автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Исследование и реализация интегрированной корпоративной информационной системы для решения задач управления персоналом

Введение

Глава I. Сравнительный анализ основных решений по проектированию и реализации корпоративных программных комплексов

1.Особенности традиционных архитектур корпоративных программных комплексов

1.1. Файл-серверные решения и мэйнфреймы.

1.2.Вычислительная схема клиент-сервер

2.Характеристика новых программно-архитектурных подходов

2.1.Средства промежуточного программного обеспечения

2.2.Интернет-расширения ИС корпоративного типа

3.Сравнительный обзор инструментальных средств автоматизированного проектирования и реализации КИС.

3.1.Средства проектирования от сущностей и связей.

3.2.Другие подходы к проектированию ИС

3.3.Инструментарий быстрой разработки прикладных ИС.

4.Сравнительная оценка корпоративных программных комплексов. 24 4.1.Система учета людских ресурсов UniQue компании

DataDinamique Pty (Ltd).

4 .2. Решение для корпоративного, управления Human Resources

Information System корпорации Lotus Development.

4.3.Управление ресурсами в индустриальной системе Human Resources, разработанной корпорацией Oracle Corporation.

5.Постановка задачи проектирования и реализации корпоративных программных комплексов

Выводы.

Глава II. Вычислительная формализация процесса проектирования интегрированных корпоративных программных комплексов.

1.Особенности математического аппарата проектирования корпоративных информационных систем.

2.Применение фреймовой нотации для визуального построения

3.Использование аппарата вычисления значений в категориях и теории семантических сетей для решения задач управления персоналом.

4.Типизация как средство формализации семантикии МОД

5.Вычислительные модели объектов данных

6.Особенности моделирования метаданных для корпоративных информационных систем учета людских ресурсов

Выводы.

Глава III. Программный комплекс, поддерживающий интегрированное управление корпоративными ресурсами.

1. Исследование специфики предметной области.

2.Выбор программной платформы и инструментальных средств проектирования и реализации для ИС учета кадров корпоративного типа.!.

3.Интеграция корпоративных систем учета и управления вокруг документно-ориентированной системы . 7g

4.Привлечение дополнительных данных для более эффективного учета людских ресурсов

5.Использование информации из смежных информационных систем для управления кадрами корпорации.

6.Характерные особенности учета ресурсов на предприятии масштаба корпорации.

Выводы.

Глава IV. Проектирование обобщенной архитектурно-интерфейсной структуры интегрированного программного комплекса.

1.Особенности событийно-управляемой системной архитектуры.

2.Классификация и описания программных модулей

3. Интерфейсы с внешними программами.

3.1.Интерфейс с программой психологического тестирования

Зеркало (вариант ММР1-2)"

3 . 2 . Интерфейсы с финансовыми приложениями.

4 . Внутренние интерфейсы.

5.Формы для ввода информации

6. Отчетные данные.

Выводы.

Глава V. Результаты реализации, экспериментальной проверки и внедрения интегрированной корпоративной системы.

1.Общая характеристика реализованного интегрированного программного комплекса

2.Особенности внедрения и использования компоненты

Аттестация и тестирование".

3.Реализация и доработка компоненты закрепления и движения основных средств.-¡4q

4.Первичное тестирование личностных характеристик ("Зеркало") и последующая адаптация данной компоненты. . 141 5.Основные приемы эффективного применения корпоративной ИС . 144 б.Сравнение экспериментально полученных значений показателей с требуемыми характеристиками.

7 . Опыт отладки и доработки программного комплекса.

8.Классификация и обязанности пользователей. Должностные инструкции.

9.Сравнение внедренного программного комплекса с существующими коммерческими аналогами.

Выводы.

В настоящей работе рассматриваются вопросы разработки программного обеспечения (ПО) в информационных системах (ИС) с базами данных (БД) масштаба корпорации в приложении к задаче управления информацией о персонале.

Актуальность темы. Частая смена приоритетов развития многопрофильных корпораций при современной рыночной динамике и конкуренции требует быстрой и гибкой адаптации кадровой структуры к новым условиям на базе унификации стратегического ПО. О важности исследований в данной области свидетельствует тот факт, что только в 1999 году на государственное финансирование разработки подобных систем в США целевым назначением было направлено более 60 млн. долларов США (http://www.ccic.gov), а в РФ, согласно укрупненным экспертным оценкам статей госбюджета, - в 30-4 0 раз меньше. Все перечисленные обстоятельства свидетельствуют об актуальности проблематики и важности выполнения работ в указанных направлениях.

Цель диссертационной работы заключается в исследовании, разработке и обосновании подходов к проектированию программных комплексов, направленных на решение задач учета, планирования и управления ресурсами предприятий, и их практической апробации при проектировании и реализации быстрого прототипа и полномасштабного ПО корпоративного типа для решения задач по управлению персоналом.

Основными задачами, решаемыми в работе, являются:

• исследование и систематизация процесса проектирования программных комплексов;

• обоснование и постановка задачи проектирования и реализации интегрированных программных комплексов корпоративного типа ;

• разработка и обоснование обобщенного подхода к решению поставленной задачи в форме модели данных и метаданных;

• проектирование системных интерфейсов и поддерживающих архитектур корпоративного программного комплекса достаточно общего вида с широкой функциональностью;

• реализация быстрого прототипа и полномасштабного программного обеспечения в приложении к задачам управления персоналом в условиях международной корпорации.

Методы исследования, применявшиеся для решения поставленных задач, основаны на синтезе фундаментальных положений теории конечных последовательностей [22], [55], [56], теории категорий [19], [24], [33-35], [41], [63] и теории семантических сетей [23], [30], [45], [52], [53], [66], [70].

Научная новизна результатов работы. В работе предложена модель данных (МД), в более полной мере, чем традиционные, например, ER-МД [26], учитывающая особенности динамики и статики гетерогенных слабоструктурированных предметных областей. Другой аспект новизны исследования составляет архитектурное решение на основе открытой, распределенной, интероперабельной среды с поддержкой front-end обработки данных на основе динамического SQL со встроенными хранимыми процедурами (в виде скриптов) и технологии брокеров объектных запросов CORBA.

В работе предложена МД с состояниями с той отличительной особенностью, что она обеспечивает событийно-ориентированное управление объектами данных (ОД) и метаданных (ОМД) разнородных высокодинамичных предметных областей. При этом спектр интеграции данных и метаданных расширяется до практически произвольных хранилищ данных (в том числе БД) , поддерживающих как современные front-end архитектуры корпоративных ИС класса ERP (enterprise resource planning), так и промежуточные MRPI-II (material resource planning) и устаревшие 1С (inventory control) системы [17] . В отношении реализации, традиционные технологии и инструментальные средства middleware настоящей работе расширяются возможностями "сквозного" итеративного проектирования интегрированных систем на основе синтеза 00-методологий UML и BPR [3] .

Ретроспектива и современное состояние проблемы. За последние два десятилетия акценты в разработке моделей [6-8] , [11], [35] , [46] , [62] , [65] , [67] , инструментальных методов и средств проектирования ПО [5] сместились от императивного и операторного к объектно-ориентированному (00) программированию. За этот период системные архитектуры развились от мэйнфреймов к серверам БД и приложений с возможностями интероперабельной, мобильной обработки данных [50] . На смену ИС класса 1С на основе ранних СУБД, не поддерживавших МД, пришли файл-серверные системы класса MPRI-II с поддержкой реляционной МД Кодда [2 7], которые развились в ERP-системы на базе расширяемых РМ и привели к появлению объектно-реляционных [49] , [59] и ООСУБД [4] , [60] , [61] и ИС [9] , построенных на основе интеграции корпоративных приложений. Параметрические обобщения методов и средств проектирования и реализации ИС с разработкой ПО общего назначения [1] , [2] были получены за рубежом Линтикумом [42] (интеграция приложений), Флореску [31] (интеграция данных) и Камбаяши [38] (интеграция интерфейсов). Среди отечественных разработок следует указать на работы Л.Калиниченко [3 7] (интероперабельные ИС) , а также Б.Вольфмана [3], Е.Ойхмана [11] и А.Старыгина [15] (ИС на основе ООМД).

Анализ работ перечисленных авторов указывает на новые, все еще не решенные задачи:

• математические формализации предметной области не в полной мере адекватны семантическим особенностям динамики и статики;

• формальные методы автоматизированного проектирования и реализации интегрированных комплексов ППП корпоративного не приводят к решениям широкого спектра применения;

• коммерческие реализации ИС корпоративного типа не обеспечивают в должной мере комплексного использования гетерогенных ОД.

В этой связи в настоящей работе основное внимание уделяется проектированию и реализации ПО ОО-типа, обеспечивающего front-end взаимодействие с различными хранилищами данных посредством встроенных процедур и "погруженных" вычислительных систем. На защиту выносятся следующие положения:

1) формальная объектная вычислительная модель данных и метаданных с состояниями;

2) подход к интеграции корпоративных программных комплексов на основе поэтапной многоуровневой схемы и обобщенного аппарата проектирования программного обеспечения корпоративного типа;

3) разработка интерфейсов ИС корпоративного типа, оснащенных поддерживающей архитектурой класса front-end;

4) реализация программного комплекса корпоративного типа с построением быстрых прототипов и полномасштабного приложения для решения задач по управлению персоналом корпорации.

По сравнению с известными исследованиями, предлагаемая в работе МД обладает рядом принципиальных преимуществ, среди которых более адекватное отображение динамики и статики гетерогенных слабоструктурированных предметных областей, а также поддержка интегрированного событийно-ориентированного управления данными и метаданными. В архитектурно-интерфейсном аспекте обеспечивается поддержка "сквозного" итеративного проектирования открытых, распределенных, интероперабельных ИС на основе синтеза методологий (JML и BPR. В отношении реализации поддерживается интегрированная front-end обработка данных из различных типов хранилищ (в том числе, БД) для современных, промежуточных и устаревших ИС корпоративного типа на основе технологий встроенных процедур и "погруженных " вычислительных систем на базе динамического SQL.

Практическая значимость полученных результатов определяется преимуществами разработки крупных ИС развитыми в работе методами. В частности, используются возможности формальной МД, синтезирующей методы конечных последовательностей, теории категорий и семантических сетей и обеспечивающей совместное управление объектами данных и метаданных в гетерогенной интероперабельной, распределенной среде. Обеспечивается ускоренное по сравнению с существующими аналогами внедрение ИС. Кроме того, существенно уменьшаются затраты на сопровождение, поддержание отказоустойчивости и целостности данных, облегчаются модернизация и оптимизация производительности ИС.

Реализация результатов работы. Развитые в работе модели, методы и средства - событийно-ориентированная МД с состояниями, алгоритм интеграции компонент в среду корпоративной системы положены в основу построения ИС для решения задач по управлению персоналом Международной Энергетической Корпорации "ИТЕРА" с численностью персонала более 1000 человек. Эксплуатация ИС, по оценкам экспертов корпорации, приносит ежегодную прибыль более

70 0 ООО долларов США, при этом существенно повышается эффективность управления персоналом.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на III международной конференции "Advances in Databases and Information Systems" (Москва, 1996) , I международном симпозиуме "Advances in Databases and Information Systems" (Санкт-Петербург, 1997 ) , IV международной конференции "Advances in Databases and Information Systems" (Познань,1998), I и II международных конференциях "Computer Science and Information Technology" (Москва, 1999 и Уфа, сентябрь 2000).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы 193 стр., в том числе основной машинописный текст 160 стр., 50 рис., 7 таблиц, список литературы из 74 наименований.

Основные результаты, полученные в ходе работы, сводятся к следующему.

1. На основе адаптации методов конечных последовательностей, теории категорий и аппарата семантических сетей построена вычислительная синтез-модель данных, обеспечивающая интегрированное управление объектами данных и метаданных, в том числе в условиях слабоструктурированных гетерогенных предметных областей.

2. На базе предложенной модели данных-метаданных создана оригинальная обобщенная схема "сквозного" проектирования и реализации программных комплексов корпоративного типа, существенной составляющей которой является формальный алгоритм, обеспечивающий адекватность, непротиворечивость и целостность данных при интеграции в программный комплекс новых компонент.

3. Согласно указанным схеме и алгоритму спроектирован обобщенный интерфейс программного комплекса с поддерживающим его открытым и расширяемым архитектурным фундаментом.

4. Для решения многоплановой прикладной задачи управления корпоративными ресурсами на базе обобщенной структурно-логической ЦМЬ-схемы интерфейсов и архитектур разработано событийно-ориентированное ПО быстрого прототипа на языке PowerScript.

161

5. По результатам апробации прототипа спроектировано полномасштабное программное обеспечение объектно-ориентированного типа, примененное для реализации многопрофильного корпоративного приложения.

6. Проведено внедрение полномасштабного программного комплекса корпоративного типа, адаптированного к задаче управления персоналом,, в корпорации со штатным составом более 1000 человек.

Результаты внедрения предложенного интегрированного программного комплекса корпоративного типа в приложении к задаче управления персоналом свидетельствуют о сокращении сроков и уменьшении стоимости внедрения по сравнению с существующими коммерческими аналогами, а также о высокой мобильности, расширяемости, масштабируемости и эргономичности реализации. Итеративное многоуровневое проектирование ПО основано на вычислительной модели, синтезирующей объектно-ориентированные методы управления данными (объекты данных) и знаниями (объекты метаданных). Индустриальная реализация корпоративного программного комплекса проведена с использованием интегрированных CASE- и RAD-средств. Опыт практического внедрения свидетельствует об актуальности, оригинальности и продуктивности подхода в целом и отдельных конкретных программных средств и решений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итак, в настоящей работе решена задача исследования и реализации интегрированной ИС корпоративного типа. Выполнено теоретическое обоснование и разработка подхода к построению вычислительной модели данных и метаданных, поддерживающей интегрированное проектирование и реализацию распределенных программных комплексов корпоративного типа. Вычислительная модель практически апробирована на основе созданного прикладного программного обеспечения, примененного для решения задач управления персоналом. Необходимость развития и применения указанных подходов, методов и средств вызвана потребностями корпораций в унификации и комплексном использовании сетевых систем, поддерживающих управление производственными ресурсами, в том числе, персоналом.

1. M.Биггс. Перспективы интеграции корпоративных приложений. Computerworld Россия №32, 1999.

2. М.Биггс. Щедрая награда разработчикам систем EAI. Computerworld Россия №37,1999

3. Б.Вольфман. Разработка корпоративных систем с использованием современных инструментальных средств. Корпоративные базы данных '97. Материалы Второй технической конференции

4. Д.Девитт, Д.Грей. Параллельные системы баз данных: будущее высокоэффективных баз данных. СУБД № 2, 1995 (перевод статьи из САСМ, Vol.3 5 No.6, 1992)

5. А.Закис. Технология создания и кастомизации офисных информационных систем. Корпоративные базы данных '97. Материалы Второй технической конференции

6. Л.Т.Кузин. Основы кибернетики. Т.2. Основы кибернетических моделей. Москва, Энергия, 1979

7. Л.Т.Кузин, В.Э.Вольфенгаген, В.И.Саркисян. Реляционные методы проектирования банков данных. Киев, Вища Школа, 197 9

8. Л.Т.Кузин. Основы кибернетики. Т.1. Математические основы кибернетики. Москва, Энергоатомиздат, 1994

9. С.Кузнецов. Новые возможности и тенденции развития средств управления базами данных и разработки информационных систем. Корпоративные базы данных '97. Материалы Второй технической конференции

10. Обзор тестирования программного приложения UniQue, системы учета людских ресурсов, версии для AS/400. Q Data Dynamique (Pty) Ltd., июль 19 96, 14 стр., с приложениями

11. И.Е.Ойхман, О.Евсеев, С.Паронджанов. Методологические основы проектирования информационных систем крупных организаций на базе развивающихся статических и динамических интеллектуальных моделей.

12. Корпоративные базы данных '97. Материалы Второй технической конференции

13. С.Паронджанов. Методология создания корпоративных ИС. Корпоративные базы данных '96. Материалы Первой технической конференции

14. А.Сахаров. Концепции построения и реализации информационных систем, ориентированных на анализ данных. Корпоративные базы данных '97. Материалы Второй технической конференции

15. В.В.Сиколенко Сервер Oracle: текущее состояние. // СУБД №1, 1997, стр. 4-22

16. Д.Шехватов. Западные интегрированные системы управления предприятием.//Read.Me, №10, 1997

17. Д.Шехватов. Энергетика, промышленность, транспорт, торговля. Программный комплекс IFS. Корпоративные базы данных '98. Материалы Третьей технической конференции

18. A.Asperti and G.Longo. Categories, Types, and Structures. Foundations of Computing Series. MIT Press, Cambridge, Massachussetts, 1991

19. S.C.Bailin. An object-oriented requirements specification method. Communications of the ACM, 32(5) p.p.608-623, May 1989

20. Biggs M. Interoffice: The Secret of Success. Network World, Mo.2, 1998. p.p.104-105

21. B.Bloom: Can LCF Be Topped? Flat Lattice models of Typed Lambda Calculus. LICS 1988. p.p.282-295

22. G.Brewka: The Logic of Inheritance in Frame Systems. IJCAI 1987. p.p.483-488

23. K.Baclawski, D.Simovici, and W.White. A categorical approach to database semantics. Mathematical Structures in Computer Science, vol.4, p.p.147-183, 1994

24. D.Calvanese, G.Giacomo, M.Lenzerini, D.Nardi, R.Rosati. Source Integration in Data Warehousing. DEXA Workshop 1998, p.p.192-197

25. Peter P.Chen. The Entity-Relationship Model A basis for the Enterprise View of Data. American Federation of Information Processing Societies (AFIPS) National Computer Conference, Dallas, Texas, 1977, AFIPS Press, Vol. 46, p.p. 77-84

26. Codd E.F. Relational Completeness of Data Base Sublanguages Data Base Systems In: Rustin R. Eds.,.- New York; Prentice Hall, 1372 (Courant Computer Sei. Symposia Series No.6)

27. Hugh C. Davis, Simon Knight, Wendy Hall. Light Hypermedia Link Services: A Study of Third Party Application Integration. ECHT 1994, p.p.41-50

28. A.Endrikat, R.Michalski. Application-oriented Integration of Distributed Heterogenoeous Knowledge Sources. DEXA 1991, p.p.327-332

29. J.Fong, S.-M.Huang. Architecture of a Universal Database: A Frame Model Approach. IJCIS 8(1), p.p.47-82 (1999)

30. D.Florescu, A.Y.Levy. Recent Progress in Data Integration A Tutorial. ADBIS 1998, p.p.1-2

31. Y.Kambayashi. Research and Development of Advanced Database Systems for Integration of Media and User Environments. DASFAA 1999, p.p.3-5

32. S.A.Kastanoff, V.V.Zhelyazko, S.V. Zykov. Designing Information Processing System for Workflow Automation. In J.Eder and L.A.Kalinichenko, (Ed.) Advances in Databases and Information Systems, Workshop in Computing, Vol.2. Moscow: MEPhI, 1996, p.p.12-15

33. Won Kim. Relational Database Systems. ACM Computing Surveys, Vol. 11, No 3, Sept. 1979, p.p. 187-211

34. E. Lippe and A.H.M. ter Hofstede. A Category Theory Approach to Conceptual Data Modeling. RAIRO Theoretical Informatics and Applications, 30(1) p.p.31-79, 1996

35. D.S.Linthicum. Enterprise Application Integration. Addison Wesley Longman. ISBN 0-201-61583-5. Nov.1999. 377 p.

36. Information about Lotus Human Resources Information System available at http://www. lotus.com/solutions/ industryspotlight/HR

37. Information about Lotus Domino Server, Lotus Notes, Lotus Approach and other Lotus software mentioned in this paper available at WWW: http: // www.lotus.com

38. R . Nado, R.Fikes. Semantically Sound. Inheritance for a Formally Defined Frame Language with Defaults. AAAI 1987, p.p.443-448

39. J.F.Nilsson. Relational Data Base Model Simplified and Generalized As Algebraic Lattice with Attribution. FQAS 19 94, p.p.101-104

40. Oracle Applications Localization Release 10.6 for AIX Based Systems, Oracle Corporation, 1995

41. Oracle InterOffice User Manual, Release 4.0, Oracle Corporation, Sept. 1996

42. Information about Oracle Human Resources, Oracle Universal Server, Oracle Applications, Oracle Financials, Oracle Developer/2000, Oracle Designer/2000 available at WWW: http: // www.oracle.com

43. R.Orfali, D.Harkey, J.Edwards The Essential Client/Server Survival Guide, 2nd Edition. Wiley Computer Publishing, 1996, 678p.

44. Reader's Choice Awards. In: DBMS, November, 1997

45. U.Reimer, U.Hahn. A Formal Approach to the Semantics of a Frame Data Model. IJCAI 1983, p.p.337-339

46. N.D.Roussopulos. A semantic network model of data bases, Toronto Univ., 1976

47. D.S.Scott. The lattice of flow diagrams, In: Symposium on Semantics of Algorithmic Languages.- Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag, 1971, p.p.311-372. {Lecture Notes in Mathematics No. 188)

48. D.S.Scott. Relating theories of the X-calculus. In J.Hinhley and J.Seldin, eds. , To H.B.Curry: Essays on combinatory logic, lambda calculus and formalism, p.p.403-450. New York and London, Academic Press, 1980

49. D.S.Scott. Lectures on a mathematical theory of computations. Oxford University Computing Laboratory Technical Monograph. PRG-19, 1981. 148 p.

50. D.S.Scott. Domains for denotational semantics. In M.Nielsen and E.M.Schmidt, eds., Lecture Notes in Computer Science, vol.140, p.p.577-613, Aarhus, Denmark, 12-16 July 1982. Springer-Verlag

51. D.S.Scott. Domains and logics. In 4th Annual Symposium on Logic in Computer Science, pages 4-5, Asilomar Conference Center, Pacific Grove, California, 5-8 June 1989. IEEE Computer Society Press

52. M.Stonebraker, L.A.Rowe, M.Hirohama: The Implementation of Postgres. IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering, Mar. 1990, Vol. 2, No 1, p.p. 125-142.

53. I.H.Toroslu, C.Evrendilek. Lattice Structure for an Object-Oriented Data Model. IADT 1998, p.p.296-303

54. C.Tuijn. Data Modeling from a Categorical Perspective. PhD thesis, University of Antwerp, Antwerp, Belgium, 1994

55. UniQue System Administrator Tutorial. Q Data Dynamique (Pty) Ltd., 1996, 82 p.

56. M.Wirsing, M.Broy: Abstract Data Types as Lattices of Finitely Generated Models. MFCS 1980, p.p.673-685

57. V.E.Wolfengagen. Frame theory and computations., 1984, p.p.1-31 (Computers and artificial intelligence. V.3. No.l)

58. V.E.Wolfengagen. Object-oriented solutions. In J.Eder and L.A.Kalinichenko, eds. Advances in Databases and Information Systems, Workshop in Computing, p.p.407-431. Springer, 1996

59. V.E.Wolfengagen. Event Driven Objects. Proceedings of the Workshop on Computer Science and Information Technologies CSIT'99. Moscow, Russia, 1999 p.p.88-96

60. K.Waiyamai, R.Taouil, L.Lakhal. Querying Concept Lattices in Object Databases. IADT 1998, p.p.280-2897 0.S.J.Young, C.Proctor. UFL: An Experimental Frame Language Based on Abstract Data Types. The Computer Journal 29(4), p.p.340-347 (1986)

61. S.V.Zykov. Human Resources Information Systems Improvement: Involving Financial Systems and Other Sources Data. In: Advances in Databases and Information Systems, Workshop in Computing, Springer, 1998

62. S.V.Zykov. Towards Implementing an Enterprise Groupware-Integrated Human Resources Information System. In: Proceedings of 2nd International Workshop on Computer Science and Information Technologies, Sept., 2000, Ufa