автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Моделирование и оптимизация корпоративной информационной системы предприятия на основе распределенных систем вычисления

На правах рукописи

ВАСИЛЬЕВ Александр Владимирович

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ КОРПОРАТИВНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПРЕДПРИЯТИЯ НА ОСНОВЕ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМ ВЫЧИСЛЕНИЯ

Специальность: 05.13.12 - Системы автоматизации проектирования

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ВОРОНЕЖ 2005

Работа выполнена в Воронежском государственном техническом университете

Научный руководитель

доктор технических наук Зеленин Юрий Григорьевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Муратов Александр Васильевич

кандидат технических наук, доцент Питолин Михаил Владимирович

Ведущая организация

Воронежский институт высоких технологий

Защита состоится «16» декабря 2005 г. в 1430 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д212.037.03 Воронежского государственного технического университета по адресу: 394026, г. Воронеж, Московский проспект, 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного технического университета.

Автореферат разослан «16» ноября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

О.В.Родионов

1232370

9»Ш

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Создание корпоративной информационной системы (КИС) является сложной организационно-технологической задачей. Реализация этой задачи имеет несколько составляющих, без осознания роли каждой из них невозможно правильно осуществить планирование и организовать внедрение данного проекта. Важность создания технического и программного обеспечения КИС осознана достаточно давно и не требует особых обоснований, значение же такого фактора, как информационное обеспечение при создании и внедрении КИС бывает недооценено. Информационное обеспечение автоматизированной системы определяется, как совокупность форм документов, классификаторов, нормативной базы и реализованных решений по объёмам, размещению, и формам существования информации, применяемой в автоматизированной системе при её функционировании. Таким образом, информационное обеспечение предопределяет не только конечный результат функционирования КИС, но и оказывает существенное значение на реализацию бизнес-процессов организации при автоматизированной обработке. Переход от ручной к автоматизированной технологии обработки данных в корпоративном управлении предполагает полное и детальное описание объектов управления, то есть используемых данных, процедур их обработки и бизнес-процессов функционирования корпорации. Всё это, так или иначе, завязано на информационное обеспечение КИС, которое в свою очередь отражает текущее её состояние и ориентировано на решение стоящих перед ней задач. Необходимость создания в каждой корпорации своего собственного, только ей присущего, информационного обеспечения определяется следующими причинами:

отсутствием разработанных общероссийских (отраслевых) классификаторов детального уровня;

необходимостью описания номенклатуры сырья, материалов, продукции, оборудования и другого, свойственного данной корпорации;

особенность бизнес-процессов, реализуемых в данной корпорации с использованием классификаторов (словарей);

ограниченностью технических, трудовых, финансовых ресурсов, которые корпорация готова направить на создание и сопровождение информационного обеспечения КИС.

Для создания автоматизированной корпоративной информационной системы должна быть проанализирована и описана вся циркулирующая в системе информация. Основные проблемы описания информации КИС связаны со следующими её особенностями:

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

»

л

большие объёмы данных, когда номенклатура продукции, сырья, комплектующих, используемого оборудования или запасных частей каждая в отдельности превышает 20 ООО - 30 ООО единиц, а в отдельных случаях 100 ООО уч&гных единиц;

необходимость применения многоаспектной классификации информации. Каждое подразделение (группа подразделений) хочет видеть информацию в своём разрезе (экономическом, технологическом, сбытовом, снабженческом и др.). как правило, не совпадающем с потребностями других подразделений;

необходимость интеграции справочников локальных информационных систем корпорации для формирования сводной и консолидированной отчётности;

высокая динамика изменений некоторых классификаторов (словарей), что создаёт трудности при обеспечении актуальности информационного обеспечения для территориально удалённых предприятий корпорации;

потребность централизованного хранения нормативно-справочной информации (словарей, классификаторов) с целью повышения оперативности контроля достоверности и ведения данных.

Решение указанных выше задач и определяет актуальность создания и сопровождения информационного обеспечения КИС. Сложность создания единых автоматизированных классификаторов (словарей) корпорации определяется рядом организационных и профессиональных требований, выполнение которых приводит к положительному результату.

Работа выполнялась в рамках НИР ГБ 96.04 «Моделирование и оптимизация в автоматизированных системах» и в соответствии с научным направлением ВГТУ «Системы автоматизированного проектирования и автоматизации производства».

Цель и задачи работы. Разработка математических моделей синтеза и анализа взаимодействия ИС с внешней средой в структурном и параметрическом представлении, обеспечивающих построение инструментальных средств в виде математического, алгоритмического и программного обеспечения ИТ автоматизированного функционирования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

провести системное моделирование, декомпозицию и синтез автоматизированных ИТ взаимодействия и поведения ИС с внешней средой;

разработать алгоритм формирования множеств достижимости входов и выходом ИС по информационному ресурсу;

разработать модель оптимизации окончательного выбора решений отличающихся полнотой получаемой информации;

разработать модель поддержки принятия решений в условиях оптимального распределения ресурсов;

разработать спецификацию каркаса системы с распределенной архитектурой;

разработать пакет прикладных программ (111111) автоматизированной обработки информации на основе моделей синтеза и анализа взаимодействия ИС с внешней средой;

провести апробацию результатов работы в промышленных условиях и экспериментальные исследования на примерах взаимодействия ИС с внешней средой.

Методы исследования. При выполнении работы использованы элементы общей теории систем, теории массового обслуживания, теории автоматов, тео-рии\графов, методы многокритериальной оптимизации, методы распределенных вычислений и элементы нечеткой математики.

Научная новизна работы. В результате проведенного исследования получены и выносятся на защиту следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

системные модели многоцелевого взаимодействия и поведения ИС в распределенной среде, позволяющие создать основу для математического и имитационного моделирования связей между компонентами ИС;

алгоритм формирования множеств достижимости входов и выходов ИС по информационному ресурсу, обеспечивающий определение стратегии получения необходимых векторов информации на уровне структурного (параметрического) представления;

модель оптимизации, обеспечивающая окончательный выбор решений из множества несравнимых и отличающаяся достижимостью по информационным ресурсам в сети и полнотой получаемой информации;

модель поддержки принятия решений по оценке веса подсистем информационной сети в условиях оптимального распределения ресурсов, позволяющая представить решения векторной задачи оптимизации большой размерности в виде последовательности задач оптимизации в бинарных отношениях;

спецификация каркаса корпоративной информационной системы с распределенной архитектурой, отличающаяся отсутствием узкой направленности на конкретную распределенную технологию, и позволяющая четко определить архитектуру клиентских приложений на стадии моделирования КИС;

Практическая значимость и результаты работы. Результаты и рекомендации, полученные в ходе исследований, могут быть использованы в деятельности организаций, разрабатывающих и внедряющих корпоративные информационные системы.

Практическое значение имеют следующие разработки: пакет прикладных программ, позволяющий на основе собранных статистических данных о функционировании процессингового центра, сформировать список мероприятий по оптимизации;

внедрение разработанных рекомендаций и спецификаций позволит компаниям-проектировщикам и организациям-заказчикам усовершенствовать процесс разработки и внедрения КИС, обеспечить своевременное выявление отклонений в процессе функционирования И С, а также даст возможность сократить материальные и человеческие затраты на реализацию принятых решений;

модели многоцелевого взаимодействия и поведения компонентов КИС, технология многоцелевого поиска информации, спецификация каркаса КИС с распределенной архитектурой включены в учебный процесс ВГТУ на кафедре САПРИС и используются для проведения лабораторных работ по курсу «Корпоративные информационные системы».

Апробация работы. Основные положения и научные результаты диссертационной работы докладывались автором и обсуждались на: Международной научной конференции «Анализ и синтез как методы научного познания» (Таганрог, 2004), научно-практических конференциях и семинарах Воронежского государственного технического университета (Воронеж, 2002-2005).

Разработанные в диссертации спецификация и программно-аппаратный комплекс внедрен и успешно используются в процессинговом центре ОАО банк «Воронеж».

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 13 печатных работах. В работах, опубликованных в соавторстве, лично соискателем приведен анализ конфликтного взаимодействия ИС в сети [2,7], в [3] описаны основные принципы системы управления ресурсами предприятия, в [4] предложена концепция создания системы корпоративных классификаторов, в [2,13] приведен анализ геоинформационных систем, в [11] описывается построение экспертной системы, в [1,6] этапы тестирования сложных систем.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы, включающего 97 наименований. Основная часть работы изложена на 117 страницах, содержит 24 рисунка и 3 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цели и задачи исследования, необходимые для ее достижения, определяются основные направления работы.

В первой главе проводится анализ существующих методов построения корпоративных информационных систем. Затронуты решения трех видов задач:

- проектирование и разработка логической структуры самой информационной системы как набора программ;

- проектирование лежащей в основе общего проекта информационной системы базы данных;

- проектирование и разработка интерфейсных подсистем, как тех, которые относятся к взаимодействиям информационной системы с конечным пользователем, так и тех, которые связывают прикладные программы с СУБД.

В основе решения по созданию системы единых корпоративных классификаторов (словарей) должны лежать некоторые принципы, которые предназначены для определения следующих вопросов:

- выбора идеологии создания и ведения автоматизированных классификаторов (словарей);

- определения перечня задач, решаемых с их применением;

- построения технологии использования и ведения.

Разработанный подход к созданию корпоративного информационного обеспечения можно определить как «гибридный», основной идеей которого была попытка максимально совместить достоинства различных, иногда противоположных технологических решений.

В создание системы единых классификаторов компании был положен смешанный принцип их формирования. Работы по созданию системы корпоративных классификаторов (словарей) велись двумя этапами. На первом этапе был проведён анализ используемых на заводах классификаторов. Анализ показал различие в подходах к классификации на разных предприятиях, но позволил учесть особенности информационного обеспечения заводского уровня. На втором этапе с учётом потребностей корпорации в решении информационных задач осуществлялось создание системы единых корпоративных классификаторов (словарей).

Применение системы единых корпоративных классификаторов не отрицает возможности использования локальных классификаторов, но накладывает требование возможности перехода от кодов локальных классификаторов к кодам корпоративных.

Технологию создания и ведения автоматизированных классификаторов (словарей) можно чётко разделить на два отдельных этапа. Первый этап связан с созданием классификатора (словаря). Этот этап характеризуется следующими основными особенностями:

- определением основных структурных, количественных ограничений классификатора (словаря);

- большой трудоёмкостью ручного ввода или загрузки данных;

- необходимостью установления соответствия понятий разных классификаторов.

Повышение эффективности реализации данного этапа должно предусматривать использование специализированных инструментальных программных средств, позволяющих повысить производительность труда персонала при выполнении этих работ.

Второй этап связан с организацией использования системы автоматизированных классификаторов (словарей) в решаемых информационных задачах и поддержания указанной системы в актуальном состоянии. Данный этап предполагает разработку процедур обращения из информационных задач к системе автоматизированных классификаторов (словарей), а также отработку автоматизированного регламента ведения классификаторов (словарей) при добавлении (корректировке) понятий. Реализация регламента ведения системы классификаторов (словарей) предусматривает организацию соответствующей службы, обеспечивающей автоматизированное выполнение заданных действий в определённые гарантированные сроки.

Вторая глава посвящена разработке автоматизированной информационной технологии (АИТ) поиска и формирования необходимой информации, в основу построения которой положены методы системного моделирования, декомпозиции и синтеза.

Структурная модель функционирования любой информационной системы ИС„ в сети ИС - {ИС}м рассматривается в виде кортежа моделей Мт = < М№х, М\ух, Мху, М™, М^ >, элементы которого последовательно формируют этапы выполнения АИТ (М^ - модель множества запросов, М\уХ - модель связи

множества запросов со входом ИСЮ МХу - модель преобразования входного объекта в выходной объект, МУ№ - модель связи выхода с множеством выходных документов, М^ - модель множества выходных документов).

Модели: М^- нуль-граф 0№х= СШх(\У(Х), 0), \У(Х) = (\У,(Х,), ^2(Х2), ..., >Ут(Хт)) - множество вершин - множество запросов пользователей заданного формата Щ, 1 е I, ^(Х;) = {\^И(Х0, W¡пp(X¡), Л("\У)}, X, -требуемый массив информации, \У1н(Х,) - множество исходных структур данных, \Ушр(Х,) -множество производных структур данных, Л(\У) - множество организационно -технологических ограничений и требуемых интегральных свойств данных (пертинентность, режимы информирования, ретроспективно-интегральный поиск, сроки выполнения запроса, объемы информации, выделяемые средства и

др.); М^ - двудольный граф = Ох(Ух, Ех), V* = {X} и X, X = иХ), дуга еИ

е Ех, если уке{Х!} а у^Х; Мху - модель функции ИС„ (Л : X х С ->• У; Х,У - входной, выходной объект, С - множество состояний, К - множество глобальных реакций системы), представляется графом вХу = С^ху, ЕХу), УХу - X и С и У; MYw - трехярусный фаф Мте; Оуш(Уу\у, Еу»), VYw = Уи {¥;} Г.(У), Г. = Г-.у, Г,у -V -> {V;}; Мщ - нуль-граф Ощ

0М(У), 0). От того насколько он « похож » на нуль - граф = ^(Х), 0) зависит эффективность АИТ.

Строится структурная модель поведения ИСЯ с ИС в рамках модели функционирования Мху. Для этого множество {ИС}К представляется в виде графа О = (ИС, Е), из которого выделяется иерархический подграф Си = (ИС„, Е„), описывающий взаимодействие подсистемы ИС* с другими подсистемами информационной сети ИС, (|ИСи| = п < N = |ИС|), рассматривается укрупненная структура взаимодействия ИС„ с другими подсистемами в виде агрегированного графа вершинами которого являются графы GJ = (у,, ЕД 3 = 1,п , в том числе и при] = п.

В этих условиях пространство информационного взаимодействия

представляется в виде подмножеств Х^и У^*, ] = 1,п, для чего агрегированный граф разворачивается в исходный С = (V', Е*),

V' = и {и{С^} } и {иГУу } и Е' = Е и {¿Е,},

J=l 1=1 1 J=^ J .1=1

позволяющий описывать такое взаимодействие на уровне структурно-

параметрического представления множеств входов и выходов. При этом

считается, что подсистема ИС, достижима по информационному ресурсу из

подсистемы ИСЛ если существуют не пустые подмножества Х°* с{Х,к}ш и

У^' с {У^} ^ такие, что У^" является множеством достижимости множества Х^1.

На основании выше изложенного предлагается алгоритм формирования множеств достижимости и стратегии получения необходимых векторов информации - V Хл с Х„ строится множество достижимости У/Хл) по всем

--н ю*

] = 1,п и ищутся У.'= и У/Хяк). При этом множество X* разбивается на три подмножества таких, что Х„ = {Х*к: {Ул} <=>{е^}} и {Х°к: {Уяк}

О

^ {е?у }> j ' {Х^: {Уяк}){вл^ } — 0}, где Х^ формируется самой

ИС„, X ^формируется ИС* при помощи других подсистем сети, Х°к- информационный массив, который в принципе не может быть сформирован при помощи сети ИС.

Влияние многофункционального характера элементов множества запросов \У(Х) учитывается путем рассмотрения ИС как многоцелевой информационной системы в условиях взаимодействия трех взаимосвязанных системных категорий - целей, стратегий, ресурсов. Возникающая при этом конкуренция мевду целями разрешается путем выбора компромисса в рамках решения задач векторной оптимизации и теории игр в предположении наличия

функции полезности ЛПР Фу/ (0) = Ф(<№У)), (}(\У) = (<5^,), <}(>У2).....

О^т)), позволяющий формировать многоцелевой запрос.

Поведение ИС* с ИС с внешней средой строится в виде иерархической системы, позволяющей выделить две подсистемы {\УЬ Wг, ..., ИС* ;

{ИС|, ИС2.....ИС„} -» ИС* и рассматривать АИТ в виде ИТ) - взаимодействия

с пользователями, ИТ2 — взаимодействия с подсистемами сети. При этом предполагается наличие независимости подсистем W¡(X¡), 1 е I, 1 = 1,т (запросов множества I пользователей) и ИС, , } = 1,п. Изолированные подсистемы участвуют в формировании интегральных целостных свойств ИС* и, следовательно, могут вступать в отношения конфликта, содействия и безразличия с ИС„ и наоборот. Не теряя общности, строится модель более сложной в понимании ИТ2, в условиях бинарных отношений конфликта (>1), содействия (>1с) и безразличия (>16) центра ИС* с подсистемами ИСГ Оценка

этих отношений проводится по производной я'то0)== Нт А^) - с^г*)] / Дг*,

д2,-»0

где Дг* = г* - q„(Zx + Дг*) = я„р, ^ = = {X,, А^Х,)}, ято , -

ожидаемая и реальная полезность функционирования ИС*. Тогда, если: Что 0) < 0 » >1 ИС» (полезность центра уменьшается), ч^)>0о ИС) >1с ИС* (полезность центра увеличивается), я'то0) = 0 <=> ИС, >16 ИС* (ИС, обеспечивает требуемой информацией ИС„ в рамках ожидаемой полезности Яго,). Понятно, что здесь >1 = >1с и >16 - желательнее с точки зрения ИС* событие.

Рассматривая задачу оптимального выбора в целом (глобально) можно утверждать, что целью функционирования системы является достижение (генерирование) допустимых результирующих состояний X с У(Х) и в предположении наличия интегрального вектора эффективности = <3(Х)=

Q(Q(Uk), Q(E, X)), на основе полученных моделей формально можно записать общую модель оптимизации

<**> -IcZD^ w

D: Q(X).= Q(Q(E, X), Q(U)); Q(E, X) = Q(E(e), X); Q(U) - Q(Uk); к

Ще) ={(eik,e2k, ••• ,emll) с Э(Е)}; Э(Е) = x Э,(Е); Э,(Е)={ег сЕ,: q>(eg) = i}, ср(е) = 1,2, ..., m; X = {х}; i = 1,т; Uk = Uk(E, X) = [r^Uea, £ 3,(E))]mpcU(E, X); о = ¡^; rio > 0; 6ia = 1 => ил е U(E, X) о е,к е 3i(E) л = 0 => е U(E, X) «е^З^Е); Э,(Е)сЭ(Е); где Opt - оператор реализующий один из принципов векторной оптимизации.

Модель (1) представляет собой одну из задач векторной оптимизации, проблемой в решении которой является окончательный выбор решений из множества несравнимых.

С точки зрения нашего исследования следует отметить, что решение задачи всегда будет иметь место при условиях достижимости по информационным ресурсам в сети и полноте получаемой информации как по векторам Xj, так и по требуемому объему, т.е. Wa= W = {W,: КЭ|)| >0Ar,>r*Vi=l,m}, где г*> 0 - требуемый объем информации. В реальных условиях функционирования ИС, это требование не всегда выполнимо.

Приведенная структуризация обеспечивает определенную классификацию и порядок в задачах моделирования ИС* как МИС. Она позволяет рассматривать и формировать инвариантные свойства моделей как к предметным областям (внешним условиям), так и к структурным элементам самих систем (внутренним свойствам).

В этих условиях предполагается наличие функции полезности центра Ф(г) = <I>(qi(zi), q2(z2),...,q„(zn)) и наличие локальных функций реальной

полезности {q,p(^)}"=1 о {wj "=i, которые совместно формируют частичный конфликт

Q(z) = (Ф(г), qip(zi),..q„p(z„)) -> Opt, (2)

zeZ

где Opt - оператор, реализующий один из принципов векторной оптимизации; Zj = (ги, гя,..., z,,;) e Zj,j = l,n.

С целью сокращения размерности задачи (2) на основе выше изложенных бинарных отношений в условиях независимости предпочтений предлагается декомпозиция в виде последовательности локальных задач типа

(Фф,«^))——->Opt V j = й (3)

с последующим объединением их решений в окончательное.

Поведение центра ИС* зависит от того, в каких "отношениях" он находится с подсистемой HCj (насколько он решит учесть ее интересы). Для этих целей на основе решения задачи (3) строится локальная область возможного компромисса Z} и рассматриваются следующие решения z* е Z}:

z*= maxq,, qlp=min Ф (благожелательная эксплуатация - на Zj HCj имеет мак-

I,«2, ,,Л,

симальный выигрыш, ИС„ - наибольшие потери); z* е Z-, z = minq,, q^p=max

Ф (неблагожелательная эксплуатация - на Zj ИСЛ имеет максимальный выигрыш, ИС; - наибольшие потери); z*= yijinaxq,, q*p= y2j max Ф, (0 S yVj, у2\ ^ 1)

(гарантированная эксплуатация - на Z} ИС„ имеет гарантированный выигрыш). На основе этого строится функция гарантированного выигрыша Ф= I _aj(4*]i -Яяо)+ I Pj(q«p-qTO);

0<с^р,<П; £ _aj=l; £ Pj=l;j = U,

{ИС„,ИС,}6{>1} {HCn,HCj}e{>I)

где a,, Pj - веса соответствующих подсистем в системе (оценка мобильности, перспективности, важности в формировании тех или иных взаимоотношений и

~ ~~ п

др.) и переговорное множество Z^ с Z = (z е Z: Х(Ятф Чяо) ~ Ф),

i-i

где Z = Z[X Z2x... xZn - область возможного компромисса иерархической модели ИТ2 в условиях взаимодействия ИТ„ со всеми подсистемами.

Для выбора окончательных решений из множества Zper построим модель

оптимизации в виде задачи о покрытии. Вновь рассмотрим множества X*, Y„,

О, д

Хл £ , У ^" с У; и введем расстояние между X*, У*, оценивающее степень

их близости (в том числе и релевантность поиска), в виде р(Х*, У„). Понятно, что это расстояние задает некоторую меру и может быть определено, например, в виде

р(Х,, У*)

У^У,

->тш,

(а): У, = ^ У?", У„ = и (Ь): 1(Чяр -Чяо)> ф, И j=l

(4)

где расстояние р(Хя, У*) = £(хк - ук)2 , хк е X*, ук е Ул, и = | Хя| = )УЯ|; ^ =

V к-1

(0,1) - вектор назначений, условия: (а) - обеспечивают полноту необходимой информации и связь с подсистемами, а (Ь) - поиск решений только в переговорном множестве сг Ъ.

Задача (4) является целочисленной и для ее решения предлагается приближенный алгоритм на основе случайного поиска с локальной оптимизацией.

—о

На итерациях выбираются случайные назначения = 4*2. -, и путем

дальнейших перестановок ^ и из них строятся локальные назначения, сравнения которых и обеспечивают минимизацию.

Для оценки координат вектора весов а и 3 в эвристическом алгоритме поиска (задача (4)) на основе анализа структуры графа информационной сети ИС разработана методика, позволяющая определять их количественно. На множествах вершин Б = {ИС} (общее число подсистем), Б*1 = {ИС}м(ядро конфликта), Б'1 = {ИС}>| (ядро согласия и безразличия) задаются отношения доминирования Ь, Ь>1, Ья, такие, что V в,, б, е в, я, Ь в, о 71(5,) > л(^);

V в,, 8, е Б4, б, Ь>! в, о л'Ь) 2: л>1(ь); V в,, в, е 8^, я, Ь>is¡ о яя(в,) > ия(«,). Доминирования позволяют проводить оценку весов как раздельно так и в различных сочетаниях:

= л^), ] = 1, N. по системе Б, = ^(в,),'} = 1,ш,по ядру 8я, = я(8;)о = 1,п,поядру Б*1;

о^ = л^ )/л(б) по Б совместно с Б'1, с^ =я>1(8;)/я(з)по 8я совместно с в,

а, = я^ Ул^) по Б совместное Б", Р- = я'1 (а) по Б"1 совместное 8, 7ф)= I я(в,) + I 7Г»(3,);

■,«8 1,65"

а1 =ж>'(5])/ж(в)по8>' совместно с в", = ж" (б,) /ф) по Б"1 совместно с Б"1,

Окончательное построение оценок, используя одну из формул или любую их комбинацию, осуществляет ЛПР информационной системы ИС„.

Предложенный подход также позволяет оценить качество всей структуры ИС* в целом. Для этого определяются некоторые структурно - топологические характеристики, представляющие интерес для задач анализа бинарных отношений >1, > I, >1и:

степень централизации, характеризующей равномерность связей в

структуре;

структурную избыточность, характеризующей меру избыточности структуры по связям;

структурную компактность. Это свойство предлагается оценивать рядом показателей: диаметром, центром и радиусом структуры, относительным показателем, характеризующим структурную близость подсистем между собой.

Рассмотрение структурного представления, описывающего взаимодействие подсистем в целом в виде графа О = 0(8, Е) и разделение в виде подграфов С(>1) = С>!(3 >г, Е >'), С(ГГ) = в м(8^.Е'1) позволяет ввести относительные количественные показатели, характеризующие веса отношений >1, >1, как частей от целого (полного) взаимодействия подсистем в виде V* = | Е"11 /1Е |; ус = IЕ>! | /1Е |; V, + ус = =1. Качественными характеристиками этих частей могут служить множества дуг для >1 —> Е>1, >1 Е*1. Каждому такому множеству ставится в соответствии множества вершин (подсистем), которые участвуют в формировании изучаемых отношений: Е"1 в*1, Ея-> Б*1. Причем для задач анализа могут представлять интерес пересечение в*1 п8>'*0, выделяющее подсистемы участвующие в формировании сразу двух отношений (конфликта и согласия). Обобщая предложенные в главе подходы, разрабатывается интегрированная АИТ поиска и формирования необходимой информации.

В третьей главе проводится разработка и описание спецификации каркаса системы с распределенной архитектурой. Предлагаемая спецификация не зависит от распределенной технологии, на основе которой будет построена система. Другими словами, предлагаемая спецификация может быть использована совместно с технологиями ЯМ1, СОЯВА, ЭСОМ и др. Проблемы реализации

интеграции с этими технологиями не рассматриваются. Они ложатся на разработчиков, решивших использовать эту спецификацию. Спецификация была получена при анализе трех типов систем: OLTP, OLAP и GIS.

Система состоит из трех частей: клиентское приложение (GUI или Web), сервер приложений и источник данных (СУБД, XML и т.д.). Идеология системы строится на трех понятиях: фактах, метамодели и безопасности. Факты - это так называемые бизнес-объекты из предметной области, с которой будет работать система. Метамодель - это описание этих бизнес-объектов. Безопасность - это описание прав доступа к фактам и метамодели. Диаграмма пакетов системы изображена на рис.1.

т

i

X

1

■»«CjHWtJfftpjtHl

i

т

I

rÍL

/

"7е---Й

/

f .....................................,. .„, Fn

1—

—I i

! r

\¡n

mi i

M

' !N

Л

jümlcmMK

ТГ

i

» I

T

Ч

¡I N V •! r

Y /

V

i

W

Y

V V

Рис. 1. Диаграмма зависимости между пакетами Следует обратить внимание на функциональную значимость метамодели в этой системе. Обычно при реализации большого количества типов бизнес-объектов (фактов) для каждого факта ставится в соответствие класс. Для того, чтобы повысить степень повторного использования и упростить механизм поддержки большого числа типов фактов в системе, следует для всех фактов выделить всего один или два класса, а структуру фактов описать в метамодели. Таким образом, при изменении структуры фактов не нужно будет менять исходные коды, а достаточно будет поправить информацию в источнике

данных, например СУБД, откуда берет данные метамодель.

Клиентская часть состоит из 10 пакетов. Пакет view отвечает за ее внешний вид. Пакет mediator сопрягает виды приложения. Пакет model отвечает за внутреннее представление данных приложения. Пакет controller содержит классы, работающие с моделью данных приложения. Пакет model.fact представляет структуры фактов, которыми обменивается клиентское приложение с сервером приложений. Пакет model.meta представляет структуры описывающие факты, т.е. метамодель, которыми обменивается клиентское приложение с сервером приложений. Пакет model.security представляет структуры, описывающие безопасность доступа к фактам и метамодели, которыми также обменивается клиентское приложение с сервером приложений. Пакеты source.fact, source.meta и source.security отвечают за взаимодействие между клиентским приложением и сервером приложений и поддерживают между ними обмен фактами (model.fact), метаданными (model.meta) и безопасностью (model.security) независимо от используемой разработчиком распределенной технологии. Другими словами, на основе них следует делать стабы (stub).

Сервер приложений состоит из 9 пакетов. Пакеты model.fact, model.meta, model.security такие же, как на стороне клиентского приложения. Они служат уа1ие-обьектами обмена информацией между сервером приложений и клиентским приложением. Пакеты source.fact, source.meta и source.security на стороне сервера отвечают за взаимодействие между клиентским приложением и сервером приложений. Другими словами, на основе них следует делать скелетоны (skeleton). Пакет server.datasource отвечает за поддержку разных типов источников данных, в которых хранятся факты. Пакет server.factdao отвечает за взаимодействие с фактами для разных типов источников данных. Пакет server.kernel управляет функционированием сервера приложений, связывая воедино все пакеты серверной части.

В роли источника данных, как уже говорилось, может выступать СУБД или другое решение для доступа и хранения данных. Скорость работы с источником естественно зависит от его типа. В пакете server.factdao скорость можно поднять, например, за счет стратегии кэширования.

В четвертой главе рассматривается процесс функционирования распределенной архитектуры, а также описывается разработанный программный комплекс.

Состав основных компонентов системы:

- набор инструментов для настройки бизнес-логики и работы с первичными данными;

- подсистема поддержки первичных операций;

- подсистема репликаций;

- подсистема защиты данных;

- подсистема администрирования;

- аналитическая подсистема.

Поддержка первичных операций в функционале обслуживания клиентов.

Подсистема поддержки первичных операций ориентирована на работу с клиентом и с договорами, предусматривающую фиксацию всех событий. В следствие чего операционная база данных действительно становится хранилищем первичных бизнес-данных, которые являются основой для всех последующих видов учета и анализа. В том числе и будущих аналитических изысков. Кроме того, осуществляется постоянный контроль бизнес-процедур, встроенный в пакет прикладных программ. Сюда же входят разработка и поддержка новых продуктов, поддержка работы с клиентом, учет бланков строгой отчетности, оперативная отчетность, расчет резервов.

По результатам внедрения программно-аппаратного комплекса были достигнуты следующие результаты.

Эффект от внедрения пакета прикладных программ:

- единая бизнес-логика;

- единая база данных первичной информации об операциях;

- единый пользовательский интерфейс на всем бизнес-пространстве компании;

- защита от потерь данных, атак извне, несанкционированного доступа и перехвата;

- строгое разграничение пользовательских функций;

- эффективный контроль и администрирование бизнес-процедур.

Месячный экономический эффект от расширения спектра услуг в части

информирования клиентов составляет 24000 рублей.

Годовой экономический эффект от формирования списка решений по оптимизации функционирования процессингового центра ОАО банк «Воронеж» составляет 170000 рублей.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведен анализ существующих методов разработки и внедрения КИС, а также предложено наиболее актуальное направление исследования в области оптимизации КИС.

2. Предложенная структурная модель информационной технологии поиска информации в сети позволила произвести декомпозицию общей модели в виде кортежа частных моделей, элементы которого последовательно формиру-

ют этапы ее выполнения.

3. Построенная модель взаимодействия на уровне структурного (параметрического) представления множеств входов и выходов ИС с подсистемами информационной сети позволила разработать алгоритм формирования множеств их достижимости по информационному ресурсу, которые определяют стратегии получения необходимых векторов информации.

4. Построена многоцелевая модель функционирования ИС в сети, позволяющая интегрировать многофункциональные запросы пользователей в единый информационный массив-запрос поиска в условиях их конфликтного взаимодействия и обеспечивающая реализацию оптимального поиска информации в рамках одной из схем решения задач векторной оптимизации.

5. Построена многоцелевая модель функционирования ИС в сети, позволяющая интегрировать многофункциональные запросы пользователей в единый информационный массив-запрос поиска в условиях их конфликтного взаимодействия и обеспечивающая реализацию оптимального поиска информации в рамках одной из схем решения задач векторной оптимизации.

6. Разработана модель поведения ИС в сети в условиях конфликтного взаимодействия с элементами внешней среды и обоснована декомпозиция позволяющая представить решения векторной задачи оптимизации большой размерности в виде последовательности задач оптимизации в бинарных отношениях. Предложены подходы к построению функции полезности и переговорного множества, а также численная схема оптимизации на этом множестве.

7. Построена модель поддержки принятия решений по оценке веса подсистем информационной сети, обеспечивающая конкретный вид целевой функции при оптимальном поиске информации.

8. Разработана спецификация каркаса КИС с распределенной архитектурой, позволяющая моделировать работу КИС и решать задачи по оптимизации её функционирования.

9. Разработан программно-аппаратный комплекс, позволяющий в автоматическом режиме составлять списки решений по оптимизации функционирования отдельных элементов КИС.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Баскаков А. Ю., Васильев A.B. Проблемы автоматизации тестирования сложных программных комплексов // Вестник Воронеж, гос. техн. ун-та. Сер. САПР и системы автоматизации производства. 2003. Вып. 3.3. С. 36-38.

2. Пеньков A.B., Васильев A.B., Золотухин A.B. «Интеллектуальное здание: стандарты и концепция развития» // Вестник Воронеж, гос. техн. ун-та. Сер. САПР и системы автоматизации производства. 2003. Вып. 3.3. С. 48-51.

3. Быков И.А., Васильев A.B. Современные подходы к управлению запасами и их влияние на конкурентоспособность // Вестник Воронеж, гос. техн. унта. Сер. САПР и системы автоматизации производства. 2004. Вып. 3.4. С. 136-137.

4. Васильев A.B., Быков И.А. Особенности создания информационного обеспечения корпорации // Вестник Воронеж, гос. техн. ун-та. Сер. САПР и системы автоматизации производства. 2004. Вып. 3.4. С. 132-133.

5. Васильев A.B., Баскаков А.Ю. Автоматизированное проектирование программных продуктов. CASE технологии // Вестник Воронеж, гос. техн. унта. Сер. САПР и системы автоматизации производства. 2004. Вып. 3.4. С. 124-126.

6. Пеньков A.B., Васильев A.B. Анализ качества речи в IP-телефонии // Анализ и синтез как методы научного познания (АС-2004): Труды Междунар. науч. конф. Таганрог: ТРТУ, 2004. С.13-14.

7. Васильев А. В., Баскаков А. Ю. Проблема выбора сервисов при организации распределенных вычислений // Вестник Воронеж, гос. техн. ун-та. Сер. САПР и системы автоматизации производства. 2004. Вып. 3.4. С. 128-129.

8. Васильев A.B., Пеньков A.B. Технология сквозного проектирования в экономических системах // Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах: Труды Всерос. конф. Воронеж: ВГТУ, 2004. С. 57-59.

9. Васильев A.B. Модельная архитектура MDA для разработки распределенных приложений // Высокие технологии в технике, медицине, экономике и образовании: Межвуз.сб.науч.тр. Воронеж: ВГТУ, 2005. С.71-73.

10. Васильев A.B., Зеленин Ю.Г. Ресурсное конфликтное взаимодействие информационных систем // Высокие технологии в технике, медицине, экономике и образовании: Межвуз.сб.науч.тр. Воронеж: ВГТУ, 2005. С.74-75.

11. Васильев A.B. Распределенные вычисления на основе стека протоколов TCP/IP // Высокие технологии в технике, медицине, экономике и образовании: Межвуз.сб.науч.тр. Воронеж: ВГТУ, 2005. С. 28-30.

12. Васильев A.B., Золотухин A.B., Пеньков A.B. Ассоциативная машина: знания, цели, поведение И Высокие технологии в технике, медицине, экономике и образовании: Межвуз.сб.науч.тр. Воронеж: ВГТУ, 2005. С.78-81.

13. Золотухин А.И., Васильев A.B., Пеньков A.B. ГИС и инженерные сета // Материалы отчетной науч. конф. профессорско-преподавательского состава за 2004-2005гг.: Сб. науч. тр. Вып. №3. Воронеж: ВИВТ, 2005. С. 45-47.

Подписано в печать 10.11.2005. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 90 экз.

Зак. № 535

»22509

РНБ Русский фонд

2006-4 27828