автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Методы и алгоритмы поддержки процессов жизненного цикла программного продукта с большим количеством профессиональных пользователей

На правах рукописи

Бирюкова Анна Алексеевна

МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРОЦЕССОВ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА С БОЛЬШИМ КОЛИЧЕСТВОМ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ

Специальность 05.13.11 - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 5 КАП 2014

Москва-2014

005548024

Работа выполнена на кафедре математического обеспечения и стандартизации информационных технологий (МОСИТ) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики» (МГТУ МИРЭА)

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

кандидат технических наук, МОСИТ МГТУ МИРЭА Григорьев Виктор Карлович

доцент кафедры

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Филатова Наталья Николаевна

профессор кафедры автоматизации

технологических процессов федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тверской государственный технический университет»

кандидат физико-математических наук, доцент Сиговцев Геннадий Сергеевич доцент кафедры информатики и математического обеспечения федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Петрозаводский государственный университет»

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем информатики Российской академии наук

Защита диссертации состоится «27» мая 2014 г. в 15 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.131.05 при МГТУ МИРЭА по адресу: 119454, г. Москва, проспект Вернадского, д. 78.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке МГТУ МИРЭА.

Автореферат разослан «25» апреля 2014 года.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 119454, г. Москва, пр. Вернадского, д. 78, МГТУ МИРЭА, Д 212.131.05.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.131.05 кандидат технических наук, доцент

Андрианова Е.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования

Во многих отраслях экономики информационные технологии играют все более значимую роль в создании конкурентных преимуществ. Производится огромное количество программных продуктов (ПП), однако, ряд авторов отмечают, что количество неудачных внедрений составляет порядка 30%. Учитывая, что стоимость риска на стадиях внедрения и сопровождения составляет максимальное значение, стадии внедрения и сопровождения новых и модифицированных ПП являются наиболее критичными стадиями для оценки успешности всего проекта разработки. Достаточно часто работы, проводимые на стадии внедрения, включают в стадию сопровождения. В соответствии с российскими и международными стандартами в стадии внедрения выделяется этап «подготовка пользователей», причем работа с пользователями включает в себя различные аспекты от обучения работе до психологических аспектов восприятия новой системы. Исследование проблем повышения эффективности внедрения ПП, существенной частью которого является разработка методов и инструментальных средств обучения пользователей ПП, является актуальной научной задачей.

Значительный вклад в методы и средства, поддерживающие стадии жизненного цикла программного продукта, такие как сопровождение и внедрение, внесли следующие ученые и организации: У. Ройс, Б. Боэм, Дж. Мартин, И.А. Соколов, К.К. Колин, В.В. Липаев, Институт управления проектами (PMI), Технический комитет по стандартизации ТК 22 "Информационные технологии" и другие. Весомый вклад в развитие современного этапа применения информационных технологий в образовании внесли такие ученые как: А.Н. Тихонов, В.П.Тихомиров, A.B. Соловов, H.H. Филатова, Г.А. Атанов, JI.C. Лисицына, П.Л. Брусиловский и другие. Эти авторы предложили общие методы подготовки пользователей, однако недостаточное внимание уделено такому большому классу пользователей как массовые профессиональные пользователи, а компетентность пользователей данного класса во многом определяет успешность внедрения.

Подготовка пользователей программного продукта после этапа ввода в эксплуатацию программного продукта существенным образом замедляет стадию внедрения программного продукта. Причем для большого количества пользователей программного продукта эффективность подготовки существенно зависит от выбранного метода подготовки пользователей к работе с программным продуктом. В отечественных и зарубежных материалах недостаточно исследован вопрос отличий требований к подготовке различных классов пользователей, особенно вопрос деятельного компьютерного обучения большого количества пользователей программного продукта с использованием эмуляции внедряемого программного продукта на рабочем месте. В известных методиках обучения недостаточно учтены особенности разных классов пользователей и слабо проведена формализация оценки компетентности пользователя программного продукта при работе с внедряемым программным продуктом.

В связи с этим целью исследования является восполнение пробела в области разработки методов и алгоритмов поддержки процессов жизненного цикла программного продукта с большим количеством профессиональных пользователей.

Объектом исследования является программный продукт с большим количеством профессиональных пользователей и инструментарий его сопровождения.

Предмет исследования определен перечнем задач, решаемых в диссертации, и соответствует областям исследований «Оценка качества, стандартизация и сопровождение программных систем» и «Модели, методы и алгоритмы проектирования и анализа программ и программных систем, их эквивалентных преобразований, верификации и тестирования» в паспорте специальности 05.13.11 «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей».

В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие основные задачи:

• корреляция во времени этапа подготовки пользователей и стадий тестирования, внедрения и сопровождения жизненного цикла программного продукта;

• анализ методов и инструментов подготовки большого числа профессиональных пользователей программного продукта;

• разработка математической модели потребности в обученных профессиональных пользователях программного продукта на стадиях внедрения и сопровождения программного продукта;

• анализ компетенции различных типов пользователей программного продукта и построение формальной алгоритмической модели работы массовых профессиональных пользователей программного продукта;

• разработка методики автоматизированного создания имитационной модели программного продукта для ситуационного обучения пользователей;

• разработка и исследование метода опережающей подготовки большого количества профессиональных пользователей программного продукта, на основе имитационной модели программного продукта.

Методы исследования

В диссертационной работе использовались понятия и методы теории графов, теории множеств, методы ситуационного обучения и методы автоматизированного компьютерного обучения, теория баз данных, статистические методы анализа данных.

Обоснованность и достоверность научных положений, теоретических выводов и практических рекомендаций определяются конкретностью математических выкладок, теоретических предпосылок и экспериментальными исследованиями.

Научная новизна работы состоит в том, что в диссертации впервые создана алгоритмическая модель работы массового профессионального пользователя программного продукта, позволяющая разработчикам программных продуктов формально строить набор ситуаций необходимых для обучения класса массовых профессиональных пользователей. Проведен анализ методов обучения большого

количества пользователей программного продукта и построена корреляция между типами пользователей и методами их обучения. Исследованы последовательности этапов в модели жизненного цикла программного продукта и показана возможность переноса этапа деятельного обучения массовых профессиональных пользователей в стадию тестирования на основе использования имитационных моделей программного продукта. В диссертации разработана методика автоматизированного построения эквивалентной имитационной модели программного продукта для цели обучения массовых профессиональных пользователей на стадии тестирования. Предложен метод опережающего обучения массовых профессиональных пользователей на основе методики автоматизированного построения эквивалентной имитационной модели. Предложена методика разработки компьютерных обучающих программ для опережающего обучения массовых профессиональных пользователей. Экспериментально исследованы возможности компьютерных обучающих программ и показана эффективность предложенного метода. Исследован побочный эффект деятельного опережающего обучения в виде бета-тестирования программного продукта.

Практическую ценность работы составляют: Метод опережающего обучения профессиональных пользователей программного продукта. Методика построения компьютерных средств обучения массовых профессиональных пользователей на основе автоматической генерации модели эквивалентной программному продукту. Методика использования опережающего автоматизированного создания компьютерных обучающих программ для ускорения внедрения, поддержки сопровождения и бета-тестирования программных продуктов. Результаты экспериментальных исследований предложенных методов и методик обучения массовых профессиональных пользователей, подтверждающие эффективность предложенных методик обучения массовых профессиональных пользователей и возможностей использования опережающего обучения в качестве побочного бета-тестирования программного продукта.

Апробация работы

Научные положения, выводы и основные результаты диссертационной работы изложены в 16 публикациях, в том числе 4 публикациях в журналах из перечня ВАК, докладывались и обсуждались на 11 научно-методических, научно-технических, научно-практических всероссийских и международных конференциях в 2007-2013 годах, а также на Всероссийском научно-практическом семинаре ФГАУ ГНИИ ИТТ "Информика".

Было получено свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ: В.К. Григорьев, A.A. Бирюкова. Алгоритм и программа выделения массовых профессиональных пользователей информационно-управляющей системы. Отраслевая регистрация алгоритмов и программ. Государственный фонд неопубликованных документов, ФГНУ «ЦИТиС», Москва, инвентарный номер ВНТИЦ: 50201150478

Предложенная методика автоматизированного создания компьютерной обучающей программы используется в учебном процессе на кафедре «Математического обеспечения и стандартизации информационных технологий» МГТУ МИРЭА и на кафедре «Информационных процессов и систем» при ФГАНУ

ЦИТиС в курсах «Технологии электронного обучения», «Тестирование программного обеспечения» и «Технология программирования». Созданные по авторской методике компьютерные обучающие программы использовались при внедрении программных продуктов для обучения пользователей Государственного банка данных о детях, оставшихся без попечения родителей (ГБД АИСТ) и программного продукта в рамках проекта «Оптимизация системы социального обслуживания в стационарных учреждениях и на дому».

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографии и приложений. Объем основного текста составляет 165 страниц, 11 таблиц и 55 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и практическая значимость диссертационной работы, сформулированы цель и основные задачи исследования, изложена проблематика области, определены направления исследований, результаты которых могут восполнить пробел в существующих технических решениях.

В первой главе выделяется класс программных продуктов с большим количеством пользователей, анализируются взаимосвязь стадий жизненного цикла ПП.

При рассмотрении стадий в моделях жизненного цикла программных продуктов выделяются стадии внедрения и сопровождения, которые занимают до 50% трудозатрат и 67% времени, отведенной на весь жизненный цикл программного продукта. Ряд авторов включает стадию внедрения в стадию сопровождения. В реальном процессе разработки по времени стадии жизненного цикла ПП накладываться друг на друга в соответствии с рисунком 1.

Планирование

Составление требований заказчика Проектирование ПП Разработка ПП

Тестирование ПП

Внедрение ПП | Сопровождение ПП

Время

Рис.1. Перекрытие стадий жизненного цикла ПП по времени

Причем в прикладных программных продуктах (ППП), а именно в проблемно-ориентированных ППП с большим количеством профессиональных пользователей, работы по обучению пользователей занимают значительные, по сравнению с другими работами стадии сопровождения, временные и материальные ресурсы. В процессе внедрения потребность в количестве обученных пользователей резко растет, что показано на следующем графике (рис. 2).

Количество компетентных пользователей программного продукта

Потребности в компетентных пользователях

Л

Внедрение ю

20

Рис. 2. Потребность в компетентных профессиональных пользователях программного продукта на стадии внедрения

Кривые на графике зависят от интенсивности процесса внедрения, количества пользователей внедряемого ПП, используемых планов и методов внедрения, и приближаются к функции Хевисайда, описываемой формулой:

Таким образом, на этапе внедрения скорость изменения потребности в обученных пользователях резко растет, что может быть описано обобщенной дельта-функцией. Отсутствие у пользователей внедряемого ПП навыков работы и понимания работы ПП - наиболее серьезная проблема внедрения. Это обуславливает необходимость подготовки пользователей ПП для успешного внедрения.

В соответствии с традиционными моделями жизненного цикла этап обучения входит в стадию внедрения и, как правило, начинается на этапе бета-тестирования системы, а пик интенсивности этапа обучения находится между этапами стадии сопровождения. Причем при внедрении ПП с большим количеством пользователей процесс обучения может занимать достаточно длительный период времени, что затягивает стадию внедрения. К моменту внедрения программного продукта к обучению пользователей ПП предъявляются жесткие требования по скорости обучения в условиях малого количества персонала, который может заниматься обучением, и по техническим ресурсам, на которых может проводиться деятельное обучение. В связи с этим исследование и анализ перекрытия во времени стадий внедрения и тестирования являются одним из путей поиска возможностей по ускорению обучения профессиональных пользователей программного продукта

Во второй главе проводится классификация компьютерных обучающих программ (КОП) для обучения пользователей ПП, проводится анализ временных и материальных затрат различных методов обучения профессиональных пользователей ПП, предлагается метод опережающего обучения профессиональных пользователей ПП, предлагается модификация жизненного цикла ПП на основе метода опережающего компьютерного обучения профессиональных пользователей.

На этапе обучения пользователей количество специалистов, умеющих работать с системой, обычно ограниченно, т.к. к таким специалистам можно отнести в основном разработчиков, тестестировщиков и технических писателей, в то время как потребность в компетентных пользователях на этом этапе весьма велика.

(1)

Рассмотрим взаимное расположение во времени пиков интенсивности стадий тестирования, внедрения, сопровождения и рост потребности в компетентных пользователях (рис.3). Видно, что на стадии сопровождения происходит резкий рост потребности в компетентных пользователях.

Сопровождение Тестирование Внедрение , ПП

ПП \ пп I потребность в компетентных _[___полъзователях___

Время

Рис. 3. Наложение графика потребности в компетентных пользователях на стадии тестирования, внедрения и сопровождения

Анализ временных и материальных затрат на обучение профессиональных пользователей ПП показал, что при количестве пользователей от 100 человек и выше целесообразнее обучение с помощью компьютерного метода обучения по сравнению с традиционным методом обучения и методом «научи учителя». Скорость роста количества обученных пользователей при разных методах обучения отражена на рисунке 4.

Количество компетентных пользователей программного продукта

Начало этапа внедрения ПП

Метод компьютерного обучения

Метод «научи учителя»

60 Время, раб. дней

Рис. 4. Рост количества компетентных пользователей программного продукта в зависимости от времени обучения при разных методах обучения.

Причем при обучении с помощью компьютерного метода обучения качество репродукций, везде одинаково и исключается снижение качества обучения из-за человеческого фактора, промежуточного элемента в виде учителей.

Проведенное исследование последовательности этапов жизненного цикла ПП показывает, что использование компьютерных методов обучения, основанных на компьютерных обучающих программах с ситуационным методом обучения, дает возможность опережающего обучения профессиональных пользователей ПП, что снижает риски неудачного внедрения и уменьшает время, требуемое на стадию внедрения (рис.5).

Обучение пользователей и

специалистов группы поддержки

При опережающем обучении Системное тестирование

Альфа-тестирование

Планирование тестирования

Интеграционное тестирование Модульное тестирование

Планирование внедрения Планирование сопровождения

Обучение пользователей и

Бета-тестирование Оптимизация

производительности | Ввод в | |

эксплуатацию]

специалистов группы поддержки

[ Исправление

I ошибок

Адаптация и усовершенствование

Рис. 5. Этапы стадий тестирования, внедрения и сопровождения программного

продукта

Пользователи общаются с ПП через набор интерфейсов ПП и их работа описывается переходами между интерфейсами. В работе был предложен метод опережающего обучения профессиональных пользователей ПП. Действительно, реализованные интерфейсы и основной функционал ПП дают возможность создавать компьютерные обучающие программы тренажерного типа и начинать опережающее обучение профессиональных пользователей, уже на этапе системного тестирования, что сокращает сроки разработки и внедрения ПП и дает возможность выявить проблемы сопровождения уже на этапе системного тестирования (рис. 6).

Внедрение ПП с опережающим обучением

Время

Рис. 6. Изменение взаимного расположения во времени стадии внедрения и стадии тестирования за счет этапа обучения

На основе опережающего обучения пользователей программного продукта предложена модификация модели жизненного цикла. Обучение на стадии тестирования позволяет снизить риски неудачного внедрения, связанные с некомпетентностью профессиональных пользователей, а также сократить время, затрачиваемое на стадию внедрения ПП.

В третьей главе анализируются типы пользователей ПП, описана алгоритмическая модель класса массовых профессиональных пользователей (МПП) ПП, предлагается формальный, объективный количественный критерий качества знаний и умений для МПП, описывается метод выбора оптимального пути разрешения ситуации для МПП на основе формального критерия качества знаний и умений.

Анализ типов пользователей, основываясь на пользователях типа операторов, позволил выделить класс массовых профессиональных пользователей (МПП).

Теоретическая значимость выделения некоторого класса А определяется путем доказательства двух положений:

а) класс не пуст;

А Ф<г (2)

б) класс не тождественен уже известному классу В.

-.3 В, что А «В (3)

Практическая значимость определяется мощностью класса. В диссертации показано, что к классу МПП относятся сотни тысяч пользователи программного продукта. Фактически можно показать, что к этому классу относятся билетные кассиры, операционисты банков, бухгалтерские работники, это уже сотни тысяч пользователей.

Анализ использования ресурсов программного продукта с большим числом пользователей различными типами пользователями показал, что количество массовых профессиональных пользователей достаточно велико (более 80%), а количество ситуаций, разрешение которых входит в обязанности МПП достаточно мало (около 15%). В тоже время невелико количество используемых в процессе разрешения ситуаций интерфейсов (около 30%), используется около 20% функционала системы и совсем маленький процент классов данных (около 5%). Причем управление архитектурными решениями и вовсе не используются МПП. Распределение ресурсов между разными группами пользователей отражено на рисунке 7.

, ^ _ .. Частота возникновения .. ^ - Архитектурные Классы

Людские ресурсы Ситуации ^.^„е^» Интерфейс Функционал р„ паицм.

Рис. 7. Использование ресурсов различными типами пользователей

Для формального выделения класса МПП в работе построен алгоритм определения принадлежности пользователя к классу МПП и тем самым формально определен класс МПП (рис. 8, 9).

конкретного ПП Где, ТПП[ - время использования данного ПП за рабочий день; ТПП1 - время использования других ПП за рабочий день; Кх, АГ, >10 - коэффициент использования данного ПП по отношению к остальным ПП;

К2, К2> 0,6 — коэффициент времени использования данного ПП за рабочую

смену;

Тмре**~ рабочая смена.

Рис. 9. Модель А работы массового профессионального пользователя программного продукта В результате обучения МПП должен уметь выполнять задачи с помощью ПП. Согласно формальному алгоритмическому определению класса МПП массовый профессиональный пользователь должен строить {/%}- последовательность операций, разрешающих ситуацию Пх из множества {С1ШП} с помощью ПП.

В соответствии формальным, объективным количественным критерием качества знаний и умений для МПП для каждой ситуации, разрешаемой МПП, можно выбрать одну последовательность разрешения ситуации для МПП. Такой последовательностью будет та последовательность, которая имеет минимальное значение критерия, что характеризует минимизацию времени выполнения работы:

где г, - среднее время выполнения у -ой операции в ПП.

Таким образом, наличие данного критерия дает возможность построения оптимальной последовательности для разрешения ситуации.

Проведенное исследование класса массовых профессиональных пользователей позволило:

• дать формальный количественный критерий определения качества обучения массовых профессиональных пользователей;

• построить оптимальный путь разрешения ситуации для массового профессионального пользователя;

• выделить ситуационный метод обучения как целесообразный способ обучения массовых профессиональных пользователей.

В четвертой главе описывается разработанная методика преобразования общего графа разрешения ситуаций в разделяемый пленарный граф, дается определение эквивалентности программного продукта и КОП для набора ситуаций работы МПП, описывается обобщенный интерфейс КОП, описывается разработанная методика автоматизированного создания КОП для МПП, описывается разработанная методика использования опережающего автоматизированного создания КОП для ускорения внедрения, поддержки тестирования и бета-тестирования ПП.

В диссертации предложена методика разрешения ситуаций, обусловленных должностными обязанностями пользователей. Ситуации, входящие в должностные обязанности МПП, и процессы их разрешения представлены в виде однонаправленного графа без циклов, в вершинах которого все возможные состояния интерфейса, а ребра — возможные переходы между состояниями при возникновении событий, в результате действий пользователя (Рис. 10).

Методика использует следующую лемму: УО, е (пш } выбирается одна последовательность из множества },, разрешающая ситуацию через ПП таким образом, что время выполнения общей последовательности операции по разрешению ситуации С1Х, будет минимально (формулы 5, 6).

(4)

УП„ е {пш„ }э Р,т„

(5)

такая, что

(6)

где 7\ время выполнения , ¡-того варианта разрешения ситуации П,.

НИ - начальный интерфейс разрешения ситуации; КИ - конечный интерфейс разрешения ситуации; № — промежуточный интерфейс.

Из формул 5 и 6 следует, что для любой ситуации МПП можно выбрать единственную оптимальную последовательность переходов между интерфейсами, тогда в графе исчезнут дублирующие дуги и ветки с бОлыним временем разрешения ситуации.

Обобщением методики выделения последовательности разрешения ситуации на все ситуации, разрешаемые МПП, является предложенная методика построения базовых ситуаций.

Обозначим через базовую последовательность, а через }ш„ множество базовых последовательностей для МПП, разрешающих множество ситуаций {£2Ш„}.

Определим понятие базовой последовательности таким образом, что 6 \рг,},,/;/, тогда и только тогда, когда Я е \пшп}, а с {^т|11} (7

В результате применения методики фрагмент графа на рисунке 10 для ситуаций П5, П6, П7, П8 превратится во фрагмент графа на рисунке 11.

Получившийся граф (рис.11) однозначно описывает последовательности разрешения ситуаций НИЗ-КИ2, НИЗ-КИЗ, НИ4-КИ2, НИ4-КИЗ.

П.(нИ4)-^-(ив)-^Н^ИЭ^ЦиК^^

Рис. 11. Результат преобразования фрагмента графа разрешения ситуаций для

ситуаций П5, Пб, П7, П8

Таким образом, используя предложенную методику, мы строим для каждой ситуации единственный путь ее разрешения. Этот путь должен быть положен в основу создания имитационной модели программного продукта для деятельного ситуационного обучения.

Для построения имитационной модели ПП для МПП (рис. 12), при выполнении базовой последовательности операций по разрешению ситуации, используется:

• в качестве аналога набора интерфейсов, снимки интерфейсов;

• в качестве функционала - условие перехода от одного интерфейса к другому в рамках определенной последовательности интерфейсов, выбранной для обучения;

• в качестве набора данных одного класса - набор данных для конкретной

Имитационная модель адекватна программному продукту для данной ситуации

Рис. 12. Имитационная модель ПП для ситуации МПП

Таким образом, для создания компьютерной обучающей программы нужен программный продукт, степень готовности которого позволяет сделать снимки интерфейсов, сформировать набор данных, используемый на интерфейсах и определить условия перехода от одного интерфейса к другому, а это возможно на этапе интеграционного тестирования, что позволяет начать стадию внедрения на более раннем этапе стадии тестирования.

Для создания КОП в диссертации разработана следующая методика. Входными данными для разработки КОП являются:

• инструкция пользователю (входит в стандартный набор документов, сопровождающих ПП);

• программный продукт с утверждёнными интерфейсами и функционалом (ПП может в это время находится на этапе тестирования);

• должностная инструкция МПП (оформляется на каждую должность и сотрудника при приеме на работу, в ней прописаны рабочие обязанности сотрудника и приведен список ситуаций, которые входят в должностные обязанности сотрудника).

Управляющими данными является «Общероссийский классификатор профессий рабочих, должностей служащих и тарифных разрядов» в котором для

каждой должности расписаны должностные обязанности. Исполнителем является методист-разработчик, который работал с ПП (участвовал в проектировании, разработке, тестировании или написании документации по ПП) и знает принципы его работы. На выходе получается готовая обучающая программа (рис. 13).

Общероссийский классификатор профессий рабочих, должностей служащих и тарифных разрядов (ОК 016-94)

Методист-разработчик Инструментальные средства

разработки компьютерных обучающих программ

Рис. 13. Детализация этапа «Создание обучающей программы»

Разработанная автором методика автоматизированного создания компьютерной обучающей программы для МПП состоит в следующем: 1. Создание сценария для компьютерной обучающей программы.

а. Выделение ситуаций, разрешение которых входит в должностные обязанности МПП, исходя из должностной инструкции МПП.

б. Выбор способов разрешения для каждой ситуации, решаемой с помощью ПП, исходя из инструкции пользователя к программному продукту.

в. Выбор базовой последовательности разрешения ситуации, для каждой ситуации, разрешаемой МПП с помощью ПП, исходя из методики выбора базовых последовательностей разрешения ситуаций для МПП.

г. Разработка разделов сценария компьютерной обучающей программы согласно базовым последовательностям разрешения ситуаций МПП, исходя из методики выбора минимального набора учебных ситуаций {С2„шЬ} для сценария обучения МПП, основанной на формальном объективном количественном критерии качества знаний и умений для МПП.

Минимальный набор учебных ситуаций, определяется на основе весовой функции ситуации Р(С1,):

= £ гЛ. (8)

где - среднее время выполнения Г1 операции в ПП; и0- частота выполнения операции в ПП за рабочую смену.

Упорядочим последовательность П,..^ ситуаций по убыванию весовой функции и выберем

{«.»»}= йп< (9)

¿=1

где к выбирается таким образом, что

мпп (10)

а

й^Ла^шв (11)

I

где — множество операций для разрешения ситуации О,; {р}шш — множество операций, которые выполняет МПП в процессе решения ситуаций

{«лшя}-

2. Создание элементов для построения эквивалентной модели программного продукта для разработанных разделов, на основе функциональных схем и интерфейсов программного продукта, находящегося на этапе функционального тестирования.

3. Создание компьютерной обучающей программы на основе спроектированных сценариев с использованием программного продукта.

а. Проектирование сценариев компьютерной обучающей программы на основе построенных эквивалентных моделей.

б. Создание скриптов компьютерной обучающей программы.

4. Настройка компьютерной обучающей программы.

а. Утверждение выпускаемой версии компьютерной обучающей программы.

б. Создание списка обучаемых пользователей в компьютерной обучающей программе и настройка прав доступа пользователей к сценариям компьютерной обучающей программы.

Вышеописанная методика лежит в основе предложенного автором метода опережающего обучения массовых профессиональных пользователей и позволяет осуществлять опережающее обучение большого количества МПП на стадии тестирования, сохраняя необходимое качество обучения.

Для поддержки опережающего бета-тестирования разработана методика использования опережающего автоматизированного создания КОП для ускорения внедрения, поддержки сопровождения и бета-тестирования ПП, включающая следующие пункты:

1. Создание КОП в соответствии с методикой автоматизированного создания компьютерной обучающей программы для МПП.

2. Обучение конечных профессиональных пользователей, с использованием созданной компьютерной обучающей программы, со сбором данных по времени выполнения шагов сценариев компьютерной обучающей программы и сбором ошибок и пожеланий, замеченных пользователями во время обучения.

3. Анализ результатов и пожеланий пользователей, собранных при обучении пользователей.

Получение реакции заказчика и пользователей на процессы работы ПП, в ходе бета-тестирования, способствует выявлению проблем, связанных с неудобством интерфейсов программы или не соответствию ожиданиям пользователей. Опережающее бета-тестирование уменьшает риск, связанный с проведением серьезных модификаций на стадии сопровождения.

А в процессе обучения пользователей фактически происходит бета-тестирование эргономики интерфейсов, используемых МПП. Причем следует отметить, что отточенность и удобство интерфейсов, используемых МПП, намного важнее отточенности остальных интерфейсов в силу высокой частотности использования этих интерфейсов.

В пятой главе описана разработанная методика экспериментального исследования эффективности КОП, построенных на основе автоматической генерации моделей эквивалентных ПП, описан порядок проведения и проанализированы результаты экспериментальных исследований эффективности КОП, описана разработанная методика экспериментального исследования возможностей КОП для бета-тестирования интерфейса ПП, описан порядок проведения и проанализированы результаты экспериментальных исследований возможностей КОП.

Для исследования эффективности обучения с помощью КОП, разработанных на основе авторского метода опережающего обучения МПП, по сравнению с традиционным обучением с использованием методических материалов был проведен ряд экспериментов согласно следующей методике:

1. Выделение ситуаций для разрешения задач МПП, построение минимального набора учебных ситуаций и разработка сценариев обучения.

2. Разработка методических материалов и компьютерной обучающей программы.

3. Разработка контрольного задания, отражающего навыки работы с ПП.

4. Деление группы на подгруппы: контрольную и экспериментальную.

5. Проведение обучения (время на обучение дается одинаковое для обеих подгрупп). Контрольная подгруппа обучается по методическим материалам, экспериментальная подгруппа обучается с использованием КОП.

6. Проведение контрольного мероприятия со сбором статистики о времени выполнения контрольного задания.

7. Обработка статистики по времени выполнения контрольного задания.

При делении группы на подгруппы используется ранжирование. В случае проведенных экспериментов ранжирование было проведено в соответствии со средней оценкой студентов за предыдущие годы обучения.

Результаты анализа данных, полученных при экспериментальном исследовании с использованием ИБС «Гефест» отражены на Рис. 14:

Экспериментальная подгруппа

■ Контрольная подгруппа

Рис. 14. Результаты анализа данных, полученных при экспериментальном исследовании эффективности КОП при обучении МПП с использованием

интегрированной банковской системы |

Пользователь экспериментальной подгруппы в среднем выполнил контрольные задания после обучения на 38 минут быстрее, чем пользователь контрольной подгруппы, что свидетельствует об эффективности обучения с помощью КОП.

Результаты анализа данных, полученных при экспериментальном исследовании с использованием системы ведения учебных планов, отражены на рисунке 15:

Рис. 15. Результаты анализа данных, полученных при экспериментальном исследовании эффективности КОП при обучении МПП с использованием КОП по системе ведения учебных планов

В среднем пользователь экспериментальной подгруппы прошел обучение и выполнил контрольные задания после обучения на 2 минуты 42 секунды быстрее, чем пользователь контрольной подгруппы, что также свидетельствует об эффективности обучения с помощью КОП.

Таким образом, автоматизированное создание КОП обеспечивает повышение скорости внедрения, за счет уменьшения времени обучения. Причем эта оценка для МПП дается на основе формального, объективного количественного критерия качества знаний и умений. Наибольший эффект в повышении скорости внедрения дает опережающее обучение пользователей с помощью КОП.

В работе исследованы возможности компьютерных обучающих программ, построенных на основе автоматической генерации моделей эквивалентных ПП, для поддержки бета-тестирования интерфейса ПП. Автором предложена следующая методика экспериментального исследования:

1. Разработка двух КОП, с одним различающимся интерфейсом на одном шаге. В первой КОП стандартный интерфейс на шаге, во второй КОП интерфейс на шаге специально изменен на менее логичный и менее удобный.

2. Деление группы на подгруппы: контрольную и экспериментальную.

3. Проведение обучения. Контрольная подгруппа обучается с использованием КОП со стандартным интерфейсом на шаге, экспериментальная подгруппа обучается с использованием КОП с измененным интерфейсом на шаге.

4. Обработка статистики по времени выполнения различающегося шага.

Результат анализа данных, полученных при экспериментальном исследовании метода компьютерного обучения как инструмента оценки качества интерфейса программного продукта, представлен на рисунке 16.

6,9217

Рис. 16. Результаты анализа данных, полученных при экспериментальном исследовании метода компьютерного обучения как инструмента оценки качества интерфейса программного продукта

На разрешение операции на шаге с измененным интерфейсом среднему пользователю экспериментальной подгруппы потребовалось 6,9217 секунд, на шаге со стандартным интерфейсом контрольной подгруппе потребовалось 5,7504 секунд. Т.е. разрешение одной и той же операции на искаженном интерфейсе занимает на 17% больше времени, чем на стандартном интерфейсе.

Экспериментальные исследования показывают, что при обучении МПП работе с ПП целесообразно использовать КОП. Кроме того в результате создания обучающих программ происходит бета-тестирование ПП разработчиками КОП, а в результате обучения с использованием КОП происходит бета-тестирование пользователями ПП.

Проведенные экспериментальные исследования подтвердили работоспособность и адекватность предложенных в третьей и четвертой главах методов и методик.

В заключении приведены основные результаты диссертационной работы.

В приложение вынесены первичные данные экспериментов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

• Исследовано изменение потребности в компетентных пользователях программного продукта и предложена математическая модель потребности в компетентных пользователях программного продукта на стадии внедрения программного продукта.

• Предложена и создана алгоритмическая модель использования программного продукта классом массовых профессиональных пользователей.

• Предложен формальный, объективный количественный критерий качества знаний и умений для массового профессионального пользователя программного продукта.

• Предложен метод опережающего обучения массовых профессиональных пользователей на основе использования имитационных моделей программного продукта для базовых ситуаций.

• Разработана методика автоматизированного создания имитационной модели программного продукта для ситуационного обучения массовых профессиональных пользователей.

• Экспериментально показано, что опережающее обучение массовых профессиональных пользователей на имитационных моделях программного продукта целесообразно использовать для бета-тестирования интерфейсов.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1) Григорьев В.К., Антонов A.A., Бирюкова A.A. Особенности ситуации «разрыва потока знаний» в информационном обществе. // Дистанционное и виртуальное обучение. - 2012. - № 2 (56). - С. 43-54.

2) Григорьев В.К., Антонов A.A., Бирюкова A.A., Грушин A.B. Методы и средства ИУС «Деканат МИРЭА», обеспечивающие эффективную работу в период пиковых нагрузок. // Университетское управление: практика и анализ, Екатеринбург. - 2011. -№2(72).-С. 49-54.

3) Бирюкова A.A., Григорьев В.К. Повышение эффективности сопровождения программных продуктов на основе электронного обучения пользователей. // Информатизация и связь. - 2013. - № 3. - С. 33-39.

4) Григорьев В.К., Антонов A.A., Бирюкова A.A. Метод построения модели информационной системы для обучения профессиональных пользователей // Информатизация образования и науки. - 2014. - №2 (22). - С. 36 - 48.

В других изданиях

5) Григорьев В.К., Бирюкова A.A. Обучение операционистов банка работе в АБС. // Банки и технологии. - 2008. - № 5. - С. 66-69.

6) Григорьев В.К., Бирюкова A.A. Определение качества обучающей компоненты информационно-управляющей системы в процессе ее опытной эксплуатации. // Сборник научных трудов девятой научно-практическая конференции «Современные информационные технологии в управлении и образовании» ФГУП НИИ «Восход». Секция: Современные технологии подготовки специалистов. - 2010. — С. 165-170.

7) Григорьев В.К., Авдеенко Е.А., Бирюкова A.A. Опережающее обучение пользователей информационно-управляющих систем, базирующееся на имитации состояний интерфейсов информационно-управляющих систем. // Сборник трудов XVII Всероссийской научно-методической конференции «Телематика'2010» секция

«Виртуальные среды и имитационные технологии в образовании и науке». -2010. -С. 328-329.

8) Авдеенко Е.А., Бирюкова A.A., Бегичева Н.В. Методика разработки и экспериментального исследования обучающих программ тренажерного типа // 59 Научно-техническая конференция ГОУ ВПО МИРЭА (ТУ). Сборник трудов. 45. Проблемы высшего образования. - М., 2010. - С. 90-94.

9) Григорьев В.К., Антонов A.A., Бирюкова A.A. Технология электронного опережающего обучения пользователей программных продуктов. // Новые информационные технологии в образовании: сборник научных трудов 12-ой международной научно-практической конференции «Формирование новой информационной среды образовательного учреждения с использованием технологий «1С». - 2012. - С. 230-234.

10) Бирюкова A.A. Опережающее обучение пользователей автоматизированной системы составления расписания занятий в ВУЗе. // Современные информационные технологии в управлении и образовании: Десятая научно-практическая конференции. Сборник научных трудов. Ч.З - М.: ФГУП НИИ «Восход». —2011. -С. 141-147.

11) Бирюкова A.A. Методика экспериментального исследования обобщенного интерфейса обучающей системы. // Проблемы высшего образования. Гуманитарные и экономические науки: 60 научно-техническая конференция: Сборник трудов. 4.4. Проблемы высшего образования. Гуманитарные и экономические науки. ФГБОУ ВПО «Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики». - 2011 - С. 17-20.

12) Бирюкова A.A., Исматулаев М.М., Розанов P.A. Программный инструмент и методика экспериментального исследования корреляции эффективности обучающей компоненты с характером выполняемой задачи. //61 научно-техническая конференция. Сборник трудов. 4.1. Информационные технологии и системы. Вычислительная техника. ФГБОУ ВПО «Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики». - М., 2012. - С.83-88.

13) Григорьев В.К., Антонов A.A., Бирюкова A.A. Эквивалентность обучающей программы и информационной системы для массового профессионального пользователя информационной системы. Труды XIX Всероссийской научно-методической конференции Телематика'2012. Том 1. Секция А. - Санкт-Петербург, 2012.-С. 63-64.

14) Григорьев В.К., Бирюкова A.A., Рычкова H.A. Модификация системы «Расписание МИРЭА 5.0». Новые информационные технологии в образовании: сборник научных трудов 13-ой международной научно-практической конференции «Новые информационные технологии в образовании». Ч. 2. - М.: ООО «1С -Паблишинг», 2013. - С. 59-63.

15) Бирюкова A.A. Экспериментальное исследование методики создания компьютерных обучающих программ для массовых профессиональных пользователей. // Труды XX Всероссийской научно-методической конференции Телематика 2013 - Том 1. - СПБ, 2013. - С. 69-72.

16) Бирюкова A.A., Фомичева Т.О. Подсистема комплекса создания компьютерных обучающих программ для пошагового мониторинга процесса обучения

пользователей и сбора статистики // Материалы XXIV Международной конференции «Применение информационных технологий в образовании», 26-27 июня 2013 г. Г. Троицк, г. Москва. -2013. - С. 481-483.

Личный вклад автора. В работах [1], [2], [3], [5], [7], [9], [11], [12], [15] имеет место неразделимое соавторство. В [4], а также в отраслевой регистрации в фонде алгоритмов и программ № 50201150478, описан алгоритм выделения массовых профессиональных пользователей программного продукта из числа всех пользователей рассматриваемого программного продукта, а также описана модель работы массового профессионального пользователя. В [4], [8], [10], [16] автору принадлежит методика экспериментального исследования и результаты анализа полученных в результате проведенного эксперимента данных. В [13] автору принадлежит методика разработки компьютерных обучающих программ и результаты экспериментальных исследований. Статьи [6], [14] полностью написаны автором.

Научное издание

Бирюкова Анна Алексеевна

МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРОЦЕССОВ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА С БОЛЬШИМ КОЛИЧЕСТВОМ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ

Специальность 05.13.11 - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей (технические науки)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 31.03.2014 Формат 60 х 90 Хб ■ Бумага 80 г Усл.-печ.л. 1,5. Зак.475. Тир, 100 экз.

Отпечатано в редакционно-издательском отделе Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет радиотехники, элеюроники и автоматики» 119454 Москва, пр. Вернадского, 78

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И

АВТОМАТИКИ»

На правах рукописи

Бирюкова Анна Алексеевна

МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРОЦЕССОВ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА С БОЛЬШИМ КОЛИЧЕСТВОМ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ

ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ

Специальность 05.13.11 Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей, (технические науки)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

1 кандидат технических наук, доцент

Григорьев Виктор Карлович

Москва, 2014 г.

Оглавление.

Список использованных сокращений...................................................................6

Введение...................................................................................................................7

Глава 1. Обзор жизненного цикла программного продукта.............................11

1.1 Классификация программных продуктов по уровням применения... 11

1.2 Стадии жизненного цикла программного продукта............................18

1.3 Модели жизненного цикла программного продукта...........................23

1.4 Анализ последовательности этапов внутри стадий внедрения и сопровождения...................................................................................................33

1.5 Выявленные проблемы внедрения и сопровождения программных продуктов............................................................................................................38

Глава 2. Исследование порядка выполнения этапов стадий внедрения и сопровождения программного продукта в отношении этапа обучения пользователей программного продукта..............................................................40

2.1 Классификация компьютерных обучающих программ для обучения пользователей программных продуктов..........................................................41

2.2 Анализ временных и материальных затрат различных методов обучения профессиональных пользователей программного продукта........48

2.2.1. Методика расчета временных затрат на обучение профессиональных пользователей................................................................48

2.2.2. Методика оценки материальных затрат на обучение профессиональных пользователей................................................................51

2.3 Метод опережающего обучения профессиональных пользователей программного продукта.....................................................................................54

2.4 Модификация жизненного цикла программного продукта на основе метода опережающего компьютерного обучения профессиональных пользователей.....................................................................................................59

2.5 Краткие выводы.......................................................................................60

Глава 3. Разработка алгоритмической модели массового профессионального

пользователя...........................................................................................................62

3.1. Модель потребности в компетентных пользователях на стадии внедрения программного продукта..................................................................62

3.2. Анализ типов пользователей программного продукта........................63

3.3. Разработка алгоритмической модели класса массовых профессиональных пользователей программного продукта.........................69

3.4. Построение формального, объективного количественного критерия качества знаний и умений для массового профессионального пользователя

73

3.5. Метод выбора оптимального пути разрешения ситуации для массового профессионального пользователя на основе формального критерия качества..............................................................................................74

3.6. Краткие выводы.......................................................................................76

Глава 4. Метод построения компьютерных средств обучения массовых профессиональных пользователей на основе автоматической генерации модели эквивалентной программному продукту...............................................78

4.1. Методика преобразования общего графа разрешения ситуаций в разделяемый планарный граф...........................................................................78

4.2. Эквивалентность программного продукта и компьютерной обучающей программы для набора ситуаций работы массового профессионального пользователя....................................................................83

4.3. Обобщенный интерфейс компьютерной обучающей программы......86

4.4. Методика автоматизированного создания компьютерной обучающей программы для массового профессионального пользователя......................90

4.5. Разработка методики использования опережающего автоматизированного создания компьютерных обучающих программ для ускорения внедрения, поддержки сопровождения и бета-тестирования программных продуктов.................................................................................101

4.6. Краткие выводы.....................................................................................105

Глава 5. Экспериментальное исследование разработанного метода построения компьютерных средств обучения массовых профессиональных пользователей на основе автоматической генерации моделей эквивалентных программным продуктам....................................................................................106

5.1. Методика экспериментального исследования эффективности компьютерных обучающих программ, построенных на основе автоматической генерации моделей эквивалентных программным продуктам..........................................................................................................106

5.2. Экспериментальные исследования эффективности компьютерных обучающих программ при обучении пользователей систем ИБС «Гефест» и системы ведения учебных планов..................................................................109

5.3. Анализ результатов экспериментальных исследований эффективности компьютерных обучающих программ при обучении массовых профессиональных пользователей................................................112

5.4. Методика экспериментального исследования возможностей компьютерных обучающих программ, построенных на основе автоматической генерации моделей эквивалентных программным продуктам, для поддержки бета-тестирования интерфейса программного продукта............................................................................................................116

5.5. Экспериментальные исследования возможностей компьютерных обучающих программ, построенных на основе автоматической генерации моделей эквивалентных программным продуктам, для поддержки бета-тестирования интерфейса программного продукта......................................118

5.6. Анализ результатов экспериментального исследования возможностей компьютерных обучающих программ, построенных на основе автоматической генерации моделей эквивалентных программных продуктов, для поддержки бета-тестирования интерфейса программного продукта............................................................................................................119

5.7. Краткие выводы.....................................................................................120

Заключение...........................................................................................................122

Библиография.......................................................................................................127

Приложения.........................................................................................................141

Приложение 1. Пример методического пособия для обучения пользователей

ИБС «Гефест»......................................................................................................142

Приложение 2. Пример контрольного задания для проверки эффективности

обучения пользователей ИБС «Гефест»...........................................................147

Приложение 3. Пример формы отчета по контрольному заданию для

проверки эффективности обучения пользователей ИБС «Гефест»...............148

Приложение 4. Время выполнения контрольного задания при экспериментальном исследовании эффективности обучения с

использованием интегрированной банковской системы................................150

Приложение 5. Время выполнения контрольного задания при экспериментальном исследовании эффективности обучения с

использованием системы ведения учебных планов........................................154

Приложение 6. Время выполнения шага обучающей программы с измененным интерфейсом при экспериментальном исследовании оценки

качества интерфейса............................................................................................157

Приложение 7. Свидетельство о государственной регистрации программного продукта «Алгоритм и программа выделения массовых профессиональных

пользователей информационно-управляющей системы»...............................160

Приложение 8. Акты внедрения результатов диссертационной работы.......162

Список использованных сокращений

MS - Microsoft

РМВоК - Project Management Body of Knowíedge

PRINCE2 - PRojects IN Controlled Environments 2

АРМ - автоматизированное рабочее место

АС - автоматизированная система

ДО - дистанционное обучение

ЖЦ - жизненный цикл

ИБС - интегрированная банковская система

КОП - компьютерная обучающая программа

МПП - массовый профессиональный пользователь

ПП - программный продукт

ППП - пакет прикладных программ

Введение

Министерство экономического развития России в документе «Прогноз долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2030 года» представило прогноз развития отечественной индустрии информационных технологий. В соответствии с этим отчетом объем рынка информационных технологий должен увеличиться в 3,7 раза по сравнению с 2011 годом, причем объем рынка программных средств должен увеличиться на 55%. В соответствии с указом президента Российской Федерации от 7 мая 2012 года (№596) к 2020 году должно быть создано и модернизировано 25 млн. высокопроизводительных рабочих мест.

Во многих отраслях экономики информационные технологии играют все более значимую роль в создании конкурентных преимуществ. Производится огромное количество программных продуктов, однако, ряд авторов отмечают [1, 2], что количество неудачных внедрений составляет порядка 30%. Учитывая, что стоимость риска к стадиям внедрения и сопровождения составляет максимальное значение, стадии внедрения и сопровождения новых и модифицированных программных продуктов являются наиболее критичными стадиями для оценки успешности всего проекта разработки. Стадии сопровождения и внедрения являются ключевыми стадиями в моделях жизненного цикла программного продукта. Действительно в соответствии со стандартами ГОСТ Р ИСО/МЭК 122072010, ГОСТ 34.601 - 90, ГОСТ Р ИСО/МЭК 15288-2005, ГОСТ 19.102-77, РМВоК (Project Management Body of Knowledge), PRINCE2 (PRojects IN Controlled Environments 2), CobiT (Control Objectives for Information and Related Technology), ГОСТ P ИСО/МЭК 20000-1-2010 эти стадии выделяются в существенную часть в жизни продукта, а в спиральной модели жизненного цикла программного продукта являются критическим элементом после которого идет повторение стадий. Достаточно часто работы, проводимые на

стадии внедрения, включают в стадию сопровождения. В соответствии со стандартами на стадии внедрения выделяется этап «подготовка пользователей» причем работа с пользователями включает в себя различные аспекты от обучения работе до психологических аспектов восприятия новой системы.

Именно поэтому исследование проблем повышения эффективности внедрения программного продукта, существенной частью которого является разработка методов и инструментальных средств обучения пользователей программного продукта, является актуальной научной задачей.

Степень разработанности темы исследования

Значительный вклад в методы и средства, поддерживающие стадии жизненного цикла программного продукта, такие стадии жизненного цикла как сопровождение и внедрение внесли ученые и организации: Ройс У., Боэм Б., Мартин Дж., Соколов И.А., Колин К.К., Липаев В.В., Институт управления проектами (PMI), Технический комитет по стандартизации ТК 22 "Информационные технологии" и другие. Значительный вклад в развитие современного этапа применения информационных технологий в образовании внесли такие ученые как: Тихонов А.Н., Соловов A.B., Филатова H.H., Атанов Г.А., Лисицына Л.С., Брусиловский П.Л. и другие.

Эти авторы внесли большой вклад в общие методы подготовки пользователей. Однако, на наш взгляд, в отечественных и зарубежных материалах недостаточное внимание уделено такому большому классу пользователей как массовые профессиональные пользователи. При этом следует иметь в виду, что компетентность пользователей данного класса во многом определяет успешность внедрения.

Подготовка пользователей программного продукта после этапа ввода в эксплуатацию программного продукта существенным образом замедляет стадию внедрения программного продукта. Причем для большого количества пользователей программного продукта эффективность подготовки

существенно зависит от выбранного метода подготовки пользователей к работе с программным продуктом. В отечественных и зарубежных материалах недостаточно исследован вопрос отличий требований к подготовке различных классов пользователей, особенно деятельного компьютерного обучения большого количества пользователей программного продукта с использованием эмуляции внедряемого программного продукта на рабочем месте. В известных методиках обучения недостаточно учтены особенности разных классов пользователей и слабо проведена формализация оценки компетентности пользователя программного продукта при работе с внедряемым программным продуктом.

В связи с этим целью исследования является восполнение пробела в области разработки методов и алгоритмов поддержки процессов жизненного цикла программного продукта с большим количеством профессиональных пользователей.

Объектом исследования является программный продукт с большим количеством программных продуктов и инструментарий его сопровождения.

Предмет исследования определен перечнем задач, решаемых в диссертации, и соответствует областям исследований «Оценка качества, стандартизация и сопровождение программных систем» и «Модели, методы и алгоритмы проектирования и анализа программ и программных систем, их эквивалентных преобразований, верификации и тестирования» в паспорте специальности 05.13.11 «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей».

В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие основные задачи: корреляция во времени этапа подготовки пользователей и стадий тестирования, внедрения и сопровождения жизненного цикла программного продукта; анализ методов и инструментов подготовки большого числа профессиональных пользователей программного продукта; разработка математической модели потребности в обученных

профессиональных пользователях программного продукта на стадиях внедрения и сопровождения программного продукта; анализ компетенции различных типов пользователей программного продукта и построение формальной алгоритмической модели работы массовых профессиональных пользователей программного продукта; разработка методики автоматизированного создания имитационной модели программного продукта для ситуационного обучения пользователей; разработка и исследование метода опережающей подготовки большого количества профессиональных пользователей программного продукта, на основе имитационной модели программного продукта.

Методы исследования

В диссертационной работе использовались понятия и методы теории графов, теории множеств, методы ситуационного обучения и методы автоматизированного компьютерного обучения, теория баз данных, статистические методы анализа данных.

Обоснованность и достоверность научных положений, теоретических выводов и практических рекомендаций определяются конкретностью математических выкладок и теоретических предпосылок и экспериментальными исследованиями.

Структура диссертации: введение, пять глав содержательного текста, заключение, библиография (122 источника) и восемь приложений. Общий объем диссертации 165 страниц, включая 55 рисунков и 11 таблиц.

Глава 1. Обзор жизненного цикла программного продукта

1.1 Классификация программных продуктов по уровням применения

Программный продукт (1111) - программное средство, предназначенное для поставки, передачи, продажи пользователю. В свою очередь, программное средство - объект, состоящий из программ, процедур, правил, а также, если предусмотрено, сопутствующих им документации и данных, относящихся к функционированию системы обработки информации, где под программой понимаются данные предназначенные для управления конкретными компонентами системы обработки информации в целях реализации определенного алгоритма [3].

Согласно ГОСТ-19781 существуют следующие виды программ, представленные в таблице 1.1 [4].

Таблица 1.1. Виды программ согласно ГОСТ 19781 - 90

Системная программа Программа, предназначенная для поддержания работоспособности системы обработки информации или повышения эффективности ее использования в процессе выполнения прикладных программ

Управляющая программа Системная программа, реализующая набор функций управления, в который включают управление ресурсами и взаимодействием с внешней средой системы обработки информации, восстановление работы системы после проявления неисправностей в технических средствах

Супервизор Часть управляющей программы, координирующая распределение ресурсов системы обработки информации

Прикладная программа Программа, предназначенная