации, трансформации и оперативного анализа данных. Однако универсальные OLAP-средсгва [37] сложны для специалистов здравоохранения, поэтому необходима разработка специализированных OLAP-приложепий с адашированным ишерфейсом, учитывающим функциональные требования для информационной поддержки мероприятий по оказанию своевременной и адекватной медицинской помощи беременным женщинам, роженицам и детям. Для описания процессов расчета показателей охраны материнства и детства средствами специализированного приложения должны быть созданы необходимые OLAP-модели.

Система здравоохранения является наиболее информационно емкой отраслью, существующие информационно-аналитические системы осуществляют - поддержку формирования периодичной статистической и оперативной отчетности, планирования объемов оказания медицинской помощи населению, расчета стоимости медицинских услуг, мониторинга показателей здоровья матери и ребенка [52]. Задача охраны материнсгва и детства характеризуется собственным набором необходимых функций, массивом данных и специализированной терминологией. Использование универсальной системы сопряжено с неудобствами узконаправленного 5 специалиста при работе с приложением и снижением производи 1ельноа и. Эффективность работы с информационно-аналитической системой во многом определяется качеством дизайна и архитектурой приложения, поэтому актуальной является задача разработки метода проектирования и создания специализированного приложения для решения задач охраны материнства и детства на основе OLAP-технологии со специализированным интерфейсом.

Построение целевых OLAP-приложений влечет необходимое ib разработки нового подхода к проектированию приложений, поскольку функциональность OLAP-приложения обеспечивается не только за счет возможностей программных компонент, но и за счет OLAP-моделей.

Цель диссер [ации

Целью диссертационной работы является разработка методическою, алгоритмического и программною обеспечения для информационно-аналитической поддержки задач охраны материнства и детства путем построения специализированных приложений на основе универсальною OLAP-ядра.

Задачи диссертационной работы

Основными задачами диссертационной работы являются:

- Исследование проблемы информационно-аналитической поддержки и повышения эффективности функционирования охраны материнства и детства путем анализа показателей здоровья и качества медицинского обслуживания детей и женщин фертильною возраста.

- Оценка применимости технологии OLAP к решению задач охраны материнства и детства для визуализации, трансформации и оперативного анализа данных.

- Исследование особенностей современных средств и методов проектирования с использованием покомпонентного подхода.

- Разработка метода построения специализированных приложений в среде проектирования пользовательскою интерфейса для функционального OLAP-ядра.

- Построение специального программного обеспечения в виде информационно-аналитической системы «Охрана материнства и детства» на основе OLAP-компонентов в среде проектирования пользовательского интерфейса.

- Построение OLAP-моделей описания расчетов показателей здоровья и качества медицинского обслуживания детей и женщин фертильного возраста с применением OLAP-моделирования.

- Построение OLAP-моделей для анализа зависимости состояния здоровья населения от степени загрязнения окружающей среды.

Методы исследований

Методы исследований, применяемые в работе, основаны на методологии системного анализа, RAD, технологии структурною системного анализа и проектирования CASE (Computer Aided Software/System Engineering), теории реляционных баз данных, технологии оперативного анализа данных OLAP, методология композиционного проектирования.

Основная идея работы

Основная идея рабо ты заключается в разработке метода проектирования и построения специализированных информационно-аналитических систем, в том числе для решения задач охраны материнства и детства, на основе OLAP-технологии в среде проектирования пользовательского интерфейса.

В работе предложен формальный подход к описанию существующих OLAP-компонентов через входящие и исходящие информационные потоки и способ их композиции, путем построения графа взаимосвязей с добавлением потоков управления на основе модели системных процессов исследуемой предметной области.

Предложенный композиционный метод построения пользова1ельских приложений позволяет усовершенствовать процесс разработки специализированных OLAP-приложений, коюрые осуществляют взаимодействие с пользователем и адаптируют инструменты аналитического ядра к особенностям задач конечно! о пользователя.

Созданная на основе предложенного методоло[ического обеспечения информационно-аналитическая система «Охрана материнства и детства» позволяет выполнять OLAP-моделирование произвольных показателей репродуктивного здоровья населения и осуществлять их мониторинг с целыо информационной поддержки принятия управленческих решений в области охраны здоровья матери и ребенка.

Основные резулыа1ы, полученные в работе:

1. Предложен подход к решению задач охраны материнства и дета на путем построения специализированного аналитического приложения в универсальной OLAP-системе.

2. Разработан алгоритм построения компонентной модели MALEVA для проектирования специализированных пользовательских OLAP-приложений на основе модели системных процессов предметной области.

3. Выполнено проектирование специализированною OLAP-приложения для информационно-аналитической поддержки задач охраны материнства и детства.

4. Создана оригинальная информационно-аналитическая OLAP-сисгема «Охрана материнства и детства» для мониторинга показателей здоровья и качества медицинского обслуживания матери и ребенка.

5. Средствами системы «Охрана материнства и детства» разработаны OLAP-модели для всех основных разделов медицииских показателей - «Демография», «Заболеваемость», «Деятельность медицинских учреждений», «Ресурсы здравоохранения», в том числе и для показателей оценки степени влияния экологии на репродуктивное здоровье населения.

Научная новизна

Предложен подход к информационно-аналитической поддержке задач охраны материнства и детства путем построения и применения специализированного OLAP-приложения, построенного в среде проектирования пользовательского интерфейса универсальной OLAP-системы. Функциональность OLAP-приложения обеспечивается не только за счет возможностей программных компонент, но и за счет OLAP-моделей.

Разработано алгоритмическое обеспечение для компонент нот о проектирования специализированных пользовательских OLAP-приложений путем построения композиционной модели MALEVA на базе готовых компонентов, исходя из модели системных процессов предметной области.

Построены OLAP-модели для расчета показателей демографии, заболеваемости, деятельности медицинских учреждений, ресурсов здравоохранения и оценки влияния степени загрязнения окружающей среды на репродуктивное здоровье.

Положения, выдвигаемые на защиту

1. Подход к информационно-аналитической поддержке задач охраны материнства и детства путем построения специализированного аналитического OLAP-приложения в среде проектирования пользовательского интерфейса на основе универсального OLAP-ядра. 9

2. Алгоритм компонентного проектирования специализированных пользовательских OLAP-приложений путем построения композиционной модели MALEVA на базе готовых компонентов, исходя из модели системных процессов предметной области.

3. Информационно-аналитическая система "Охрана материна ва и детства" для мониторинга состояния здоровья и качества медицинского обслуживания матери и ребенка с использованием среды проектирования пользовательского интерфейса на основе готовых компонентов.

4. Построенные средствами системы "Охрана материнства и детства" OLАР-модели показателей состояния репродуктивного здоровья населения Красноярского края, качества медицинского обслуживания, эколо!ического состояния атмосферного воздуха и его влияния на заболеваемость подростков в ряде городов края.

Практическая значимость

Предложенный подход нацелен на повышение качества медицинского обслуживания матери и ребенка за счет применения эффективной технологии оперативного анализа данных для принятия управленческих решений.

Разработанный в работе метод позволяет усовершенствовать процесс проектирования целевого пользовательского интерфейса информационно-аналитической системы и архитектуры специализированных приложений, использующих готовые OLAP-компоненты, путем изучения типичных сценариев работы пользователя и специфики автоматизируемой области.

Практическим результатом диссертационной работы является применение разработанных методов и алгоритмов проектирования специализированных приложений в среде построения пользовательского интерфейса на основе OLAP-компонент для создания информационно-аналитической системы поддержки деятельности по охране здоровья и управления качеством медицинского обслуживания детей и женщин фертильного периода «Охрана материнства и детства».

Результаты диссертационной работы и информационно-аналитическая система «Охрана материнства и детства» используются в работе Красноярского краевою медицинского информационно-аналитического центра (приложение 1).

Формализация задачи проектирования целевого интерфейса и архитектуры специализированных приложений позволяет использовать разработанное в диссертационной работе методическое обеспечение для создания информационно-аналитических систем и в других областях управленческой деятельности.

Досюверность и обоснованность

Достоверность и обоснованность результатов диссертации подтверждаются:

1. Результатами системного анализа проблемы оперативной информационной поддержки задач в области охраны материнства и детства.

2. Изучением и анализом существующих методов проектирования пользовательского интерфейса и существующих программных разработок в сфере автоматизации процессов управления здравоохранением.

3. Результатами применения предложенных методов и алгоритмов для создания специализированных приложений на базе компонентов оперативной аналитической обработки данных.

4. Использованием для построения OLAP-моделей показателей репродуктивного здоровья населения реальных данных государственной медицинской статистики и результатов наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха в ряде городов края главным управлением природных ресурсов и охраны окружающей среды MI IP России по Красноярскому краю совместно с заинтересованными природоохранными организациями края.

Личный вклад автора

Основные результаты, представленные в работе, получены непосредственно автором.

Предложено формальное описание проблемы и методы и алгоритмы построения целевых пользовательских интерфейсов и архитек1уры специализированных приложений на базе компонентов оперативной аналитической обработки данных. Информационно-аналитическая сиаема мониторинга показателей состояния здоровья и качества медицинского обслуживания детей и женщин фертильпою периода «Охрана материнства и детства» также является самостоятельной разработкой авюра.

Система «Охрана ма1еринства и детства» построена в среде проектирования пользовательских интерфейсов на основе готовых аналитических компонентов универсальной OLAP-системы «Аналитик». Система «Аналитик» разработана специалистами отдела прикладной информатики Института вычислительного моделирования СО РАН, при непосредственном участии автора.

Апробация работы

Основные результаты и отдельные положения работы докладывались на: научных семинарах и конференциях ИВМ СО РАН (2002-2005), XXXVI краевой научной студенческой конференции по математике Красноярского государственного университета, Всероссийской конференции

Информационно-аналитические системы и технологии в здравоохранении и обязательном медицинском страховании" (Красноярск, 2002), пятой

Всероссийской научно-технической конференции «Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий» (Улан

12

Удэ, 2004), Всероссийской конференции «Информационно-аналитические системы и технологии в здравоохранении и обязательном медицинском страховании» (Красноярск, 2004), III Всесибирской конференции женщин-математиков им. С. Ковалевской (Красноярск, 2004), конференции молодых ученых Института вычислительного моделирования СО РАН (Красноярск, 2003-2005), девятой Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы информатизации региона» (Красноярск, 2005).

Разработанные подходы и информационно-аналитическая система «Охрана материнства и детства» демонстрировались на выставке «VI Московский международный салон инвестиций и инноваций - 2006».

Методические и практические результаты, полученные в работе, нашли применение при разработке системы «Анализ медико-демографических процессов» [35].

Система «Аналитик», разработанная при непосредственном участии автора, отмечена золотой медалью Всероссийского выставочного центра (Москва, 2004).

Публикации

По основным результатам диссертационной работы издано 9 публикаций, в том числе 1 статья в центральной печати, а также получено 1 свидетельство о государственной регистрации программного обеспечения (приложение 2).

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 разделов, заключения, списка использованных источников. Основное содержание работы изложено на 153 страницах текста, содержит 42 рисунков, 1 таблицу. Список используемых источников включает 87 наименования.

ВЫВОДЫ к главе 4

В главе 4 проиллюстрированы функциональные возможности построения OLAP-моделей средавами сиаемы «Охрана маюринава и детства» и описаны этапы их создания. Приведен перечень основных тематических разделов системе и ноароенные в ходе выполнения pa6oibi OLAP-модели показателей медицинской статистики, относящейся к области охраны материнства и дасгва.

Приведены результаты аналитической обработки ряда показателей государственной статистической отчетности, оiносящихся к различным тематическим разделам системы, и показателя, позволяющего оценить степень влияния экологии края на здоровье подростков. Подробно рассмотрены этапы создания выбранных показателей: определение множеава исходных данных и построение вигрины данных.

Предаавлены способы построения и визуализации полученных результатов анализа в виде OLAP-моделей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе диссертационного исследования автором получены следующие результаты:

1. Сформулированы основные проблем анализа пока кнелей здоровья и качества медицинскою обслуживания дегей и женщин фершльного возраста.

2. Показана целесообразность применения 1ехполо1ии OLAP к решению задач информационной поддержки мероприятий по охране материнства и деiсiва.

3. Выполнен обзор современных средств и методов проектирования с использованием покомпонентно подхода.

4. Предложен подход к решению задач охраны материнства и детава основанный на построении специализированного аналитического приложения в универсальной OLAP-сиаеме.

5. Разрабо1ан алгоритм проектирования специализированных пользовательских приложения на базе OLAP-компонептов на основе метода MALEVA.

6. Выполнено проектирование пользовательскою интерфейса и архитектуры специализированных пользовательских приложений на основе готовых OLAP-компонентов с применением формализованного метод MALEVA.

7. Создана оригинальная специализированная OLAP-система для мониторинга показателей здоровья и качества медицинскою обслуживания матери и ребенка.

Практическими результатами являются: построение средствами системы «Охраны материнства и детства» OLAP-моделей для расчета демографических показателей, показателей заболеваемости, деятельноеiи медицинских учреждений, ресурсов здравоохранения и оценки влияния экологии в ряде городов Красноярского края на заболеваемость подростков болезнями органов дыхания.

Применение разрабоганной системы «Охрана магеринства и детава» позволило решить следующие важные прикладные задачи автоматизируемой отрасли:

- оперативный мониторинг показателей ренродуктзнот здоровья населения в сиаеме со специализированным целевым интерфейсом и архитектурой;

- анализ эффективности мероприятий по охране материнства и детства;

- создание новых показателей, в связи с изменяющейся нормативной правовой базой и современными меюдиками оценки деятельности здравоохранения;

- формирование оперативных аналитических отчетов о деятельности учреждений здравоохранения.

Решение этих задач во многом аало возможным благодаря средствам построения OLAP-моделей специализированною приложения.

Результаты диссертационной рабоп,! и информационно-аналитическая сиаема «Охрана материнства и детства» использук)1ся в pa6oie Красноярского краевого медицинскою информационно-аналитического центра. Внедрение результатов диссертационной рабогы подтверждено актом (приложение 1).

Дальнейшее развитие и применение методического обеспечения и подходов, предложенных в работе, представляется перспективным для разработки специализированных OLAP-сисгем для решения задач информационной поддержки управленческой деятельности во многих других областях. Например, в сфере управления социально-экономическим развитием региона, для комплексной оценки экологического состояния территорий и др.

1. Ассоциация Развития Медицинских Информационных Технологий. -(http //armit.m/).

2. Альнерович, М. Введение в OLAP и мнотмерные базы данных / М Альперович // PC Week. 1999. - №3. - С. 84-91.

3. Анализ медицинских данных государственною статистического наблюдения. Издание 2-ое дополненное и исправленное / В.М.Дорофеев и др. СПб.: Издательство Медицинская пресса, 2003. - 176 с.

4. Брюхов, Д.О. Конструирование информационных еиаем на основе ингероперабельных сред информационных ресурсов: авюрефера1 диссертации кандидата технических наук / Д.О. Брюхов. Москва: ИПИ РАН, 2003.-21с.

5. Вайнштейн, Ю.В. Разработка меюдов носiроения комплексов многомерных моделей для задач здравоохранения на базе OLAP-тсхпологии: автореф. дисс. канд. технических наук: 05.13.01. / Ю.В. Вайнштейн. -Красноярск: Изд-во ИВМ СО РАН, 2004. 24 с.

6. Виноградов, К.А. Информационные rexnojioi ии в управлении региональным здравоохранением / К.А. Виноградов, L.H. Корчагин, М.И. Никитина, Л.Ф. Ноженкова. Красноярск: КМИАЦ, 2004. - 312 с.

7. Висков, А.В. Средс1ва описания мноюмерных моделей данных / А.В. Висков, М.Б. Фомин // Вес шик РУДП. Серия Прикладная и компьютерная математика. В 2-х i.T.2,№1. 2003 -С. 128-139.

8. Гасников, В.К. Комплексное использование комнькмерпых технологий в системе охраны здоровья детей на региональном уровне / В.К. Гасников, Э.И. Тыцкая, В.Н. Савельев, T.JI. Чертова, JI.H. Обухова

9. Современные технологии в педиатрии и даской хирурги: материалы конгресса. М. 2002.-С.434

10. Гичев, 10.11. Здоровье человека как индикатор экологического риска индустриальных рет ионов/ Ю.П. Гичев // Вес шик РАМН. 1995. - N 8. - С. 52-54.

11. Гичев, Ю.П. Здоровье человека как основной биоиндикатор в системе экологического мониторинга, меюд, пособие к лекцион. курсу "Эколог, экспертиза7Ю.П. Гичев. Новосибирск, 1994. - 17 с.

12. Головач, В.В. Дизайн пользовательского интерфейса/ Головач В.В.// (http://www.iiibook 1 .ru/)

13. Горохова, А.В. Использование OLAP-технолот ий при формировании оперативных отчетов / А.В. Горохова, С.И. Кочетков // Тезисы III Всесибирской конференции женщин-математиков им. С. Ковалевской. -Красноярск: ПФК «ТОРРА», 2004.-С. 144-145.

14. Горохова, А.В. Методы и средства создания аналитических отчетов в системе «Аналитик»/ А.В. Горохова, С.Н. Кочетков, М.И. Никитина// Вестник Красноярского государственного университета. 2004. - №3. - С. 16-18.

15. Горохова, А.В. Проектирование системы расчета тарифов на медицинские услуги / А.В. Горохова, С.Н. Кочетков // Материалы Конференции молодых ученых Института вычислительного моделирования СО РАН. Красноярск: ИВМ СО РАН, 2004. - С. 14 - 18.

16. Горохова, А.В OLAP-средства системы «Аналитик» /А.В. Горохова, П.П. Ишенин, М.И. Никитина // Труды Всероссийской конференции

17. Информационно-аналитические сисюмы и icxhojioihh в здравоохранении и ОМС". / Красноярск: КМИА1 2002. С.220-228.

18. Государственный доклад «О состоянии и охране окружающей среды Красноярскою края в 2003 году». Главное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды МНР России по красноярскому краю. -Красноярск, 2004. 218 с.

19. Доклад о развижи человеческого по1енциала в Российской Федерации за 2005 год / под ред. С.Н. Бобылева и A.JI. Александровой. -М.:000 «Тверская фабрика печати», 2005. 220 с.

20. Доклад о состоянии здоровья населения Москвы в 2005 году. -(http://www.mosgor/clrav.ru/mgz/komzdravsite.nsl/vaWebPages/pageOOl79?Op enDocument).

21. Евдокимов, Д.А. Аналитические функции системы «СтатЭкспресс» / Д.А. Нвдокимов, П.П. Ишенин // Конференция молодых ученых Инсжтута вычислительного моделирования СО АРН: ма1ериалы конференции. -Красноярск: Изд-во ИВМ СО РАН, 2004. С. 20-24.

22. Евдокимов, Д.А. Средства автмажзации сбора и обработки медицинской статистической информации: автореф. дисс. канд. технических наук: 05.13.01. / Д.А. Евдокимов. Красноярск: Изд-во ИВМ СО РАН, 2005. - 24 с.

23. ЗКЕвсюков, А.А. Разработка базовых компонентов ГИС для картографического отображения резулыатв аналитических задач / А.А. Евсюков, П.П. Ишенин //Труды конференции молодых ученных ИВМ СО РАН. Красноярск: ИВМ СО РАН, 2004. - С.24-27.

24. Евсюков, А.А. ГИС-средства в OLAP-системе / А.А. Евсюков //Труды конференции молодых ученных ИВМ СО РАН. Красноярск: ИВМ СО РАН, 2005. - С.20-23.

25. Зелинская, Д.И. Автоматизированный регистр детей-инвалидов в системе учета и анализа состояния здоровья детей России / Д.И. Зелинская,

26. Б.А. Кобринский // Росс, вести, перинаюл. и педиаф. 1997. - №3. - С.41-44.

27. Исаева, О.С. Проблемы построения специализированного хранилища демографических данных / О.С. Исаева, К.В. Шандыбина // Вес шик Красноярскою гос. ун-та, физико-магматические науки № I. - 2006. С 222-227.

28. Ишенин, П.П. Инструментальные средства нос роения комплексов моделей и аналитических приложений в ОЬАРчехнологии: авюреф. диссертации канд. технических наук / П.П.Ишенин. Красноярск: ИВМ СО РАН, 2006. - 23 с.

29. Ишенин, Г1.П. Новые аспекты технологии OLAP и их реализация в системе «Аналитик» / П.П. Ишенин // Материалы конференции молодых ученых Института вычисли!ельного моделирования СО РАН. Красноярск: ИВМ СО РАН, 2005. - С.30-33.

30. Кобринский, Б.А. Информационно-аналитическая система по младенческой смертности / Б.А. Кобринский, И.Б. Тестер, Ю.С. Седов и др J // Компькмерная хроника. 2001. -№3. - С.37-46.

31. Кобринский, Б.А. Профаммные средства в системе охраны здоровья матери и ребенка в России / Б.А. Кобринский // Компьютерные технологии в медицине. 1997. - №2. - С.60-62.

32. Концепция и Профамма информатизации здравоохранения и системы ОМС Красноярского края на 2001 2005 годы. - Красноярск, 2001.

33. Коробко, А.В. Задачи построения специализированных приложений на основе OLAP-инструментов / А.В. Коробко // Материалы конференциимолодых ученых Института вычислительною моделирования СО РАН. -Красноярск: ИВМ СО РАН, 2005. С. 54-57.

34. Кузнецов, С. Обюр возможности применения ведущих СУБД для посIроения хранилищ данных (DataWarehouse) / С Кушецов, В. Ар1емьев // Центр Информационных Технологий МГУ, I ЦИ ЦБ РФ.

35. Лукьянова, О.М. Здоровье матери и ребенка: Энциклопедия/ О.М. Лукьянова // Киев: «Украинская энциклопедия». - 1993. - 702 с.

36. Мамиконов, А.Г Автоматизация проектирования АСУ / А.Г. Мамиконов, А.Д. Цвиркун, В.В. Кульба. М.: Энергоиздат, 1981. - 328 с.

37. Манди, Д. К вопросу об OLAP / Д. Мапди; под ред. Р. Кимбалла. // Intelligent Enterprise. 2003.- №18. - (http://iemag.ru/?! D=473963).

38. Марка, Д.А. Методология структурною анализа и проектирования / Д.А. Марка, К. МакГоуэн//. М.:"МетаТехноло1 ия", 1993.

39. Мединформ. (http://www.medinfo.kz/).

40. Назаренко, Г.И Медицинские информационные системы: теория и практика/ Г.И. Назаренко, Я.И. Гулиев, Д.Е. Ермаков. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005.-320 с.

41. Ноженкова, Л.Ф. Технологические решения в сис1емах поддержки территориального управления/ Л.Ф. Ноженкова // Труды Всероссийской конференции "Информационно-аналитические системы и технологии в здравоохранении и ОМС". Красноярск: КМИАЦ, 2004. - С.23-32.

42. Описание программы: ГОСТ 19.402-78 1980г. (http://Iinux.nist.fss.ru/hr/doc/gost/19402-78.htm).

43. Основы этнодермографии: учебное пособие / Казьмина О.Е., Пучков П.И. (http://ww\v.auditorium.ru/books/319/index.htmI).

44. Ошкордина, А.А. Рациональное использование мощностей при реструктуризации сети стационарных медицинских учреждений: автореферат диссертации кандидата экономических наук / А.А. Ошкордина. -Екатеринбург: УГЭУ,2004. 27 с.

45. Паламарчук, В.А. Эколог о-экопомические проблемы воспроизводственного функционирования здравоохранения: Авюреф. дис. докт. мед. паук/ В.А. Паламарчук. Киев, 1992. - 42 с.

46. Перегудов, Ф.И. Основы системного анализа: учеб. 2-е изд., доп. / Ф.И. 11ерегудов, Ф.11. Тарасенко. Томск: Изд-во 11ГЛ, 1997. - 396с.

47. Прозоров, А. Лекции по разработке (проектированию) КИС / А. Прозоров. (http://consult.aswl.ru).

48. Сараев А.Д. Системный анализ и современные информационные технологии/А.Д. Сараев, О.А. Щербинина // Груды Крымской Академии наук. Симферополь: СОНАТ, 2006. С.47-59.

49. Создание информационной системы предприятия // "Computer Direct".- 1996.-№2.

50. Соммервилл, И. Инженерия программного обеспечения, 6-е издание.: Пер. с англ. / И. Соммервилл. М.: Издательский дом «Вильяме», 2002. - 624 с.

51. Гамм, Б.Г. Анализ и моделирование производственных систем / Б.Г. Тамм, М.Э. Пуусепп, P.P. Таваст; под общ. ред. Б.Г. Тамма. М.: Финансы и статистика, 1987. - 191 с.

52. Тудер, И.Ю. Коллективное моделирование предметной облааи большой размерности: авгорефера1 диссертации кандидат технических наук / И.Ю. Тудер. Москва: 11И1 рВ Г, 2002. - 24 с.

53. Хассан, Г. UML Проектирование систем реального времени, распределенных и параллельных приложений/ Г. Хассан. ДМК Пресс, 2002. - 704 с.

54. Цьпаненко, А. Генератор отчетов FastReport З.О.: Руководство программиста / А. Цыганенко. Fast Reports Inc. - 2005. -(http://www.fastreport.ru/ru/documentation/frx3progr/index.htm).

55. Экологические аспекш медицины / Под ред. 10.II. Гичева. -Новосибирск: СО РАМН, 1996. 174 с.

56. Эльянов, М. М. Медицинские информационные 1ехнологии. Каталог. Вып. 5/ М.М. Эльянов //. М.: Третья медицина, 2005. - 320 с.

57. Abrial, J. R. The B-Book / J. R. Abrial. Cambridge University Press, 1996.

58. Aniorte, P. Component-based software development: from component model to software architecture / P. Aniorte. ШТ de Bayonne. -(http://www.idt.mdh.se/CBprocesses/papers/08%20Aniortc.pdf).

59. Codd, E.F. Providing OLAP. On-line Analytical Processing to User-Analists: An 11' Mandate / E.F. Codd, S.B. Codd. С. T. Salley, E. F. Codd & Associates, 1993.

60. DA TARUN Concepts. Computer Systems Advisers Research Ltd., 1994.

61. Kathryn, A.W. Building a reusable spacecraft architecture using component-based system engineering / A.W. Kathryn // Master's thesis, aeronautical and astronautics dept., MIT, 2003.

62. Kimball, R. Help for Hierarchies DBMS, 1998.

63. Kimball, R. Slowly Changing Dimensions DBMS, 1996.

64. MEURISSE, T. Une approche a base de composants pour la conception d'agents / T. MEURISSE, J.P. BRIOT // Technique et Science Informatique Vol. 20 №4/2001, 2001, p. 567-586.

65. Sarson, C. Structured Systems Analysis. Englewood Cliffs/ C. Sarson,, T. Gane.-NJ.: Prentice-Hall, 1979.

66. Pendse, N. What is OLAP? (www.olaprepon.com/FASMI.htm).85. World Health Report.

67. Zhang, Z. Defining components in a metaCASE environment / Z. Zhang // in Proceedings of the 12th Conference on Advanced Information Systems Engineering (CAiSE*00). 2000. Stockholm, Sweden: Springer.

68. Краевоеiосудлрсiпсиное > чреждение здравоохранения1. УТВЕРЖДАЮ Шнальник КМИАП1. Красноярский краевоймедицинскийинформационноаналитический центр1. КМИАЦ)

69. Вейнбаума ул , д 26, г Красноярск, 660049

70. Телефон 22-38-35 Факс (3912)27-95-78

71. F -mail office@medstat krasmed ru0КГ10 35119200 ИНН/КПИ 2466098147/2466010011. Г. DC Z&eC № O-Z-iSт1. Ha№от1. Актвнедрения информационно-аналитической системы «Охрана материнства и детства» в промышленную эксплуатацию

72. Наименование объекта, принимаемого в промышленную эксплуатацию: информационно-аналитическая система «Охрана материнства и детства».

73. Сведения о статусе приемочной комиссии, ее составе и основание для ее работы:

74. Евминенко Сергей Александрович Михайлов Аркадий Олегович Рогулев Павел Иванович

75. Период времени работы комиссии: 15.06.2006

76. Принять информационно-аналитическую систему «Охрана материнства и детства» в промышленную эксплуатацию.

77. Евминенко Сергей Александров1. Михайлов Аркадий Олегович1. Рогулев Павел Ивановичгас eiEt! CJK ЛЯ ШЦЕР ДЯД.1Ш1. Klfм