автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Исследование и разработка формального описания и метода сравнительного анализа технологий для создания информационной системы

Б и»

КОМИТЕТ ПРИ ПРЕЗИДЕНТЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ПОЛИТИКЕ ИНФОРМАТИЗАЦИИ

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ

На правах рукописи УДК 025.135:681.3

ДАНГ СУАН ЧЕ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ФОРМАЛЬНОГО ОПИСАНИЯ И МЕТОДА СРАВНИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗА ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Специальность 05.13.06.- Автоматизированные системы управления.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1995

(

Работа выполнена в Российском государственном гуманитарном университете.

Научный руководитель - доктор технических наук, академик МАИ

Квасницкий Виктор Николаевич

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Щерс Артур Львович - кандидат технических наук Наголкин Андриан Николаевич Ведущая организация - Научно-исследовательский центр

электронной вычислительной техники

Защита состоится "*£/'' 95г. в 14 часов на заседании

специализированного совета Л 163.01.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте проблем вычислительной техники и информатизации по адресу: 113114, г.Москва. 2-й Кожевнический пер., д. 4/6, ВНИИГЕТИ.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-техническом архиве ВНШПВТИ

Автореферат разослан " 1995г.

Ученый секретарь совета

доктор технических наук Л.Ольховский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Для ускорения социально-экономического развития любой страны требуется усиленное развитие науки и технологий. Жизненный уровень и успехи отдельно взятой страны в экономическом развитии зависят не столько от того, производит она тот или иной продукт, сколько от развития и совершенствования технологий в целом. С другой стороны, развитие экономики, усложнение процесса управления во всех сферах человеческой деятельности, неуклонное повышение роли науки и технологии предъявляют все более высокие требования к информационному обеспечению (ИО). В связи с этим возросло и значение информационной деятельности, направленной на создание соответствующих систем и условий, при которых пользователи информации своевременно обеспечивались бы необходимыми им сведениями.

Развивающиеся страны в развитии экономики, науки и технологии ориентируются на стратегию, сформулированную симпозиумом "Технология на службе развитию", организованным Экономической и социальной комиссией ООН для Азии и Тихого океана (ЭСКАТО) в 1984 г. Эта стратегия основывается на оптимальном сочетании "покупки" иностранных технологий (международной технологической передачи) с самостоятельной разработкой "своих" технологий. Однако, как при "покупке", так и при разработке технологий, необходимо проведение исследований с целью определения соответствия выбранных технологий условиям применения в конкретной стране.

В Социалистической Республике Вьетнам (СРВ), одной из развивающихся стран, передача технологий занимает одно из центральных мест в стратегии социально-экономического развития страны. Однако, проблема выбора технологий, которые могли бы наилучшим образом удовлетворить целям социально-экономического развития страны и соответствовали бы условиям применения их в СРВ, до сих пор не решена.

Проблема эта является многокритериальной задачей, для решение которой необходима оценка технического уровня и качества технологий. Существующие же методы оценки технического уровня и качества ориентированы на готовую продукцию, параметры которой рассматриваются в большинстве случаев как взаимонезависимое множество, а в качестве базы для сравнения выбираются некоторые эталоны.

Такой подход неправомерен по отношению к оценкам технологий, так как технологии характеризуются взаимозависимой совокупностью параметров, находятся под влиянием условий конкретной среды функционирования и, размещенные в этой среде, не имеют эталона для сравнения. Эти свойства технологий требуют разработки новых принципов и методов оценки, которые, в свою очередь, диктуют необходимость полноты информационного обеспечения.

Все вышесказанное определило выбор теш для диссертационного исследования и обусловило цель и задачи данной диссертационной работы, которые состоят в следующем.

Целью работы являются разработка и обоснование информационной системы, обеспечивающей выбор наиболее оптимальных технологий из множества возможных в качестве варианта для принятия решений.

Основные задачи диссертационной работы включают:

-. анализ проблемы информационного обеспечения разработки и внедрения новых технологий, а также существующих методов оценки технического уровня и качества продукции;

- разработку метода сравнительного анализа и выбора технологий с учетом их размещения в различных средах;

- разработку информационной системы анализа и выбора технологий;

- разработку базовой структуры информационного поля для описания технологий, обеспечивающей унифицированный сбор и размеще-

ние соответствующих баз данных.

Методы исследования базируются на использовании теории моделирования сложных систем, теории надежности и качества продукции, и теории множеств.

Научная новизна результатов диссертационной работы состоит:

- в разработанной и обоснованной информационной модели представления технологий, отражающей их основные функциональные и стоимостные характеристики и их связь с условиями конкретного применения;

- в разработанном методе сравнительного анализа и выбора технологий на основе математического аппарата теории множеств, позволяющего учитывать характеристики среды применения технологии;

- в разработанных и обоснованных принципах проектирования баз данных о технологиях, являющихся основой информационной системы анализа и выбора технологий.

Практическая значимость работы определяется тем, что применение разработанного метода сравнительного анализа и выбора технологий повышает экономическую эффективность внедрения новых технологий, а использование разработанной информационной системы позволяет значительно сократить трудозатраты при принятии решений о выборе оптимальных технологий.

Реализация результатов исследования. Основные результаты работы будут использованы в системе управления СРВ при организации и разработке информационного обеспечения выбора и внедрения новых технологий, полученных в результате технологического обмена между странами.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 2 печатных работы.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, включающих 9 разделов, заключения, списка

используемой литературы, включающего 116 наименований, и приложения. Общий объем работы составляет 125 страниц, включающий 11 рисунков и 14 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность выбранной теш, сформулированы цель и основные задачи работы, определены методы исследования, указаны основные результаты диссертации, определяющие ее научную новизну и практическую значимость, охарактеризован объем тематических публикаций, описана структура диссертации и дано краткое изложение ее содержания.

В первой главе проведен анализ проблемы информационного обеспечения научно-технического прогресса в странах СНГ в целом, и проблемы информационного обеспечения разработки и внедрения новой технологии в частности.

Деятельность Государственной системы научно-технической информации (ГСНТИ),, направленная на оказание разнообразных информационных услуг, прямым образом не ориентирована на ускорение научно-технического прогресса. Это приводит к многократному дублированию разработок, падению технического уровня разработок по сравнению с мировым, что в конечном итоге наносит ущерб экономике страны.

Анализ автоматизированных систем информационного обеспечения оценки и контроля технического уровня и качества промышленной продукции таких, как БелРАСТУ и КП, автоматизированная фактографическая информационно-поисковая система по электро-техническим изделиям, система "РЕФЕРАТ" в ЦНИИТЭИ приборостроения, АСИОЭН при ВНШКИ, показал, что:

- главной задачей информационных служб является предоставление специалистам и руководителям достоверных и обобщенных данных о техническом уровне и качестве отечественных и зарубежных . тех-

нологий-аналогов. Однако, достоверность и объективность выбора аналогов значительно усложняются зависимостью от стадии жизненного цикла технологии, трудностью сопоставления характеристик отечественных и зарубежных аналогов;

- необходима единая методология построения и развития систем информационного обеспечения, которая позволила бы осуществлять сравнение и выбор технологий по стоимостным оценкам и по оценкам технического уровня и качества.

Далее проведен анализ существующих методов и моделей оценки технического уровня и качества технологий, таких, как дифференциальный метод, базирующийся на сопоставлении частных (единичных) показателей технологий, комплексный метод, основанный на применении обобщенного показателя, представляющего собой функцию единичных или групповых, и смешанный метод, объединяющий два предыдущих. На основе анализа указанных методов и моделей можно сделать следующие выводы:

- не существует универсального метода, позволяющего производить доверительную оценку технического уровня и качества технологий;

- применение различных методов оценки не гарантирует адекватности результатов при исследовании одной и той же технологии;

- нельзя рассматривать совокупность показателей, характеризующих функционально-стоимостные характеристики технологий в виде параметрически независимого множества, так как любая технология является некоторой системой и после размещения ее в какой-либо конкретной среде преобразуется в некую другую систему с более сложной организацией;

- математические методы анализа и оценки должны учитывать взаимозависимость свойств технологий и изменение этих свойств в условиях ее конкретного применения.

В конце главы дан краткий анализ проблемы выбора технологий,

ее связь с проблемой оценки технического уровня и качества технологий, сформулирована постановка задачи, которая включает множества показателей технологий как декартово произведение подмножеств показателей, описывающих функционально-технические свойства, стоимостные оценки, связанные с приобретением технологий и обеспечением ее жизненного цикла, а также стоимостные оценки технологии в среде применения.

Для каждой технологии и ее подмножества функционально-технический показателей строится обобщенный показатель технического уровня, а для подмножеств стоимостных характеристик - матрица обобщенных показателей, учитывающих варианты размещения.

Выбор технологии предлагается производить на основе максимальных значений стоимостных обобщенных показателей и показателя технического уровня.

Во второй главе обсуждаются понятия "технология", "технологический процесс" и "технологический объект". Технология определяется как совокупность научных знаний, нормативно-технических документов и опытных данных о проектировании, создании и эксплуатации технологических систем, обеспечивающих преобразование исходного сырья в выходной продукт или результат, качественно и количественно соответствующий определенной общественной потребности. Технология неразрывно связана с технологическим процессом, который понимается как единоцелостный объект. Качество его можно оценивать совокупностью показателей, характеризующих технический уровень и способность удовлетворения общественной потребности при использовании. Под технологическим объектом понимаются отдельные машины, приборы и т.д., а также технологические процессы, характеризующиеся моделью, представляющей интегрированную совокупность основных параметров, выражающих функциональные, конструктивные, экономические, социальные показатели этих объектов.'

Критерии оценки технического уровня технологического объекта должны:

- обладать высокой степенью обобщения и точностью при характеристике эффективности применения выбираемых технологий;

- быть ориентированными на конечные результаты;

- быть доступными для широкого использования;

- отражать специфические потребности страны, отрасли или предприятия, где осуществляется внедрение выбранных технологий.

Формирование набора показателей технического уровня и качества технологического объекта осуществляется в процессе информационного моделирования (рис.1), в результате которого создается информационная модель технологического объекта. А1

т-

Аз

т-т-с-им

ап

т-оп

о-:-о-им

О - Объекты с множествами Ш -Ш Ц} целевых событий;

А1.....Ап - Авторы документов;

01, .... - Предмодельные документы;

С - Синтезатор;

ИМ - Информационная модель.

Рис.1. Процесс движения информации от объекта к модели.

Применительно к практике оценки технического уровня и качества технологий "информационная модель" - это разрабатываемый или созданный объект, представленный в виде описаний технических решений, составляющих этот объект.

На основе исследуемой информационной модели разработана и

обоснована базовая структура информационного поля описания технологий в виде трех базовых подмножеств:

а) подмножество показателей, описывающих функционально-технические характеристики (производительность, удельный объем сырья на единицу продукции, энергоемкость на единицу продукции, безопасность, надежность, степень удовлетворения готовой продукции потребностям рынка);

б) подмножество показателей, описывающих стоимостные оценки, связанные с приобретением технологии и обеспечением ее жизненного цикла (рыночная стоимость технологии, расходы на приобретение запасных частей и обеспечение надежности функционирования в течении пяти лет функционирования);

в) подмножество показателей, описывающих стоимостные оценки технологии в среде применения (затраты на производство продукции и охран/ окружающей среды).

Показатели выражаются численно. Допускается их описание в интервальных шкалах.

Такая структура информационного описания позволяет производить оценку и сравнительный анализ технологий с учетом взаимозависимости их показателей между собой и со средой, где применяются технологии. Это создает возможность для сравнения и выбора технологий с учетом конкретного применения, так как более адекватно и полно отражает конечный результат их применения.

Для сравнительного анализа и выбора технологий предлагается метод комплексной оценки. Комплексная оценка выражается в виде:

3 = Спр(Ткр) * К, (1)

где СПР - чистая прибыль на интервале времени выплаты кредита или установленного времени погашения первоначальных затрат, связанных с приобретением, установкой и пуском в эксплуатацию выбранной технологии;

ТКр - время выплаты кредита или установленное время погаше-

ния первоначальных затрат;

К - комплексный показатель технического уровня, учитывающий приоритетные соотношения отдельных показателей.

Значения К предлагается определять следующим образом. Пусть {йх> = íái,аг, ....ащ} - множество нормированных показателей, характеризующих исследуемую технологию, полученных из соотношений:

ai

a¡= - .

а > amaxCíAxl-

где {Ах> - множество всех технологий, исследуемых на предмет выбора.

Полагая, что множество <АХ> состоит из: -ÍÁX> = {ói, «г>. где «i - подмножество нормируемых показателей, для которых существенным является понятие "приоритетность"; «2 - подмножество нормированных показателей, для которых отсутствует "приоритетность";

необходимо, чтобы выполнялись следующие соотношения:

а) ai{6i>© ñjiá\Y / a¡íai> © «¡-(ái}

ai-(o(i> 0 í áj {«!> , (2)

если «j{«i> > ái<ái}

ai{«i> ф «j{ai> í ái{c(a> á-i íoti><S> otj -(o(i> ^ a¡-íai> (3)

если oíj {«i> í aj{ai>

б) áií«2>® af-(«2> = af(«2> ®ai-{á2>. (4) Тогда значение К определяется из выражения:

к L

К = © [® ají«2>J. (5)

i-1 j-1

где Sj í«i> © aj{«i> = 0,5[(ai - áj)(a¡ + áj - 1) + áj + áj], приоритет 3j выше приоритета áj;

а,{Й2> ©áj{c<2> = 0,5[|aj - áj | (áj + áj - 1) + áj + áj].

Применение понятия "базовый образец" при выборе технологий весьма ограничено, так как совершенствование технологий обеспечивает динамику научно-технического прогресса, и как система, технология, размещенная в определенной среде, фактически, не имеет аналогов для сравнения. Поэтому оценку технического уровня и качества технологии предлагается проводить не на основе сравнения ее с каким-то эталоном, а с помощью сопоставительного анализа вариантов технологических решений в условиях их конкретного применения.

Для этого предлагается следующий метод. Пусть имеется М -вариантов Т - технологий и 2 - вариантов их размещения.

Вначале на основе выражения (5) вычисляются комплексные показатели технического уровня и качества каждого варианта, последовательно принимая за базу для сравнения один из них, то есть вычисляются значения

Кг (ТО. Кз(Т1), ..., Км(т1)

К1(Т2), К3(Т2).....Км(Т2)

МТз), К2(Т3), ..., Км(Тз)

К1(ТМ), К2(Тм), Км-а(Тм)

В полученной матрице вида

МТ1) К1(Т2) МТМ)

Т1 1 К1СТ2) МТМ)

Т2 к2(та) 1 К2(Тм)

Тм Км(Т1) Км(Тг) 1

в каждом столбце выбирается наивысшее значение показателя. Строка матрицы, в которой будут зафиксированы эти максимальные значения К1 и определит наилучший вариант технологий.

Далее производится расчет значений С^ для всех технологий относительно г - вариантов их возможного размещения, то есть

строится таблица вида:

Т1 т2 Тм

Сц^и Т1) Тг) ... Тм)

гг С21(2г; Т1) С22(г2; т2) С2п(^2-, Тм)

сП1(2П; тг) СП2(2П; Т2) СппС^п; Тм)

В полученной таблице выбирается строка с наивысшими значениями Си, после чего находится наивысшее значение произведения

Зл= Си * к<т ), которое и определяет наилучший вариант выбора технологии и места ее размещения.

Общая схема процедуры сравнительного анализа технологий представлена на рис.2.

Рис.2. Схема процедуры сравнительного анализа технологий.

Третья глава посвящена разработке информационной системы, обеспечивающей выбор технологий в условиях Республики Вьетнам.

Проведенный анализ состояния экономического развития Социалистической республики Вьетнам (СРВ) показал, что основными особенностями экономики страны являются:

- низкий уровень развития с отсталой техникой;

- преобладание сельского хозяйства в экономике;

- преобладание мелких и средних кустарных предприятий в промышленности (80%.);

- быстрый рост населения;

- слабо развитый научно-технический потенциал.

Ускорение социально-экономического развития, а также более быстрое распространение научно-технического прогресса в экономике страны в значительной мере зависят от решения проблемы передачи технологии (технообмена) при условии правильного выбора технологий для внедрения.

На основе особенностей развития экономики построено дерево целей социально-экономического развития СРВ до 2000 года.

Анализ дерева целей позволяет прийти к следующим выводам:

1. Для выполнения стратегической цели социально-экономического развития СРВ необходимо развивать, в первую очередь, сельское, рыбное, и лесное хозяйства, пищевую и легкую промышленности промышленности, как источник сырья и внутреннего накопления. Вместе с тем, это и есть главные направления для разработки и внедрения новых технологий.

2. Поднятие производства требует внедрения новых технологий, которые в значительном количестве импортируются. Правильный выбор технологий имеет исключительно важное значение, а выбираемые технологии должны иметь современный технический уровень, высокую экономическую эффективность при эксплуатации, а также возможность использования их в условиях СРВ.

3. Для правильного выбора оптимальных технологий необходима информационная база, которая могла бы дать полные и объективные сведения об имеющихся технологиях в стране и зарубежом. Причем, эти сведения должны быть фактографическими, чтобы на их основе можно было количественно оценивать и осуществлять выбор оптимальных технологий.

В заключении главы рассмотрены и обоснованы общие принципы для создания баз данных о технологиях. При определении структуры базы данных рекомендовано соблюдать принципы: синтезирования и резюмирования, рассмотрены способы организации массивов данных и критерии их выбора. Разработаны и обоснованы рекомендации по созданию базы данных о технологиях, как основной информационной базы для построения информационной автоматизированной системы по выбору технологий в условиях СРВ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана базовая структура информационного поля описания технологий в виде грех подмножеств показателей, отражающих основные свойства технологий;

2. Разработан математический метод сравнительного анализа и выбора технологий с учетом показателей их технического уровня и стоимостных характеристик;

3. Построено дерево целей экономического развития СРВ до 2000 года и определены главные направления разработки и внедрения новых технологий во Вьетнаме;

4. Предложены и обоснованы основные критерии выбора технологий в соответствии с условиями СРВ;

5. Разработана и программно реализована информационная система автоматизированной оценки технологий в условиях Вьетнама.

Основные положения диссертации отражены в следующих опубли-

кованных работах:

1. Данг Суан Че, Нгуен Тьен Дык. Некоторые вопросы организации и совершенствования отраслевого справочно-информационного фонда. - НИД, 1986, N 1, с.6-13 (Вьет. язык).

2. Данг Суан Че. Информационно-поисковые системы. Сб. лекций по курсу "Основы научно-технической информации".-Ханой: ЦНТИ, 1987, с.36-78 (Вьет. язык).