автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Методика построения корпоративной информационной системы в условиях существующей иерархии

Введение.

1. Информационные системы и методы их проектирования.

1.1. Стандарты.

1.1.1. Международные стандарты.

1.1.2. Отечественные стандарты.

1.1.3. Корпоративные стандарты.

1.2. Подходы и способы моделирования при проектировании ИС

1.2.1. Структурный подход.

1.2.2. Объектный подход.

1.3. Информационная система корпорации.

1.3.1. Определения, свойства и характеристики.

1.3.2. Архитектура корпоративных систем

1.3.3. Уровни представления.

1.3.3.1. Уровень управления.

1.3.3.2. Информационный уровень.

1.3.3.3. Физический уровень.

1.4. Выводы.

2. Моделирование ИС на основе комплементарных графовых моделей.

2.1. Построение моделей.

2.1.1. Виды используемых оценок моделируемой системы.

2.1.2. Уровень управления (административная иерархия).

2.1.2.1. Управляемость административной иерархии.

2.1.2.2. Информационные процессы.

2.1.2.3. Загруженность элементов административной иерархии.

2.1.2.4. Время ожидания обработки.

2.1.2.5. Условия работоспособности.

2.1.2.6. Оценка качества уровня управления

2.1.3. Информационный уровень.

2.1.3.1. Матрица отношений узлов системы и элементов данных.

2.1.3.2. Выделение автономных направлений деятельности.

2.1.3.3. Оценка информационного уровня представления.

2.1.4. Физический уровень (среда передачи данных).

2.1.4.1. Оценка конфигурации среды.

2.1.4.2. Время доставки данных и пропускная способность среды.

2.1.4.3. Улучшение параметров среды.

2.1.5. Оценка качества трехуровневой структуры проектируемой ИС

2.2. Оптимизация моделей.

2.2.1. Одноуровневая оптимизация.

2.2.1.1. Алгоритмы оптимизации административного уровня представления.

2.2.1.2. Алгоритм оптимизации информационного уровня представления.

2.2.1.3. Алгоритм оптимизация физического уровня представления

2.2.2. Многоуровневая оптимизация.

2.3. Примерная методика построения корпоративной ИС.

2.4. Выводы.

3. Проектирование ИС ВУЗа.

3.1. Корпоративность ВУЗа.

3.2. Автоматизация информационной деятельности ВУЗа, поддерживающей учебный процесс.

3.2.1. Подсистема "ФДП".

3.2. 7. Сбор данных.

3.2.1.2. Аналитическая обработка данных.

3.2.1.3. Итоги исследования подсистемы.

3.2.2. Подсистема "Приемная комиссия".

3.2.2.1. Сбор данных.

3.2.2.2. Информационная поддержка вступительных испытаний.

3.2.2.3. Аналитическая обработка данных.

3.2.2.4. Итоги исследования подсистемы.

3.2.3. Подсистемы "Деканат", "Учебный отдел", "Кафедра".

3.2.3.1. Процессы актуализации данных.

3.2.3.2. Организация хранения данных подсистем.

3.2.3.3. Среда передачи данных.

3.2.3.4. Итоги исследования подсистем.

3.2.4. Перемещение данных между подсистемами (организация взаимодействия).

3.3. Выводы.

Актуальность проблемы. В современном мире, где продолжается стремительное развитие вычислительной техники и средств коммуникации, уделяется все большее внимание работе с информацией, которая в последние десятилетия в большинстве сфер человеческой деятельности признается ресурсом не менее важным, чем сырье и энергия.

Это вывело индустрию информационных технологий на одно из ведущих мест. В ней продолжают сосредотачиваться огромные интеллектуальные и финансовые ресурсы. По данным исследовательской группы European Information Technology Observatory (EITO, Франкфурт) в 1999 году ожидался прирост европейского рынка информационных систем на 10,7%. В США десятипроцентное увеличение рынка было достигнуто еще в 1995 году (при 6,5% в Европе и 4% в Японии).

Совокупный бюджет отделений информационных систем ста первых компаний составляет более 40 млрд. долларов (их основные фонды оцениваются в 5,5 трлн. долларов). В этих отделениях работает 9 млн. человек, включая 190 тыс. специалистов по информационным системам в зарубежных филиалах.[1, 2] ,

Число и сложность задач информационного обеспечения постоянно возрастают. Происходит интенсивный рост объемов обрабатываемой информации и привлечение автоматизированных систем к решению новых, ранее нехарактерных для них задач. Меняются требования не только к функциям и возможностям, но и к динамике их изменения.

Результаты этого - увеличение числа различных автоматизированных информационных систем и систем управления, становящихся все более сложными комплексами аппаратных и программных средств, технологии и персонала, разработка новых подходов к их созданию.

Значительное место занимают задачи информационного обеспечения управления организацией (или предприятием), связанные со сбором, хранением, обработкой и анализом больших объемов данных неоднородной структуры. Особенностями таких задач являются привлечение к их решению людей, не являющихся специалистами в области информационных технологий, и наличие уже сложившегося порядка работы с информацией.

Потребность в том, чтобы автоматизированная информационная система не только позволяла хранить и получать определенный набор данных, но и активно участвовала в формировании управленческих решений возникла давно. Первые автоматизированные системы организаций и материально-технического обеспечения производства появились еще в конце 60-х гг. и были ориентированы на решение задач учета и оценки потребностей в сырье и материалах. Они получили название систем планирования материальных ресурсов MPR (Material Requirements Planning).

В конце 70-х / начале 80-х гг. появились фирмы, специализирующиеся на разработке и внедрении систем управления, которые стали обеспечивать более тесную связь и координацию всех подразделений производства, отвечающих за проектирование, изготовление, снабжение, обслуживание, реализацию и маркетинг. Появилось новое поколение систем, названных системами планирования производственных ресурсов - MPR-II (Manufacturing Resource Planning).

Дальнейшее совершенствование автоматизированных систем было связано с разработкой средств, обеспечивающих выполнение всех функций учета и полного контроля не только для однородных и компактно расположенных объектов, но и для многопрофильных, функционирующих на принципах децентрализованного управления (принятие решений оперативного и тактического характера делегировано на места и находится в компетенции подразделений) предприятий со сложными административными и территориальными структурами, имеющими филиалы и подразделения.

Новое поколение выделилось в отдельный класс, называемый системы планирования ресурсов EPR (Enterprise Resource Planning). [3, 10] Другое название - системы управления корпорацией.

Область применения корпоративных систем чрезвычайно обширна. Они работают со всей информацией и охватывают практически все аспекты работы автоматизируемого объекта (корпорации).

Фундаментом таких систем стала полная инвентаризация всех видов ресурсов объекта в едином информационном пространстве, ранее разделенном на независимые группы данных, ориентированные на решение частных задач и не могущие обеспечить требуемую эффективность управления в силу ограниченности возможностей и разобщенности.

Создание корпоративной информационной управляющей системы -сложная задача, связанная с разрешением многих проблем.

Реализация всего перечисленного осложнена огромным числом, разнообразием и противоречивостью требований и деталей, нечеткостью их формулировки сотрудниками корпорации, периодическим их изменением.

Для создания корпоративных систем необходимо использование моделей, отражающих всю совокупность предъявленных требований, и формулировка критериев оптимизации проектируемых структур.

По сведениям консалтинговой компании The Standish Group, в США более 31% проектов корпоративных информационных систем заканчивается неуспехом; почти 53% завершается с перерасходом бюджета (в среднем на 89%); и только 16,2% проектов укладывается в срок и в бюджет. [4]

Причины создания неудачной системы бывают разные, но, в основном, такая ситуация - результат ошибок, внесенных на начальных стадиях работы при "закладке фундамента" системы на этапах анализа и проектирования, и образующих две взаимосвязанные пересекающиеся группы, суть которых кратко можно свести к следующему - неправильная постановка задачи и неправильно выбранные инструменты для ее решения.

Ошибки первого типа возникают из-за недостаточного внимания к анализу предметных областей, с которыми предстоит работать системе, то есть к факторам главным образом определяющим ее вид, структуру и свойства - характеру деятельности объекта, сложности его административного и территориального устройства, системе управления, принятым правилам работы с документами и информацией, требованиям безопасности, финансовым возможностям и многому другому.

Во вторую - входят ошибки, связанные с использованием в проекте технологий, изначально не рассчитанных на реализацию поставленной задачи - создание сложного и гибкого механизма движения информационных потоков.

Построенные таким образом системы, как правило, быстро проявляют свою нежизнеспособность. Характерные черты таких систем -монолитность, закрытость, ориентированность программных компонентов исключительно на внутренние потребности конкретного подразделения без учета взаимодействия с другими компонентами и общих задач корпорации.

Следствие этого - возникновение трудностей при эксплуатации, расширении системы, внесении изменений; увеличение сроков реализации; рост стоимости поддержки системы; или, в крайнем случае, полная непригодность к работе.

В ходе проектирования ИС корпорации разработчикам приходится одновременно решать несколько основных задач, связанных с построением структуры системы. и

Первая задача - логическая организация хранения данных, создание в рамках системы единого информационного пространства, обеспечение его целостности.

Вторая задача связана с аппаратно-технической работой ИС, то есть с созданием среды передачи данных - системы связей, на основе которой будут реализованы технологии передачи данных автоматизированной корпорации.

Третью задачу условно можно определить как учет человеческого фактора или, другими словами, уже сложившегося порядка работы (существующей иерархии). Дело в том, что к моменту создания автоматизированной системы уже существует неавтоматизированная, каким-то образом выполняющая поставленные задачи. Теперь этим системам предстоит работать вместе, применяя общие подходы к управлению информацией. Возможности модернизации сложившегося порядка работы сильно ограничены.

Проблема, решению которой посвящена эта работа, может быть сформулирована как отсутствие методики построения больших АИС, позволяющей одновременно учитывать административные, информационные и технологические особенности функционирования сложных многопрофильных объектов.

Цель работы. Настоящая работа посвящена созданию методики построения информационных систем, позволяющей интегрировать процессы проектирования разных уровней представления системы.

Эта методика должна:

•обеспечить в ходе проектирования возможность учета и контроля реализации всех существенных требований потенциальных пользователей и деталей информационной и управленческой деятельности корпорации;

•содержать механизм, интегрирующий собранные требования в единое целое и преобразующий их в действующие конструкции корпоративной системы.

Предлагаемая методика основана на моделировании различных уровней представления ИС с помощью комплементарных графовых моделей, обеспечивающих возможность как отдельной, так и совместной оптимизации проектируемых структур.

Методы исследования. В работе использовались математические методы теории множеств, общей теории систем, теории графов и теории массового обслуживания.

Научная новизна. На защиту выносятся:

Методика проектирования ИС, основанная на применении комплементарных моделей разных уровней представления ИС

2. Методика построения комплементарных моделей уровней представления ИС.

3. Алгоритмы одноуровневой и многоуровневой оптимизации проектируемой ИС.

Практическая значимость. Предлагаемая методика позволяет формализовать процесс проектирования больших информационных систем, повысить их эффективность и оптимизировать использование ресурсов.

Внедрение результатов. Теоретические и практические результаты диссертационной работы внедрены в МИЭТ при создании ИС МИЭТ и в ООО "Компания АГА" при создании ИС предприятия.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийских межвузовских научно-технических конференциях студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика-97", "Микроэлектроника и информатика-98", "Микроэлектроника и информатика-2000", 2-ой Всероссийской научно-технической конференции "Электроника и информатика-97", Всероссийской научно-технической конференции "Диагностика веществ, изделий и устройств", Международной научной конференции "Пользовательский интерфейс в современных компьютерных системах".

Публикации. По материалам диссертации подготовлено восемь публикаций.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения.

3.3. Выводы

1. ВУЗ с точки зрения организации информационной деятельности является корпорацией.

2. Проектирование ИС ВУЗа требует применения методики, учитывающей административные, информационные и технические особенности его работы.

3. Информационная деятельность, связанная с работой с данными о студентах, может быть организована с помощью пяти взаимодействующих подсистем.

4. Разработанная методика проектирования корпоративных информационных систем, основанная на комплементарных моделях уровней представления, позволила совместно рассмотреть вопросы построения подсистем, связанные с административными, информационными и техническими требованиями к их работе.

5. Спроектированные таким образом подсистемы отвечают требованиям, предъявляемым к функционированию компонентов корпоративной информационной системы.

Заключение

В диссертационной работе были проанализированы применяемые при проектировании информационных систем методики, подходы и модели. Рассмотрено проектирование информационных систем с точки зрения учета сложившегося порядка работы автоматизируемого объекта, его административных особенностей.

Обоснована необходимость создания методики проектирования, позволяющей совместно рассматривать систему на трех уровнях представления, включающих соответственно административные, информационные и технологические аспекты ее деятельности.

Разработана методика построения корпоративных информационных систем, основанная на применении комплементарных графовых моделей разных уровней представления. Эта методика ориентирована на построение йс, автоматизирующих деятельность крупных объектов со сложной структурой и многочисленными предметными областями.

В качестве основного критерия работоспособности информационной системы в данной работе использованы временные характеристики (продолжительность информационных процессов, время передачи данных и т.д.). Разработанная методика и комплементарные модели уровней представления применимы для работы и с такими характеристиками системы как безопасность, защищенность, стоимость и т.д.

Предложены алгоритмы одноуровневой оптимизации, при использовании которых система исследуется в рамках одного уровня представления. Разработан алгоритм многоуровневой оптимизации, основанный на совместном рассмотрении трех уровней представления системы.

Описанная методика применена для проектирования информационной системы ВУЗа. Разработаны и внедрены подсистемы, автоматизирующие информационную деятельность, поддерживающую учебный процесс.

Методика построения корпоративных информационных систем была внедрена в МИЭТ при построении ИС МИЭТ и в ООО "Компания АГА" при построении ИС предприятия.

Построенные информационные системы на практике доказали свою работоспособность и эффективность. Они находятся в эксплуатации в течение двух лет.

1. Корпоративные сети и системы. Экономические данные // Компьютерра. 1997. - № 42.

2. Темп прироста рынка ИТ в Европе достиг двузначной цифры // Сети и системы связи. Новости. Ноябрь. 1999.

3. Отоцкий Д., Савин А. Тернистый путь к современной технологии управления // Открытые системы. 1998. - № 2.

4. Ладыженский Г.М. Архитектура корпоративных информационных систем // СУБД. 1997. - № 5, 6.

5. Зиндер Е.З. Соотнесение и использование стандартов организации жизненных циклов систем // СУБД. 1997. - № 3.

6. Вендров A.M., CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем. М.: Финансы и статистика, 1998.

7. Международные стандарты, поддерживающие жизненный цикл программных средств. М.:МП "Экономика", 1996.

8. Ахтырченко К.В., Леонтьев В.В. Распределенные объектные технологии в информационных системах // СУБД. 1997. - № 5,6.

9. Системный А. Мир систем управления // Открытые системы. -1998.-№2.

10. Дубова Н. Интегрированные системы управления распределенной корпорацией // Открытые системы. 1998. - № 1.

11. Дворникова Е. Корпорационная информационная система "Эталон" // Открытые системы. 1998. - № 2.

12. Павлов В. Сафаров М. PRODIS управление производственными ресурсами // Открытые системы. - 1998. - № 2.

13. Дубова Н., Кутукова Е. Unicenter TNG управление распределенной корпорацией // Открытые системы. - 1998. - № 2.

14. Катышев С. Об одной концепции управления распределенными ресурсами // Открытые системы. 1998. - № 3.

15. Аншина М. Эмоциональные заметки по системе BAAN IV // Открытые системы. 1998. - № 2.

16. Зименко И. Система SAP R/3 // Открытые системы. 1998. - №2.

17. Волков А. Корпоративные? Информационные? Системы? //ComputerWorld. Россия. 1996. - № 8.

18. Полукеев О., Коваль Д. Моделирование бизнеса и архитектура информационной системы // СУБД. 1995. - № 4.

19. Брюхов Д.О., Задорожный В.И., Калиниченко JI.A., Курошев М.Ю., Шумилов С.С. Интероперабельные информационные системы: архитектуры и технологии // СУБД. 1995. - № 4.

20. Панащук С. Проектирование крупных ИС: от панацей к мастерской методов и моделей // Директору информационной службы. -1998. -№ 2.

21. Gane С, Sarson Т. Structured System Analysis. Prentice-Hall,1979.

22. Марка Д. А., Макгоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования. М.: МетаТехнология, 1993.

23. Chen P.P-S. The Entity-Relationship Model Toward a Unified View ofData//ACM TODS.- 1976.- 1,№ 1.

24. Codd E.F. Extending the Database Relational Model to Capture More Meaning // ACM TODS. 1979. - 4, № 4.

25. Barker R. CASE-Method. Entity-Relationship Modelling. Copyright Oracle Corporation UK Limited, Addison-Wesley Publishing Co., 1990.

26. Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных. Киев.: Диалектика.1998.

27. Кульба В.В., Ковалевский С.С., Косяченко С.А., Сиротюк В.О. Теоретические основы проектирования оптимальных структур распределенных баз данных. М.: СИНТЕГ. 1999.

28. Семенов М.И., Трубилин И.Т., Лейко В.И., Барановская Т.П. Автоматизированные информационные технологии в экономике. М.: Финансы и статистика. 2000.

29. Гилула М.М. Множественная модель данных в информационных системах. М.: Наука. 1992

30. Джексон Г. Проектирование реляционных баз данных для баз данных для использования с микроЭВМ. М.: Мир. 1991.

31. Ope О. Теория графов. М.: Наука. 1980.

32. Ревякин A.M. Графы, матроиды и их инженерные приложения. М.: МИЭТ. 1991.

33. Герчикова И.Н. Менеджмент: учебник. М.: Банки и биржи. 1995.

34. Веснин В.Р. Менеджмент для всех. М.: Юрист. 1994.

35. Хинчин А.Я Работы по математической теории массового обслуживания. М.: Государственное издательство физико-математической литературы. 1963.

36. Давыдов Э.Г. Игры, графы, ресурсы. М.: Радио и связь. 1981.

37. Широ Г.Э. Автоматизация конструирования микроэлектронной аппаратуры. М.: МИЭТ. 1986.

38. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс. М.: Радио и связь. 1988.

39. Дунаев С. Доступ к базам данных и техника работы в сети. М.: Диалог-МИФИ. 1999.

40. Тиори Т., Фрай Дж. Проектирование структур баз данных. М.: Мир. 1985.

41. Калиниченко Л.А. Методы и средства интеграции неоднородных баз данных. М.: Наука. 1983.

42. Саймон А.Р. Стратегические технологии баз данных: менджмент на 2000 год. М.: Финансы и статистика. 1999.

43. Лазарев И.А. Информация и безопасность. Композиционная технология информационного моделирования сложных объектов принятия решений. М.: Московский городской ЦНТИ. 1997.

44. Месарович М., Такахара Я. Общая теория систем: математические основы. М.: Мир. 1978.

45. Месарович М., Мако, Такахара Я. Теория многоуровневых иерархических систем. М.: Мир. 1973.