автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Методика обеспечения устойчивости стратегии развития информационных технологий на предприятии в условиях неопределенности воздействия среды

На правах рукописи

КУЗЬКИН АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ

МЕТОДИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ СТРАТЕГИИ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА ПРЕДПРИЯТИИ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ СРЕДЫ

Специальность 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации

(технические системы)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 9 ДПР 2015

Орел-2015

005567983

005567983

Работа выполнена в Государственном казенном образовательном учреждении высшего профессионального образования Академии Федеральной службы охраны Российской Федерации.

Научный руководитель:

кандидат технических наук Басов Олег Олегович, Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации, г. Орел

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Еременко Владимир Тарасович,

ФГБОУ ВПО «Государственный университет -учебно-научно-производственный комплекс», заведующий кафедрой «Электроника, вычислительная техника и информационная безопасность»;

доктор технических наук, профессор Мещеряков Роман Валерьевич, ФГБОУ ВПО «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники», заведующий кафедрой «Безопасность информационных систем»

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Брянский государственный технический университет» (БГТУ)

Защита состоится «04» июня 2015 года в 15.00 на заседании диссертационного совета Д 002.199.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки "Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации Российской академии наук" по адресу:

199178, Россия, Санкт-Петербург, 14 линия, дом 39. факс: (812)-328-44-50 тел: (812)-328-34-11.

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться на сайте Федерального государственного бюджетного учреждения науки "Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации Российской академии наук".

Автореферат разослан У* 2015 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 002.199.01 кандидат технических наук

Фаткиева Роза Равильевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В современных условиях любое предприятие для решения стоящих перед ним задач использует широкий спектр информационных технологий (ИТ). Именно поэтому важным элементом перспективного развития является разработка стратегии развития ИТ на предприятии (ИТ-стратегия), которая представляет собой стратегический план управления развитием информационных технологий предприятия, направленный на удовлетворение потребностей бизнеса и достижение поставленных целей (ИТ-целей) по развитию используемых на предприятии ИТ. Степень достижения последних зависит от уровня развития процессов, функционирующих в ИТ-архитектуре предприятия (ИТ-процессов), и оценивается в рамках комплексного аудита, неотъемлемой частью которого является аудит ИТ-стратегии.

В работах Бегутовой Е. В., Кравченко Т. К., Михайлова А. Г. предложено оценивать уровень достижения ИТ-целей на основе значений ключевых показателей эффективности (КПЭ) ИТ-процессов с использованием процедур нечеткого вывода, а также на основе интеграции системы сбалансированных показателей для ИТ-службы {IT Balanced Scorecard) и стандарта COBIT (Control Objectives for Information and Related Technology), позволяющих получить иерархическую структуру показателей оценки эффективности стратегических решений в области ИТ.

Однако обращает на себя внимание ограниченность проработки подходов к обеспечению устойчивости ИТ-стратегии, под которой будем понимать сохранение значений уровней достижения ИТ-целей относительно требуемого на заданном интервале планирования. Это связано с недостаточной (в основном на качественном уровне) формализацией процедуры, позволяющей строить зависимости между КПЭ ИТ-процессов и уровнями достижения ИТ-целей, а также большой размерностью решаемой задачи. Аналитическое описание либо статистическое наблюдение таких зависимостей затруднено, а зачастую невозможно, поэтому в рамках ИТ-аудита приходится сталкиваться с трудноформализуемымн задачами, для решения которых требуется обработка большого количества разнородных данных.

В рассматриваемой области большим количеством авторов и соответствующих научных школ выполнен значительный объем научных исследований, посвященных вопросам моделирования, оптимизации и исследования свойств слабоструктурированных систем и процессов. К ним, в первую очередь, можно отнести Аксельрода Р., Бакурадзе Д. В., Гвншиапа Д. М., Коско Б., Калинина В.Н., Кулинича А. А., Кульбу В. В., Лагсрева Д. Г., Лукьянову Л. М., Новикова Д. А., Поспелова Г.С., Растригина Л.А., Резникова Б.А., Саатн Г. А., Снлова В. Б. Этими учеными созданы достаточные научные предпосылки для решения трудноформализуемых задач обеспечения устойчивости ИТ-стратегии, однако, не учтены влияния ИТ-процессов друг на друга на заданном интервале планирования, объективно существующие за счет ограничений на общий потребляемый ресурс ИТ-архитектуры. Указанные взаимные влияния обусловлены факторами неопределенности (случайности и игрового характера), источником которых является среда.

Поэтому в настоящее время имеет место противоречие между существующими методами оценивания уровней достижения ИТ-целей предприятия, которые

предполагают независимое планирование ИТ-процессов, и наличием неопределенности воздействия среды, что приводит к несогласованному изменению уровней достижения ИТ-целей и потере устойчивости ИТ-стратегии на заданном интервале планирования. Его разрешение представляет собой актуальную научную задачу.

В связи с этим целью исследования является разработка научно-методического инструментария обеспечения устойчивости ИТ-стратегии предприятия в условиях неопределенности воздействия среды.

В соответствии с поставленной целью в работе поставлены и решены следующие частные задачи исследования:

- проанализирован процесс оценивания целевых показателей ИТ-стратегии предприятия с применением методологий ИТ-аудита;

- разработана модель оценивания уровней достижения ИТ-целей предприятия;

- разработан алгоритм формирования требований к значениям КПЭ ИТ-процессов;

- разработана методика обеспечения устойчивости ИТ-стратегии предприятия на заданном интервале планирования;

- осуществлены экспериментальная проверка разработанного научно-методического инструментария обеспечения устойчивости ИТ-стратегии предприятия и моделирование соответствующих процессов с оценкой их эффективности.

Методы и средства исследования. Для выполнения исследований и решения указанных задач использовались методы корреляционного и факторного анализа, нечетких множеств, имитационного моделирования, эволюционных вычислений, гибридных нейронных сетей и когнитивного моделирования.

При разработке программного комплекса использовались методы объектно-ориентированного программирования и языки программирования высокого уровня.

Положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель оценивания уровней достижения ИТ-целей предприятия.

2. Алгоритм формирования требований к значениям ключевых показателей эффективности ИТ-процессов.

3. Методика обеспечения устойчивости ИТ-стратегии предприятия на заданном интервале планирования.

Научная новизна полученных в диссертационной работе результатов, выводов и рекомендаций заключается в разработке:

1) математической модели оценивания уровней достижения ИТ-целей предприятия, основанной на применении нечеткого когнитивного моделирования и аппарата гибридных нейро-нечетких сетей и позволяющей учесть неопределенность воздействия среды;

2) алгоритма формирования требований к значениям КПЭ ИТ-процессов, учитывающего силу и согласованность взаимных влияний контуров регулирования уровней достижения ИТ-целей и обеспечивающего минимизацию отклонений указанных уровней от требуемых значений на заданном интервале планирования;

3) методики обеспечения устойчивости ИТ-стратегии предприятия на заданном интервале планирования, базирующейся на нечетком когнитивном мо-

делировании и эволюционных вычислениях, отличающейся процедурой обоснования требований к значениям КПЭ ИТ-процессов для альтернативных сценариев реализации ИТ-целей.

Практическая ценность работы заключается в доведении разработанного научно-методическог о инструментария обеспечения устойчивости ИТ-стратегии до программного комплекса, предусматривающего его непосредственное применение в деятельности аналитика отдела планирования и развития ИТ предприятия.

Обоснованность п достоверность научных положений, основных выводов и результатов диссертации обеспечивается за счет анализа состояния исследований в данной области, согласованности теоретических выводов с результатами экспериментальной проверки модели и алгоритмов, а также апробацией основных теоретических положений диссертации в печатных трудах и докладах на международных научных конференциях.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на международной научно-практической конференции «ИНФОКОМ-2013» (г. Ростов-на-Дону, 2013 г.), 7 Всероссийской научно-практической конференции «Территориально распределенные системы охраны» (г. Калининград, 2013 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Вопросы кибербезопасности, моделирования и обработки информации в современных социотехнических системах «Информ-2014» (г. Курск, 2014 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 12 печатных работах, включая 4 публикации в рецензируемых научных изданиях из перечня Ми-нобрнауки РФ: «Науковедение», «Труды СПИИРАН», «Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики»; получены 2 свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ, имеется положительное решение о выдаче патента на изобретение.

Реализация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы использованы при совершенствовании процесса интеллектуального производства группы компаний "Навигатор Технолоджи" (г. Орел), а также в учебном процессе на кафедрах Академии ФСО России (г. Орел), что подтверждено соответствующими актами внедрения.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 199 страницах машинописного текста, содержит 15 иллюстрации и 8 таблиц, состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы (101 наименование) и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована ее актуальность, сформулированы цель и задачи исследования, изложены основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе обоснована необходимость разработки ИТ-стратегии предприятия и оценки эффективности ее реализации в слабоструктурированных системах; рассмотрены основные проблемы снижения эффективности ИТ-стратегии в рамках корпоративного управления; обоснована возможность применения методов интеллектуального анализа данных для решения задачи обеспечения устойчивости ИТ-стратегии; осуществлена формальная постановка задачи исследования.

Решение задачи оценки эффективности ИТ-стратегии в рамках комплексного ИТ-аудита позволяет руководству ИТ-департамента (отдела) предприятия проводить обобщенную и сравнительную оценку ИТ-процессов и формализовать требования, направленные на совершенствование ИТ-целей предприятия.

Для построения ИТ-процессов предприятия в настоящее время используются различные библиотеки и стандарты, в основе которых лежат процессное управление и сервисный подход, такие как: IT1L {¡Т Infrastructure Library), концепция MOF {Microsoft Opérations Framework), стандарт COB1T (Control Objectives for Information and ReJated Technology)-, ГОСТ P ИСО 2000. Структуризация процесса достижения ИТ-целей предприятия с помощью методологии COBIT 5.0 (как наиболее функциональной для проведения комплексного аудита ИТ) позволяет однозначно построить зависимость степени их достижения от уровня обеспечения требований к процессу внедрения и реализации ИТ-процессов, однако не учитывает неопределенности воздействия среды, обусловленной ограничениями на общий потребляемый ИТ-ресурс. Указанный недостаток продуцирует невозможность обеспечения (уже на этапе оценки) устойчивости ИТ-стратегии на заданном интервале планирования.

На основе анализа существующих решений в области интеллектуального анализа данных сделан вывод о целесообразности гибридного использования методов когнитивного моделирования и генетических алгоритмов (ГА) для оценивания уровней достижения ИТ-целей как показателей устойчивости ИТ-стратегии предприятия в условиях неопределенности воздействия среды.

Процесс обеспечения устойчивости ИТ-стратегии включает в себя:

- оценку уровней достижения И1-целей С — (,Ц ), позволяющую осуществлять контроль н прогнозирование обеспеченности ИТ-стратегии;

- решение оптимизационной задачи получения требований к значениям КПЭ СКПЭ=(СКПЭ)СКПЭ; __>СКПЭ) ит.процессов СПр КСГР,С2Пр,...,С£р) с учетом их

влияний друг на друга, позволяющих перераспределить ИТ-ресурсы предприятия;

- решение задачи стратегического планирования при формировании ИТ-стратегии предприятия с учетом перераспределения ИТ-ресурсов по требуемому уровню достижения ИТ-целей.

С учетом такой структуризации для достижения цели диссертационного исследования требуется разработать:

- математическую модель оценивания уровней достижения ИТ-целей предпри-тия, позволяющую учесть неопределенность воздействия среды в виде:

С^=/(С,ПР,С,КПЭ), (1)

где t - дискретные моменты модельного времени, выбираемые в соответствии с принятым на предприятии горизонтом планирования;

- алгоритм формирования требований к значениям КПЭ ИТ-процессов, позволяющих обеспечить устойчивость ИТ-целей как целевых показателей ИТ-стратегии:

скпо./(спР)Скпэ)сСитц (2)

где С,'™ - требуемые уровни достижения ИТ-целей предприятия; и

- соответствующую методику обеспечения устойчивости ИТ-стратегии предприятия на заданном интервале планирования.

Во второй главе рассматриваются вопросы разработки математической модели оценивания уровней достижения ИТ-целей предприятия, позволяющей учесть неопределенность воздействия среды на основе применения нечётких когнитивных карт (НКК) и аппарата гибридных нейро-нечетких сетей.

Общая процедура такого применения к решению задачи оценивания уровней достижения ИТ-целей предприятия предусматривает реализацию трех этапов (рис. 1).

Рис. 1. Функциональная модель процесса построения нечеткой когнитивной модели оценивания уровней достижения ИТ-целей предприятия в нотации ГОЕРО

На первом этапе производится структурная идентификация НКК, заключающаяся в выделении концептов С"тц, С,Пр, С*пэ, определяющих множества ИТ-целей, ИТ-процессов и их КПЭ и характеризующих уровни: достижения и-ой ИТ-цели (« = 1,...,ЛГ), возможностей А--го ИТ-процесса = и р-го КПЭ ИТ-процесса

(/> = 1,...,Р) соответственно.

Результатом выполнения первого этапа является структура нечеткой когнитивной модели оценивания уровней достижения ИТ-целей предприятия (1). Его особенностью является возможность адаптации групп концептов под профиль предприятия за счет выделения перечня характерных ИТ-целей, а также перечня критических ИТ-процессов, суммарное влияние которых на устойчивость ИТ-стратегии составляет более 90 %.

✓чПр /"Итц

Веса связей между группами концептов из множества С и множества и

IV

ИТЦ-Пр _

,ИТЦ-Пр ИТЦ-Пр _ ,КТЦ-Пр

IV,

ИТЦ-Г|р ИТЦ-Пр

1ГГЦ-ПР 1ГШ-Пр

,НТЦ-Пр

ИТЦ-Пр

(3)

определяются с помощью метода экспертных оценок. Внутри множества СПр веса связей между концептами

Wn? =

wn wn м„

иДУ?-

(4)

задаются методами корреляционного и факторного анализа. Веса связей между

/"К

группой концептов из множества L

J^np-КПЭ =

и группой концептов из множества

спР

•и

11

„Пр-КПЭ 21

Пр-КПЭ Ир-КПЭ WJ1 У 2

rip-кт

(5)

задаются с помощью нейро-нечетких аппроксиматоров, которые выступают в качестве нечеткой модели оценивания влияния значений КПЭ на уровни реализации ИТ-процессов в соответствии с методологией COBIT 5.0.

Введенные отношения влияния (3)-(5) отображаются в виде дуг ориентированного графа НКК, задаются в виде весов w:J е[-1,1] соответствующих матриц смежности и

описывают нечеткие причинно-следственные связи между значащими концептами.

На втором этапе (рис. 1) производится параметрическая идентификация полунищ ^Пр ~кт

ченной НКК, заключающаяся в описании концептов из множеств С , С и С

соответствующими нечеткими переменными вида yg. ,£)(.,С,-у, где Qt - терм-

Ic

множество /-го концепта; D. - базовое множество /-го концепта; С, - функция принадлежности (ФП) значений концепта в базовом множестве; к - число типовых состояний концепта. Для задания терм-множества лингвистических переменных для группы концептов из множеств С1ГШ использовалась шкала стандарта ISO/1EC 15504, позволяющая присвоить рейтинг по достижению каждой из ИТ-целей в зависимости от полноты ее достижения. Терм-множество лингвистической переменной, описывающей уровни возможностей ИТ-процессов из множества СПр, задавалась в соответствии со стандартом COBIT 5.0. Область определения лингвистической переменной, описывающей концепты из множества С>т и ограничивающей значения для деления области определения на количество уровнен в соответствии с терм-множеством для каждого КПЭ, задано в соответствии с требованиями Соглашения об уровне предоставления услуги (Service Level Agreement - SLA) к конкретным КПЭ, характеризующим определенный ИТ-процесс.

Для оценки состояний ИТ-процессов по КПЭ (рис. 2) показана целесообразность использования адаптивной системы нейро-нечеткого вывода - ANFIS (Adaptive Network-based Fuz2y Inference System), позволяющей настраивать параметры ФП в процессе обучения нейронной сети с помощью алгоритма обратного распространения

ошибки, а выводы делать на основе аппарата нечеткой логики. Сравнение полученных с ее помощью результатов, показало их хорошую согласованность с экспериментальными данными, полученными при оценивании состояния ИТ-процессов по КПЭ.

Область концептов, характеризующих КПЭ ИТ-процессов (множествоС*03)

А ГНС, ;-

...... / 7 Я -

, -X.............

Область концептов, характеризующих уровни возможностей ИТ-процессов (множество сЛ)

— .С___сПр"

г1*

„Пр

тнсу— —

: ГНС.

С'

Т

^г

ГНС, — —УС"1'"

--V (-'"'

и№ г.4..---

Область концептов, характеризующих уровни достижения ИТ-целей (множество С1"4!

ИТЦ-Пр > ..-,!Л| 11 ---------

С'Г1

''у-.ИТЦ »' 1 /

с;

с?

.'Ж' .

■■{ гяс.

• с;,г:

,„ИТЦ-Пр

- » , .яти

_______-.....

ИТЦ-Пр

—.......-..............^ИТЙ

„ИТЦ-Пр V» у

Рис. 2. Обобщенная структура НКМ оценивания уровней достижения ИТ-целей предприятия

На третьем этапе (рис. 1) производится динамический анализ полученной НКК, в результате чего становится возможным спрогнозировать значения целевых концептов из множества С,гга на заданный интервал планирования за счет разработки механизма влияния нескольких концептов-источников на концепт-приемник. В качестве такого механизма использован подход, предполагающий взвешенное суммирование выходных значений концептов-источников с последующим нелинейным преобразованием результатов. Для случая комплексного влияния концептов множеств Скпэ и СПр на уровень достижения ИТ-целей модель динамики НКК примет следующий вид:

С'1ТЦ(/ + 1) = /

"Пр "Чр "КТП _

£ ^итц-пр^пр (0 + £ ^Пр (/) + £ ^пр-кпэ^кпэ (/)

(б)

где и"р - веса влияния концепта С/1" на концепт С"р; и-"'-1013 - веса влияния концептов С,кпэ на концепт СПр; Л|1р,ЯК11Э - число концептов-источников из множеств СПр и Скпэ, влияющих на концепт С]"11. Интервал модельного времени (Г +1) выбирается в соответствии с принятым в организации горизонтом планирования.

Результатом выполнения трех этапов (рис. 1) является модель, позволяющая проводить анализ как отрицательного, так и положительного влияний КПЭ на принятую ИТ-стратегию предприятия.

В третьей главе рассмотрены подходы к обеспечению устойчивости ИТ-стратегии предприятия на заданном интервале планирования, решения задач формирования требований к уровням достижения ИТ-целей и значениям КПЭ ИТ-процессов.

Показано, что устойчивость ИТ-стратегии предприятия может быть обеспечена путем формирования требований к значениям КПЭ ИТ-процессов на основе балансировки их согласованного влияния на прогнозируемые уровни достижения ИТ-целей с применением методов эволюционных вычислений.

Решение задачи формирования требований к уровням достижения ИТ-целей предприятия включает процедуру ранжирования по критерию важности и введение ограничений на относительный уровень приращений значений уровней на заданном интервале планирования для обеспечения управляемости траектории изменения целевых показателей ИТ-стратегии во времени. Оценки относительной важности ИТ-целей получены с помощью метода анализа иерархий, а ограничения - на основе численного решения нечеткой задачи линейного программирования с заданным уровнем принадлежности значения целевой функции

где а _ коэффициент, показывающий потребность г'-й ИТ-цели в у'-м типе ИТ-ресурса для изменения уровня оценки 1-й ИТ-цели на одну условную единицу; Ь. - ограничение на общий объем ИТ-ресурса/-го типа.

Вычисление и анализ значений целевых показателей ИТ-стратегии предприятия на заданном интервале планирования связаны с исследованием силы и согласованности взаимовлияний между концептами нечеткой когнитивной модели при условии наличия или отсутствия непосредственной взаимосвязи между концептом, системой и средой. Для решения этой задачи необходимо учесть все опосредованные взаимовлияния концептов друг па друга на основании применения операции нечеткого транзитивного замыкания, результатом которого является переход от когнитивной матрицы ГГ к транзитивно замкнутой матрице V, элементами которой являются пары (1'. ,у(;). На основе матрицы V производится выбор доминирующей стратегии

обоснования показателей устойчивости ИТ-стратегии.

Для формирования требований к значениям КПЭ ИТ-процессов с учетом минимизации отклонении значений ИТ-целей от требуемых на заданном интервале планирования обосновано применение высоко робастного генетического алгоритма Холланда. В качестве условий его адаптации для решения рассматриваемой задачи использованы требования к уровню достижения ИТ-целей и выделенные контура влияния значений КПЭ ИТ-процессов на них. Алгоритм формирования требований к значениям КПЭ ИТ-процессов состоит из следующих шагов.

Шаг 1. Идентификация нечеткой когнитивной модели (НКМ) обеспеченности

ИТ-стратегии, а именно, определение векторов С1™ и С . Задание вектора требуе-

мых значений уровней достижения ИТ-целей С*™, полученных проведением экспертного опроса. Определение параметров работы алгоритма ,k, р, resдоп и вычисление размера начальной популяции Р = 2р. _

Шаг2. Формирование начальной популяции: С™э = {c,Klra},i = l,P ,1-\,р, в которой хромосомы закодированы в виде 8-ми разрядных наборов значений КПЭ ИТ-процессов.

Шаг 3 . Расчет ресурсоемкости полученных значений КПЭ ИТ-процессов и проверка условий на не превышение resiU для каждой особи в начальной популяции:

rest= (8)

min Ares, = g(res^esson) > 0.

Шаг 4 . Расчет ФП, заключающейся в реализации итерационной процедуры пересчета целевых показателей ИТ-стратегни на основе разработанной нечеткой когнитивной модели: _

Ci™ = F(C^"),j = \к (9)

Шаг 5 . Расчет параметра останова алгоритма на основе минимального отклонения уровня достижения частной ИТ-цели относительно требуемого значения:

.^птц _^итц /-.ига

АС, =СЧ -С^,

ДС = minmiri Дц. .

' j

Шаг 6 . Проверка условия па положительность параметра останова алгоритма ДС> 0 и превышения требуемого числа поколений ЛТП0К > . В случае выполнения данных условий выводятся требования к КПЭ ИТ-процессов. В случае не выполнения - переход к шагу 7.

,-КПЭ у-ОП R.,fr„_

Шаг 7. Выбор особей и формирование пар для скрещивания С, ,с2 . выоор особей осуществляется по методу колеса рулетки, а формирование пар для скрещивания - пропорциональным элементарным отбором.

Шаг S . Проведение процедур кроссинговера и мутации, при этом определение количества точек кроссинговера осуществляется с учетом выделения согласованных контуров влияния на целевые показатели ИТ-стратегии, а вероятность мутации

Р =0 1 После выполнения данного шага-переход к шагу 3.

м>т ' '

Результатом работы алгоритма является вектор требований к значениям КПЭ ИТ-процессов, позволяющих обеспечить устойчивость ИТ-стратегии предприятия на заданном интервале планирования. Экспериментальные исследования позволили определить его основные характеристики и показать большую (в 2,31 раза) эффективность поиска по сравнению со стандартным ГА.

В четвертой главе формализован процесс обеспечения устойчивости ИТ-стратегни предприятия на заданном интервале планирования (рис. 3), представлен программный комплекс, реализующий соответствующую методику, и осуществлена экспериментальная проверка разработанного научно-методического инструментария с оценкой эффективности процесса обеспечения устойчивости.

Рис. 3. Функциональная модель методики обеспечения устойчивости ИТ-стратегии предприятия

Первый этап разработанной методики заключается в разработке схемы интеграции данных. Установлено, что для расчета значений КПЭ ИТ-процессов необходимо делать выгрузки из баз данных информационных систем предприятия в отдельную базу данных, используя ЕТЬ-средства и, тем самым, организовывая хранилище данных.

На втором этапе методики (рис. 3) производится адаптация разработанной НКМ оценивания уровней достижения ИТ-целей к структуре и профилю предприятия: уточнение перечня ИТ-целей предприятия, выделение группы ИТ-процессов по критерию критичности для деятельности предприятия, конкретизация перечня КПЭ для выделенных ИТ-процсссов, обработка экспертных данных по заданию весов связей между концептами и обучение с помощью разработанных программных средств гибридных нейро-нечеткнх сетей. Результатом данного этапа является НКМ, адаптированная к конкретной структуре и профилю предприятия.

Третий этап методики (рис. 3) включает в себя реализацию описанных выше процедур формирования требований к уровням достижения ИТ-целей и исследование силы и согласованности взаимовлияния концептов НКМ. Результатами выполнения данного этапа являются согласованные контуры регулирования уровней достижения ИТ-целей и нх прогнозные значения на заданный интервал планирования.

На четвертом этапе методики (рис. 3) производится формирование требований к значениям КПЭ ИТ-стратегни с помощью разработанного адаптивного ГА.

Заключительным этапом методики (рис. 3) является разработка альтернативных сценариев обеспечения устойчивости ИТ-стратегии организации, в соответствии с которыми будут перераспределены ИТ-ресурсы для обеспечения требуемых значений КПЭ ИТ-процессов.

Для реализации представленной методики обеспечения устойчивости ИТ-стратегии предприятия предложен программный комплекс (рис. 4), разработанный в соответствии с особенностями перехода и внедрения 1Т8М в системы управления ИТ.

IBM Tivoli Business Service Manager IBM Tivoli Enterprise Monitoring IBM Tivoli Common Reporting

Данные мониторинга системы управления ИТ

.......Ж..........

БД

(Tivoli Data Warehouse)

Группа экспертов

Подсистема Ген. «к"' директор директор «Л Директор по ИТ

экспертных оценок Тек. директор Нач.отдела Аналитики план. ИТ ИТ

Модуль предварительной

обработки и интеграции данных

Блок согласования

Блок формирования структуры нечеткой когнитивной карты

Модуль ■••■>► корректировки параметров

Блок вычисления прогнозных оценок уровней достижения ИТ-целей

Блок статического анализа нечеткой когнитивной карты

Блок формирования требований к уровням достижения ИТ-целей

Генетический алгоритм

Блок расчет требований к КПЗ ИТ-процессов

«Программа идентификации ключевых показателей •эффективности ИТ-процессов»

«Система сценарного планирования с применением нечеткого когнитивного моделирования»»

Модуль визуализации результатов моделирования и формирования отчетов

Отдел планирования . .... и развития ИТ

АРМ аналитика

Рис. 4. Модульная структура программного комплекса обеспечения устойчивости ИТ-стратегии

Его основными элементами являются:

- модуль предварительной обработки данных, обеспечивающий сопряжение программного комплекса и системы управления ИТ предприятия, реализованной на

решениях IBM Tivoli;

- «Система сценарного планирования», основанная на НКМ оценивания уровней достижения ИТ-целей предприятия;

- «Программа идентификации ключевых показателей эффективности ИТ-процессов», реализующая разработанный алгоритм формирования требований к значениям КПЭ ИТ-процессов;

- модуль визуализации результатов моделирования и формирования отчетов, предназначенный для отображения данных в табличной и графической формах.

Разработанный комплекс имеет клиент-серверную архитектуру, которая позволяет организовать децентрализованное хранение и обработку данных.

Для проверки адекватности разработанного методического инструментария обеспечения устойчивости ИТ-стратегии предприятия в условиях неопределенности воздействия среды был спланирован и проведен эксперимент в группе компаний «Навигатор» (г. Орёл). В соответствии с разработанной моделью оценивания была выделена группа ИТ-целей организации (табл. 1).

Таблица 1. ИТ-цели группы компаний "Навигатор "

№ п/п Наименование ИТ-целн предприятия Усл. обозначение

1. Соответствие между ИТ и бизнес-стратегиями ИТЦ1

2. Следование внешнему законодательству и регулирующим требованиями в области ИТ и поддержка бизнес-соответствия ИТЦ2

3. Лидирующая роль руководства в принятии решений в области ИТ ИТЦЗ

4. Управляемые ИТ-риски ИТЦ4

5. Получение выгод от инвестиций с использованием ИТ ИТЦ5

6. Прозрачность ИТ-затрат, выгод и рисков ИТЦ6

7. Предоставление ИТ-услут в соответствии с бизнес-требованиями ИТЦ7

8. Адекватное использование приложений, информации и технических решений ИТЦ8

9. Гибкость ИТ ИТЦ9

10. Безопасность информации, обрабатывающей инфраструктуры и приложений ИТЦ10

11. Оптимизация ИТ-активов, ресурсов и способностей стратегических решений на основе информации ИТЦ11

12. Обеспечение работы и поддержка бизнес-процессов путем интеграции приложений и технологий в бизнес-процессы ИТЦ12

13. Извлечение выгоды из программ и проектов, выполняемых в рамках сроков, бюджета и соответствующих требованиям и стандартам ИТЦ13

14. Доступность надежной и нужной информации для принятия решений ИТЦ14

15. Соблюдение внутренних политик ИТЦ15

16. Компетентный и мотивированный персонал ИТ ИТЦ16

17. Знания, экспертиза и инициативность для осуществления бизнес-инноваций ИТЦ17

Анализ таблиц соответствия ИТ-целей и ИТ-процессов, описанных в методологии СОВ1Т 5.0, позволил выявить ИТ-процессы, оказывающие наибольшее влияние на достижение ИТ-целей группой компаний «Навигатор» (табл. 2).

Эксперимент включал в себя следующие этапы:

1) обобщение результатов аудита обеспеченности ИТ-стратегии и расчет прогнозных значений показателей достижимости ИТ-целей (табл. 1) па интервале планирования, равном одному году (рис. 5, а);

2) сравнение прогнозных значений и реальных показателей достижимости ИТ-целей через один год (рис. 5, б);

3) обобщение результатов аудита обеспеченности ИТ-стратегии, получение методом экспертных оценок требуемых уровней достижения ИТ-целей и расчет их прогнозных значений (рис. 5, в);

4) формирование требований к значениям КПЭ ИТ-процессов и их выполнение на интервале планирования, равном одному году (рис. 5, г).

Анализ полученных данных показал, что:

- разработанная НКМ оценивания уровней достижения ИТ-целей характеризуется средней точностью (рис. 5, б) при средней абсолютной ошибке МРАЕ = 5,66%;

Таблица 2. Оценка критичности ИТ-процессов

№ п/п Название ИТ-процесса Условное обозначение Критичность, %

1. Мониторинг, оценка и анализ производительности МЕА01 14,27

2. Управление подходом к управлению ИТ APOOl 10,51

3. Управление персоналом АР007 9,21

4. Управление инновациями АР004 7,43

5. Управление рисками АР012 6,67

б. Обеспечение получения выгоды EDM02 5,23

7. Управление безопасностью АР013 4,81

8. Обеспечение оптимизации рисков EDM03 4,06

9. Управление отношениями АР008 3,98

10. Управление программами и проектами BAI01 3,55

И. Управление проблемами DSS03 3,22

12. Управление стратегией АР002 3,18

13. Управление изменениями ВА106 2,85

14. Управление архитектурой организации АРООЗ 2,49

15. Управление качеством APOl 1 1,82

16. Управление эксплуатацией DSS01 1,65

17. Управление доступностью и мощностью BAI04 1,45

18. Обеспечение оптимизации ресурсов EDM04 1,22

19. Управление портфелем инвестиций АР005 0,98

20. Управление конфигурацией BAI 10 0,87

21. Управление непрерывностью DSS04 0,79

ИТ 1115

И7Ц1С в)

Рис. 5. Анализ обеспечения устойчивости ИТ-стратегии группы компаний «Навигатор»

ИТЦ13

И7Ц12

И7Ц11

И7Ц10 б) КГЦ1

ИТЦ16

итцдо а)

ИТЦ1 .100

ИТЦ17

КТЦ8

' ЙТЦ9

- кривая (пунктирная линия), отображающая результаты ИТ-аудита, полученные на начальном этапе оценивания, демонстрирует равномерность состояния ИТ-стратегии предприятия по перечню выделенных ИТ-целей (табл. 1), тогда как полученная с помощью модели прогнозная оценка (сплошная линия) показывает неравномерность состояния ИТ-стратегии при средней абсолютной ошибке МРАЕ = 47,48% (рис. 5, в);

- применение разработанной методики обеспечения устойчивости ИТ-стратегии предприятия на заданном интервале планирования позволяет добиться равномерности состояния ИТ-стратегии предприятия по перечню выделенных ИТ-целей (кривая, обозначенная точками), обеспечив их близость к результатам аудита (пунктирная линия) МРАЕ = 6,15%.

Таким образом, выполнение полученного плана требований к значениям КПЭ ИТ-процессов менеджментом группы компаний «Навигатор» позволило снять образовавшееся возмущение в системе управления ИТ, повысив при этом эффективность процесса обеспечения устойчивости принятой ИТ-стратегии на 41,33 %.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы по работе.

В приложении представлен перечень КПЭ ИТ-процессов предприятия согласно методологии СОВ1Т. Выписка из него в части, касающейся ИТ-процессов МЕА01 и АР001 (табл. 2), представлена ниже (табл. 3).

Таблица 3. Перечень КПЭ ИТ-процессов МЕА01 и АР001

Наименование КПЭ ИТ-процесса Ед. измерения

и 2 Уровень удовлетворенности сторон процессом измерения показателей Баллы от 0 до 5

Доля критических процессов, охваченных мониторингом %

Число действий по совершенствованию, вызванных мониторингом шт.

Число достигнутых целен по эффективности шт. или %

Временная задержка между отчетом о недостатках и корректирующими действиями Мнн\Час\Дснь

Задержка в обновлении измерений, отражающих текущие цели по эффективности, показатели и сравнительный анализ Мин\Час\День

Число показателей (из расчета на процесс) шт.

Число причинно-следственных связей, учтенных при мониторинге шт.

Объем усилий, необходимых для сбора значении показателей Баллы от 0 до 5

Число проблем, не выявленных в ходе процесса оценки шт. или %

Доля показателей, которые могут использоваться при сравнительном отраслевом анализе и анализе групп целей %

АР001 Доля ИТ-целей в стратегическом плане ИТ, которые поддерживают реализацию стратегического бизнес-плана %

Доля ИТ-инициатив в тактическом плане ИТ, которые поддерживают реализацию тактического бизнес-плана %

Доля ИТ-проектов, которые прямо зафиксированы в тактических планах %

Временная задержка между обновлениями стратсгичсскнх/тактичсских бизнес-планов и обновлениями стратегических/тактических планов ИТ Мин\Час\Цснь

Доля заседаний по осуждению стратегических/тактических планов ИТ, в которых принимали активное участие представители бизнеса %

Временная задержка между обновлениями стратегических планов ИТ и обновлениями тактических планов ИТ Мин\Час\День

Доля тактических планов ИТ, соответствующих определённой структуре %

Доля ИТ-ннициатив/просктов, одобренных бизнесом %

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В диссертационной работе решена актуальная задача обеспечения устойчивости стратегии развития ИТ на предприятии в условиях неопределенности воздействия среды.

На основании проведенного исследования сформулированы следующие выводы.

1. Предложен подход к обеспечению устойчивости ИТ-стратегии предприятия с учетом взаимных влияний ИТ-процессов друг на друга за счет наличия ограничений на общие ИТ-ресурсы предприятия (в условиях неопределенности воздействия среды). Формализована соответствующая процедура оценивания уровней достижения ИТ-целей предприятия, выделены основные этапы и особенности.

2. В соответствии с основными принципами стратегического планирования и управления ИТ на предприятии обоснована конструктивность модели оценивания уровней достижения ИТ-целей с применением нечеткого когнитивного моделирования как наиболее соответствующей принципам сбалансированного формирования и реализации ИТ-целей предприятия, описанных в методологии COBIT 5.0. На основании анализа подходов к автоматизации мониторинга параметров функционирования ИТ-инфраструктуры предложена процедура идентификации КПЭ ИТ-процессов на основе аппарата гибридных нейронных сетей, которые объективно отражают основные закономерности изменения их состояния.

3. Предложен алгоритм формирования требований к значениям КПЭ ИТ-процессов, позволяющий сократить перечень вариантов и обеспечить предсказуемость и конструктивность процедуры регулирования уровней достижения ИТ-целей. В его основу положен метод статического анализа нечетких когнитивных карт по критерию силы и согласованности взаимных влияний. Для учета последних при взаимных влияниях контуров регулирования ИТ-целей в положенном в основу генетическом алгоритме Холланда модифицирован оператор кроссинговера. Экспериментально доказано, что адаптивный генетический алгоритм находит оптимальное решение в 2,31 раза быстрее по сравнению со стандартным алгоритмом. Данный факт свидетельствует о более высокой эффективности поиска, которая достигается за счет предложенного принципа адаптивного отбора.

4. Предложена методика обеспечения устойчивости ИТ-стратегии предприятия на заданном интервале планирования, позволяющая обосновывать требования к значениям КПЭ ИТ-процессов для альтернативных сценариев реализации ИТ-целей. В качестве дополнения распределенной системы управления предприятием предложен вариант программного комплекса обеспечения устойчивости ИТ-стратегии. Его модульная архитектура обладает расширенной функциональностью, что достигается путем внедрения в систему ряда взаимодействующих между собой модулей, позволяющих рассчитать требования к КПЭ ИТ-процессов.

5. Применение разработанных научно-методических и программных средств обеспечения устойчивости ИТ-стратегии в условиях неопределенности воздействия среды позволило обеспечить требуемый уровень достижения ИТ-целей на заданном интервале планирования (1 год) и повышение эффективности соответствующего процесса на 41,33 % (на примере группы компаний «Навигатор»).

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В рецензируемых научных изданиях из перечня Министерства образования и науки РФ:

1. Кузькин, A.A. Оценивание показателей эффективности и результативности ИТ-процессов с использованием гибридных нейро-нечетких сетей / А. А. Кузькин // Интернет-журнал "Науковедение". - 2014, № 1. - М.: Науковедение, 2014. Режим доступа: http://naukovcdenie.ru/'PDF/57TVNl 14.pdf, свободный.

2. Кузькин, А. А. Оценка обеспеченности ИТ-стратегии организации с применением метода нечёткого когнитивного моделирования / А. А. Кузькин, С. В. Смирнов, С. Н. Сёмкин // Интернет-журнал "Науковедение". - 2014, № 2. - М.: Науковедение, 2014. Режим доступа: lntp://naukovcdenie.m/PDF/86TVN214.pdf, свободный.

3. Кузькин, A.A. Методика обеспечения устойчивости стратегии развития информационных технологий в организации / А. А. Кузькин // Труды СПИИРАН. -2014. 6 -С. 95-115.

В других изданиях:

1. Кузькин, А. А. Состояние и перспективы совершенствования планирования производства в условиях неопределенности состояния надежности персонала / А. А. Кузькин, С. В. Смирнов // Материалы международной молодежной научно-практической конференции "ИНФОКОМ-2013". - Ростов-на-Дону: СевероКавказский филиал МТУСИ, 2013. - С. 507-509.

2. Кузькин, А. А. Формирование информационной инфраструктуры / А. А. Кузькин, С. В. Смирнов // Материалы 7 Всероссийской научно-практической конференции "Территориально распределенные системы охраны". - Калининград: Пограничный институт ФСБ России, 2013. - С. 9-13.

3. Кузькин, А. А. Формализация процедуры оценивания показателей эффективности ИТ-процессов с применением аппарата нейронных сетей / А. А. Кузькин, С. В. Смирнов // Материалы 7 Всероссийской научно-практической конференции "Территориально распределенные системы охраны". - Калининград: Пограничный институт ФСБ России, 2013. - С. 82-87.

4. Кузькин, А. А. Постановка задачи согласования показателей ИТ-стратегии в рамках формирования структуры договора SLA / А. А. Кузькин, С. В. Смирнов // Материалы 1 Всероссийской научно-технической конференции "Вопросы кибер-безопасности, моделирования и обработки информации в современных социотехни-ческих системах "Информ-2014"". - Курск: Курский государственный университет, 2014.-С. 62-65.

5. Кузькин, А. А. Корпоративное управление информационными технологиями с применением нечеткого когнитивного моделирования / А. А. Кузькин, С. В. Смирнов // Материалы 1 Всероссийской научно-технической конференции "Вопросы ки-бербезопасности, моделирования и обработки информации в современных социо-технических системах "Информ-2014"". - Курск: Курский государственный университет, 2014. - С. 59-62.

Свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ: 1 Кузькин, А. А. Система сценарного планирования с применением нечёткого когнитивного моделирования / А. А. Кузькин, С. В. Смирнов // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013615368 от 06.06.2013 г.

2. Кузькин, А. А. Программа идентификации параметров взаимного влияния стратегических'показателей управления сетью / А. А. Кузькин, С. В. Смирнов, Е. Н. Пантелеев, Д. И. Писарев // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013616325 от 03.07.2013 г.

Автореферат диссертации

Кузькин Александр Александрович

МЕТОДИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ СТРАТЕГИИ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА ПРЕДПРИЯТИИ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ СРЕДЫ

Текст автореферата размещен на сайтах: Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки Российской Федерации ЬИр://уак.е(1. cov.ru/dis-details7xPAR АМ=195423 Федерального государственного бюджетного учреждения науки Санкт-Петербургского института информатики и автоматизации Российской академии паук (СПИИРАН) Мр://т\ау.5рнга5.ту.га^550уе1/кигкш/

Подписано в печать 10.04.2015г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 273 Отпечатано в ООО «Издательство"ЛЕМА"» 199004, Россия, Санкт-Петербург, В.О., Средний пр., д. 24 тел.: 323-30-50, тел./факс: 323-67-74 e-mail: izd lema@mail.ru http://www.lemaprint.ru