автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Методология разработки и внедрения программно-математического и информационного обеспечения систем органов государственного управления

Президиум ВАК России

Ьфшеьшо от11 tí_ " ^ 19^г.. № fj й^аеу&йл. ученую степень ДО1«

[аш-льнжк управления ВАК Россйи

$ и

(У кУ

"Л

Российская академия государственной службы при Президенте Российской Федерации

На правах рукописи

КЛЕПЦОВ МИХАИЛ ЯКОВЛЕВИЧ

МЕТОДОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ И ВНЕДРЕНИЯ ПРОГРАММНО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО И ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМ ОРГАНОВ ГОСУДАРСТВЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ

специальность 05.13.11 - Математическое и программное

обеспечение вычислительных машин, комплесов, систем и сетей.

05.13.01 - Управление в технических системах

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант -д.т.н., профессор Б.М.Михайлов

Москва 1997 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 5

1. Информатизация в сфере государственного управления. 10

1.1. Требования к информатизации структур государствен- 10 ного аппарата.

1.2. Анализ проблем разработки и развития информацион- 14 ных систем (ИС) для органов государственного управления.

1.3. Постановка задачи. 27

2. Методологические основы создания информационных 33 систем для органов государственного управления.

2.1. Функциональные задачи и концептуальная модель 33 системы.

2.2. Концепция создания и функционирования распреде- 45 ленных баз данных (РБД).

2.3. Методология моделирования и оптимизации ИС. 68

2.4. Программно-математические модели создания ИС. 80

2.4.1. Модели оптимизации постоянных виртуальных кана- 82 лов доступа к информационным ресурсам РБД.

2.4.2. Модели расчета вероятностно-временных характери- 89 стик (ВВХ).

2.4.3. Модель оптимизации пропускных способностей кана- 105 лов передачи данных.

2.5. Технологии ввода и поиска информации в БД. 112

Выводы. 134

3. Архитектурные и программно-технические решения по- 136 строения информационных систем.

3.1. Архитектуры информационных систем органов госу- 136 дарственного управления.

3.2. Оценка и выбор комплекса технических средств. 146

3.3. Телекоммуникационные технологии построения сетей 158 передачи данных.

3.3.1. Тенденции развития телекоммуникационных техно- 158 логий

3.3.2. Перспективные информационно-телекоммуникацион- 168 ные технологии построения интегрированных систем

3.4. Рекомендации по выбору программного конфигурато- 182 ра информационных систем.

3.5. Оптимизации структуры и пропускных способностей 193 каналов в РБД.

3.6 Расчет вероятностно-временных характеристик сети. 199

Выводы. 209

4. Интеллектуальные системы как инструментарий созда- 211 ния перспективных информационных систем органов государственного управления.

4.1. Инструментальные средства интеллектуальных систем, 211 обеспечивающие решение трудноформализуемых задач

в сфере государственного управления.

4.2. Перспективы и возможности использования интеллек- 228 туальных систем для совершенствования методологии разработки ИС.

4.3. Рекомендации по внедрению систем, базирующихся на 234 технологии и методах искусственного интеллекта.

5. Практические рекомендации по внедрению и эксплуата- 237 ции информационных систем.

5.1. Конфигурирование программно-технической среды и 237 формирование информационного фонда.

5.2. Технология внедрения функциональных задач. 240

5.3. Программно-технические средства сопровождения баз 254 данных информационных систем.

5.4. Организационно-программные средства защиты ин- 260 формации.

5.5 Оценка потребности оперативно-диспетчерского пер- 271 сонала системы.

Заключение. 279

Литература. 283

Введение

Одной из важнейших научно-практических проблем, стоящих перед органами государственного управления федерального, регионального и муниципального уровней является совершенствование методологии разработки и внедрения информационных систем (ИС) как условие успешного выполнения работ по информатизации государственных структур.

Большое внимание, которое уделяется развитию информационных систем для органов государственного управления не случайно. Так, достоверная оперативная и полная информация является необходимым условием принятия обоснованных управленческих решений. Значимость этой проблемы объясняется так же и тем, что в регионах созданы или создаются информационно-аналитические центры, призванные поддерживать административно-управленческую деятельность региональных органов государственной власти. Наиболее эффективное использование информации становиться важным фактором укрепления российской государственности, развития демократии.

Значительно расширился круг пользователей ИС, существенно увеличились объемы передаваемой и обрабатываемой информации.

Несмотря на то, что введение Реестра государственных должностей Российской Федерации ведомственного учета личного состава служащих, учреждение квалификационных чинов создает для сбора и обработки информации по этим проблемам качественно новый уровень, однако пока еще крайне слабо информационное обеспечение государственного регулирования кадровых процессов в органах государственной власти.

Органы государственного управления в большей степени, чем другие организационные структуры, нуждаются в информационном обслуживании, потому что административно-управленческая деятельность федеральных, региональных и муниципальных органов власти, особенно обоснованность управленческих решений, во многом зависит от полноты, унифицированности, сохранности и качества информационных ресурсов, которыми они обладают. Поэтому процесс разработки и внедрения ИС для

органов государственного управления требует системного и глубокого анализа задач, которые стоят перед структурными подразделениями органов

и _____««

государственной власти, выявления узких мест в выполнении и организации управленческих работ, которые невозможны без применения современных средств информатизации.

Виды и способы информационного обслуживания органов власти всех уровней, его формы и содержание на сегодняшний день определяется одними и теми же технологическими принципами, достаточно близкими программно-техническими решениями и общими источниками информации. Это обстоятельство указывает на то, что процесс создания ИС для органов государственного управления должен координироваться на всех уровнях органов власти, иметь единую методологическую базу разработки и внедрения, основанную на широком применении новых аппаратных платформ с использованием соответствующих программных продуктов современных информационных технологий.

Рассматривая методологию и средства создания ИС следует обратить внимание на тот факт, что сегодня изменились точки зрения и требования к этим методам и средствам. Если раньше при разработке ИС доминировал взгляд разработчика и, в частности, программиста из-за значительного увеличения трудоемкости создания прикладных программных комплексов, то в настоящее время ведущее место прочно занял взгляд пользователя на процесс разработки ИС. Приоритет пользовательских требований прослеживается по всем структурно-функциональным аспектам ИС и стадиям ее жизненного цикла:

- участие пользователя в выработке требований и спецификации в процессе создания ИС;

- возможность настройки пользовательского интерфейса на новые режимы, информационный фонд системы;

- возможность расширения функций системы и модификации приложений;

- реконфигурирование системы в интересах пользователя;

- настройка на изменяющиеся форматы входной и выходной информации силами пользователя, а не разработчика.

К настоящему времени сложилась общая методология создания информационных систем, обеспечивающих информационную поддержку административно-управленческой деятельности, органов государственной власти. Она охватывает все стадии жизненного цикла (ЖЦ) системы. Укрупнено эти стадии можно представить следующим образом:

- анализ и разработка требований к ИС, включая цели и задачи организации, для которой создается ИС; на этой же стадии определяются функции ИС, схема территориального размещения пользователей системы и разрабатывается информационно-функциональная модель системы; результат этой стадии - спецификации требований к ИС и ее компонентам;

- предварительный проект ИС, который должен содержать крупноблочную структуру ИС на уровне описаний пользовательских интерфейсов в виде экранных форм, логической модели данных, диаграмм информационных потоков, архитектуры распределенной системы;

- детальный проект ИС, содержащий описание архитектуры и структуры ИС на уровне ее технологической модели комплекса прикладных программ, программно-технической среды, поддерживающей решение функциональных задач системы;

- программирование и отладка отдельных компонент системы;

- интеграция программного обеспечения в единый программный комплекс и настройка его на информационный фонд системы;

- сопровождение ИС.

На практике, в настоящее время, эти стадии жизненного цикла ИС, видоизменяются в зависимости от конкретных условий создания системы и применяемых инструментальных средств и используемых информационных технологий.

С развитием методов и средств программирования, информационных технологий меняется сама модель ЖЦ - от последовательного выполнения работ по стадиям - к "спиральному" циклу, с возможностью укрупнения отдельных этапов и возврата к промежуточным этапам.

Очевидно, что изменение условий создания систем возможности использования существующих программ, информационных ресурсов, готовых программных продуктов, предлагаемых на рынке ПО и возросшие требования к срокам разработки систем определяют целесообразность пересмотреть традиционно сложившуюся методологию разработки и внедрения ИС.

Главная цель развития методологии создания ИС состоит в сокращении трудозатрат на разработку и внедрение в эксплуатацию системы. Эта цель связана с необходимостью найти приемлемые пути решения противоречий между растущей сложностью ИС и требованиями к срокам и качеству их разработки.

Сокращение трудоемкости в работе предлагается обеспечить за счет:

- широкого использования рынка программного обеспечения, чтобы избежать программирования того, что может быть куплено;

- разработки унифицированного представления информационных ресурсов, их интеграции и доступа к ним;

- разработки концепции технологии программно-математического моделирования сети с целью определения и оптимизации общесистемных характеристик;

- создания технологии внедрения функциональных задач системы, позволяющей оперативно настраивать прикладные ПО системы на формируемый информационный фонд;

- использования методов и средств интеллектуальных систем как инструментария для решения трудноформализуемых задач.

Для получения качественных характеристик функционирования ИС требуется разработка принципиально новых методов и технологий ввода и поиска информации в БД, моделей расчета и оценки пропускных способностей каналов передачи данных, обеспечивающих доступ к распределенным базам данных.

Расчеты вероятностно-временных характеристик системы и ее надежности, особенно в части средств телекоммуникации необходимы для оценки надежности и производительности ИС.

Таким образом, предметом исследований и разработок в диссертационной работе являются решения научных проблем, состоящих в:

- обобщении методов и средств разработки, внедрения и программирования ИС на всех стадиях их жизненного цикла с учетом возможностей выбора и использования готовых программных продуктов и инструментальных программных средств, предлагаемых на рынке информационных услуг;

- разработке концепции распределенных баз данных (РБД) и организации ее функционирования;

- разработке концепции технологии математического моделирования ИС, реализуемых на основе распределенных баз данных и глобальных корпоративных сетей передачи данных (ПД) и, в частности, в декомпозиции общей задачи моделирования ИС на частные задачи моделирования, с последующей увязкой их в единый технологический комплекс моделей;

- разработке математического аппарата, позволяющего решать задачи оптимизации пропускных способностей линий (каналов) ПД в РБД или в сети ПД, оптимизации маршрутизации информационных потоков и расчета основных общесистемных характеристик ИС,

- создании комплекса программных средств, реализующих технологии математического и компьютерного моделирования.

1. Информатизация в сфере государственного управления

1.1. Требования к информатизации структур государственного аппарата

Правовое государство как гарант демократии и рыночной экономики в России находится сейчас в стадии строительства. Поэтому органы государственного управления в своей работе должны быть более деятельными, гибкими, динамичными, направляя свои усилия на создание сильного демократического государства. Государственное управление должно ориентироваться на будущее и настраиваться на общественные, экономические и технологические изменения в государстве и обществе.

За последние годы число федеральных министерств и ведомств России выросло до 86 (в 1992 г. их было 42). Существенно вырос объем взаимной информации, а также поток управленческих документов и всего делопроизводства, причем, нередко готовится различного рода документов ^ и собирается сведений значительно больше, чем необходимо для управления. В то же время ощущается недостаток информации, позволяющей осмыслить новые тенденции и возникающие противоречия в социально-экономическом и политическом развитии страны. Крайне слабо информационное обеспечение государственного регулирования кадровых процессов, несмотря на то что введение Реестра государственных должностей федеральных государственных служащих, ведомственности учета личного состава служащих, введение квалификационных чинов обеспечивает для сбора и обработки информации по этим проблемам качественно новый уровень.

В организационно-правовом отношении государственные органы являются органами, которые взаимодействуют с внешним миром для самостоятельного осуществления функций государства. Они являются организационными единицами независимыми от смены должностных лиц; возглавляет их руководство, которое непосредственно несет ответственность за деятельность органа государственной власти.

и

Органы государственной власти и управления представляют трехуровневую систему, состоящую из:

- федеральных органов власти, федеральных министерств и ведомств;

- органов власти субъектов Российской Федерации (средний-региональный уровень);

- муниципальных органов власти (низовые органы власти), часть которых одновременно являются органами местного самоуправления.

Высшими федеральными органами государственной власти являются органы, компетенций которых распространяются на всю территорию Федерации. Это Администрация Президента РФ, Федеральное Собрание, Правительство РФ, Судебные органы (Конституционный Суд, Верховный Суд, Высший Арбитражный Суд Российской Федерации). В то же время на общегосударственном уровне имеются федеральные органы исполнительной власти (министерства и ведомства) и Генеральная Прокуратура РФ.

Структура региональных органов государственной власти (органов власти субъектов РФ) весьма сложна. Часть их подчинена федеральным органам власти, и сфера их компетенции может быть ограничена отраслевыми рамками, поскольку многие вопросы отнесены к предмету совместного ведения. Другая часть региональных органов власти подчинена, условно говоря, высшим органам власти субъектов Федерации.

Еще труднее определить субординацию местных органов государственного и муниципального управления. Часть их непосредственно подчинена региональному органу государственной власти, и их компетенция распространяется только на небольшую часть территории Федерации. Другая часть выполняет свои функции самостоятельно, входя в систему местного самоуправления.

Именно общегосударственная информация, построенная на основе реализации общих целей и на единых принципах, может стать действенным средством стабилизации и укрепления российской государственности, основанных на внедрении единых стандартов,

требований и критериев оценки информации. Она должна быть открытой для общества, достоверной и оперативной.

Органы государственного управления не менее, а может быть в большей степени, чем другие организационные структуры, нуждаются в информационном обслуживании, потому что административно-управленческая деятельность федеральных, региональных и муниципальных органов власти, особенно обоснованность управленческих решений, во многом зависит от унифицированности, полноты и качества информационных ресурсов, которыми они обладают. Информатизация органов государственного управления должна рассматриваться руководством и должностными лицами органов власт�