автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Мультиагентная информационная технология решения задач управления и принятия решений в организационных системах

На правах рукописи

Л <0/

Диаиов Сергей Владимирович

МУЛЬТИАГЕНТНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ УПРАВЛЕНИЯ И ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В ОРГАНИЗАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

Специальность: 05.13.10 - «Управление в социальных и экономических системах»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Вологда - 2004

РаОим выполнена и Волоюдском 1 осу даре(венном гемшческо.ч ушшсриисю

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент Швецов Анатолий Николаевич

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Падерно Павел Иосифович

кандидат технических наук, доцент Красников Валентин Степанович

Ведущая организация - Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации Российской академии наук (СПИИРАН)

Защита состоится « _» декабря 2004 г. в часов на заседании диссерта-

ционного совета Д 502.007.02 Северо-Западной академии государственной службы по адресу: 199178 Санкт-Петербург, Средний проспект В.О., дом 57, ауд. / .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Западной академии государственной службы (Санкт-Петербург, В.О. 8-я линия, д. 61).

Автореферат разослан «_

_» ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических паук старший научный сотрудник

1вано» А.В.

•г^ъШб

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из наиболее общих задач в системах организационного управления (СОУ) является рассмотрение обращений граждан. Во многих организациях ввиду особой важности и объемности этой задачи созданы службы, целью которых является организация работ по рассмотрению обращений граждан. Это относится, прежде всего, к органам власти, где обращения представляют собой каналы обратной связи, характеризующие работу данных структур. Здесь повышение эффективности данного направления работ является одним из факторов повышения эффективности всей организационной структуры.

Организация рассмотрения обращений граждан предполагает осуществление целого ряда процедур, которые связаны с регистрацией обращений, обобщением и анализом содержательной части обращений, определением области компетенции и пересылкой обращений для принятия решений по ним, контролем хода подготовки решений по обращениям. От того, насколько оперативно и качественно отрабатываются данные процедуры, во многом зависит оперативность и качество рассмотрения обращения в целом. В современных условиях основную роль здесь играет использование информационных технологий.

Вопросы повышения эффективности функционирования СОУ путем создания информационных систем поддержки принятия управленческих решений являются предметом пристального изучения на протяжении довольно длительного периода времени. Большой вклад в развитие данного направления внесли Ларичев О.И., Мильнер Б.З., Петров A.B., Поспелов Д.А., Райков А.Н., Тихомиров М.М., Трахтен-герц Э.А., Фомин Б.Ф. и др. На данный момент задача построения информационных систем организационного управления (ИСОУ) решается в двух направлениях: поддержка рабочих процессов и поддержка эвристической деятельности. Однако они не вполне соответствуют существующим потребностям. Системы поддержки рабочих процессов имеют высокую стоимость покупки и настройки, а также не затрагивают наиболее важный момент в работе СОУ - содержательный анализ информации для принятия решений. Технологии поддержки эвристической деятельности имеют большую трудоемкость построения и сопровождения, нацелены на решение узкоспециализированных задач, требуют наличия соответствующей квалификации у пользователя и значительных затрат времени на работу с системой.

Устранить недостатки существующих технологий и построить систему, обеспечивающую весь цикл принятия управленческого решения возможно с использованием мультиагентного подхода - стремительно развивающегося в последнее время направления в области создания информационных систем. Ему посвящено множество научных исследований, среди которых можно выделить труды Городецкого В.И., Тарасова В.Б., Хорошевского В.Ф., Brooks R., Finin Т., Jennings N., Nwana H., Wooldridge M. Мультиагентная технология позволит: строить распределенные интеллектуальные системы, что органично ложится в рамки процесса функционирования СОУ, основными звеньями которого являются распределенные по организационной структуре сотрудники, на основании своих интеллектуальных способностей формирующие общие рабочие процессы в СОУ; перераспределят^, процессы ннформэцион-

ной обработки по элементам системы, что ведет к увеличению ее общей производительности; повысить оперативность реагирования СОУ на совершение требуемых действий; значительно сократить вмешательство человека в процесс функционирования системы, что сэкономит время пользователя и не потребует от него особых навыков работы с ней.

Основные результаты диссертации получены в рамках выполнения гранта по фундаментальным исследованиям в области гуманитарных наук Г02-4.3-65 Минвуза РФ 2003-2004 г.г. «Исследование и разработка математических методов и средств проектирования распределенных интеллектуальных информационных систем».

Целью диссертационной работы является повышение эффективности функционирования СОУ путем построения мультиагентной системы (MAC).

Объектом исследований являются системы организационного управления, решающие задачи организации работ по рассмотрению обращений граждан.

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решаются следующие задачи:

1. Исследование предметной области организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ.

2. Разработка критериев эффективности процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ.

3. Разработка моделей и технологии проектирования мультиагентной системы организационного управления (МАСОУ).

4. Разработка и реализация прототипа МАСОУ.

5. Проведение вычислительного эксперимента по оценке эффективности функционирования прототипа МАСОУ.

Методы исследований. Для решения поставленных задач используются теория и методы систем массового обслуживания, математической логики, инженерии знаний, объектно-ориентированного и логического программирования.

Основные научные результаты, выносимые на защиту:

1. Модель процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ, основывающаяся на теории систем массового обслуживания. Данная модель определяет критерии эффективности функционирования службы, ответственной за организацию работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ.

2. Модели МАСОУ, основанные на объектно-ориентированном подходе. Использование представленных моделей позволяет строить информационные системы, повышающие эффективность функционирования СОУ.

3. Имитационная модель процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ, позволяющая решить задачу оценки эффективности процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ.

4. Результаты вычислительных экспериментов по оценке эффективности функционирования СОУ, в соответствии с которыми доказана эффективность применения мульгиагентного подхода.

Научная новизна работы:

1. Определены объективные критерии эффективности функционирования служб, ответственных за организацию работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ.

2. Разработаны модели МАСОУ, основывающиеся на представлении СОУ в виде трех взаимоувязанных проекций - организационной, функциональной и информационной, позволяющие увязать существующее распределение функционала СОУ по организационной структуре с присущей ему обобщенностью представления информации для различных уровней системы.

3. Разработана имитационная модель процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ, позволяющая количественно оценить работу служб, ответственных за организацию работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ.

4. Определены показатели эффективности функционирования существующего подразделения и прототипа MAC по организации рассмотрения обращений граждан, доказана эффективность использования мультиагентной технологии.

Практическая ценность. Полученные в диссертации результаты исследований позволяют дать оценку эффективности осуществления работ по организации рассмотрения обращений граждан в СОУ. Разработанная технология проектирования МАСОУ позволяет проводить комплексную разработку мультиагентных информационных систем решения задач управления и принятия решений в организационных системах, использование которых повышает эффективность функционирования СОУ, что доказано результатами вычислительного эксперимента по определению характеристик работы существующей системы и созданного прототипа MAC.

Результаты диссертационной работы внедрены в Правительстве Вологодской области и в Вологодском государственном техническом университете, что подтверждено соответствующими актами.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на межрегиональной научно-практической конференции «Научно-экономический потенциал региона. Актуальные проблемы», г.Вологда, 26 апреля 2001г.; на международной научно-технической конференции «Информатизация процессов формирования открытых систем на основе СУБД, САПР, АСНИ и систем искусственного интеллекта», г.Вологда, 26-28 июня 2001г.; на международной научно-технической конференции «Моделирование, оптимизация и интенсификация производственных процессов и систем», г.Вологда, 3-6 октября 2001г.; на IX международной научно-технической конференции «Информационная среда вуза», г.Иваново, 20-21 ноября 2002г.; на XIV международной конференции «Применение новых технологий в образовании», г.Троицк, Московская область, 26-27 июня 2003г.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 12 печатных трудах, из которых 2 статьи в центральных журналах, 6 докладов, 4 тезиса.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 170 страницах машинописного текста, содержит 4 таблицы, 40 иллюстраций, состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, включающего 137 наименований, приложений на 39 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во «Введении» обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи работы, перечислены методы исследования, приведено краткое содержание каждой главы диссертации.

В первой главе рассматривается предметная область организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ. Первый подраздел главы посвящен общим принципам функционирования СОУ. Функционирование организационных систем в основном направлено на выполнение потоков поступающих задач, источником которых являются определенные потребности и интересы отдельных граждан или социальных групп, которые по различным каналам поступления информации доводятся до системы. Организационно СОУ состоят из множества взаимодействующих компонентов, имеющих свои задачи и полномочия, функционирующих совместно для достижения целей организации. Взаимодействие между компонентами осуществляется посредством информационного обмена, реализующего прямую и обратную связи при управлении организацией. Принятие любого управленческого решения циклично и состоит из последовательного ряда процедур, которые начинаются с определения цели, и завершаются выполнением задач, порожденных этой целыо. Управленческий цикл в СОУ имеет свою специфику, связанную с тем, что после решения одной проблемы возникает ряд других. Он состоит из следующих взаимосвязанных этапов: определение целей, выявление проблем; исследование проблем; поиск решения; оценка и выбор решения; согласование решения; утверждение решения; подготовка к вводу в действие решения; управление применением решения; проверка эффективности решения. Реализация управленческого цикла в СОУ имеет ряд особенностей, основными из которых являются сложность идентификации информации для принятия решений, большое влияние человеческого фактора на процесс принятия решений и сложность определения критериев оценки для принятия решений.

Второй подраздел главы посвящен описанию процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ. Организационным структурам приходится рассматривать обращения граждан, которые приходят с целыо решения какого-либо вопроса, затрагивающего обратившегося, и относящегося к компетенции данной организации. В настоящее время действует Указ Президиума Верховного Совета СССР от 12 апреля 1968 г. «О порядке рассмотрения предложений, заявлений и жалоб граждан» в котором определены основные положения по организации работ с обращениями граждан в государственных и общественных органах. Кроме этого, в организациях принимаются свои нормативные документы (Регламенты, Положения и Инструкции), в которых достаточно детально описывается процедура рассмотрения обращений граждан. Однако общий порядок организации работ по рассмотрению обращений во всех организациях одинаков и состоит из следующих этапов: регистрация обращений; анализ обращений; передача обращений на рассмотрение; контроль хода рассмотрения обращений; отправка ответов и списание обращений в дело; проведение общего анализа обращений. Службы, организующие рассмотрение обращений, являются неотъемлемой частью организационной структуры, и их работа строится в соответствии с общими принципами функционирования СОУ. Для многих организаций, особенно для органов власти, работа с обращениями граждан имеет особое значение, поскольку является основным источником информации об успешности их функционирования. Здесь имеется потребность в увеличении эффективности процесса организации работ по рассмотрению обращений, что может быть достигнуто посредством использования современных информационных технологий.

В третьем подразделе главы рассматриваются ИСОУ. Существующие информационные технологии, используемые в СОУ, в соответствии с типом решаемых ими задач можно разделить на две группы: технологии автоматизация рабочих процессов и технологии автоматизации эвристической деятельности. Среди технологий первой группы наиболее используемыми являются CASE-средства и реализованные на их основе WorkFlow-технологии. К технологиям второй группы относятся экспертные системы и системы поддержки принятия решений (DSS - Decision Support System), которые строятся на базе систем анализа в реальном времени (OLAP - On-line Analytic Processing), информационных хранилищ данных (Data Warehouse), технологии интел-леетуального анализа данных (Data Mining). Однако посредством рассмотренных средств невозможно построение полнофункциональной системы, обеспечивающей весь цикл принятия управленческого решения. Данная задача может быть решена в рамках мультиагентной технологии. Существует довольно богатый набор средств, с помощью которых возможна реализация MAC. Однако они, как правило, имеют ориентацию на определенную предметную область, а их использование в других областях либо невозможно, либо налагает на разрабатываемые системы ограничения, в результате чего они получаются не в полной мере адекватными реальным потребностям. Кроме того, разработчики подобных инструментов пытаются достичь универсальности за счет предоставления возможности дописывать программный код, к чему зачастую и сводится процесс разработки MAC. Проведенный автором анализ существующих средств построения MAC не выявил таких, которые могли бы быть использованы для построения МАСОУ.

Вторая глава посвящена созданию моделей процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ. В первом подразделе главы рассмотрена модель процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в нотации теории систем массового обслуживания. До сих пор критериями оценки эффективности процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ служили либо субъективные оценки, либо системы нормативов на выполнение операций. В представленной работе соответствующий набор критериев эффективности получен путем построения вышеназванной модели. Рассматриваемая система позиционируется как открытая многоканальная с неограниченной очередью. В качестве заявок выступают типовые операции, выполняемые сотрудниками, а в качестве каналов обслуживания - сами сотрудники. Существуют следующие виды заявок: регистрация и определение порядка рассмотрения обращений; изменение сроков контроля; снятие с контроля; контроль хода исполнения; создание периодической отчетности; создание отчетов по запросам. Поскольку каждый из видов заявок поступает от большого числа независимых источников (в основном граждане и структуры СОУ, имеющие отношение к рассмотрению обращений) за определенный интервал времени (принятый интервал подведения итогов работы отдела - месяц и год), то входящий поток заявок рассматривается как пуассоновский (используется экспоненциальное распределение интервалов времени поступления для соседних заявок одного вида). Так как время обслуживания каждого из видов заявок в системе носит случайный характер при небольшом разбросе подавляющей их части около средних значений, принимаем, что оно подчиняется показательному закону распределения. В системе существует един-

ственная очередь, куда помещаются заявки всех видов. Дисциплина ожидания в очереди бесприоритетная, организована по правилу FIFO (First In - First Out). Графическое изображение системы представлено на рис. 1.

Рис.1.

Исходными параметрами, характеризующими систему являются: число каналов обслуживания - N1; интенсивность поступления заявок - X; интенсивность обслуживания заявок - ц. Интенсивность поступления заявок определяется как величина, обратная среднему времени между поступлениями двух смежных заявок (1р): Х=1ЛР. Интенсивность обслуживания заявок определяется как величина, обратная времени обслуживания одного требования (О: ц=1Л0.

Рассматривается установившийся режим работы системы, когда основные вероятностные характеристики ее постоянны во времени и интенсивности входных и выходных потоков сбалансированы. Общая интенсивность поступления заявок определяется как:

6

Лс = ^' ЛI ^ 1-1

где - интенсивность поступления заявки ¡-го вида. Общая интенсивность обслуживания заявок:

б

1-1

где ц, - интенсивность обслуживания заявки ¡-го вида.

Коэффициент загрузки устройства определяется как: чя=А/ц=%/гр. Общий коэффициент загрузки устройства системы:

6 /=i

где tyi- коэффициент загрузки устройства для обслуживания заявки i-ro вида.

Задача описания многоканальных систем с ожиданием решается путем представления всех возможных состояний системы в виде размеченного графа. В этом случае каждый узел графа определяет одно из возможных состояний системы: Р0 - в системе нет заявок, все каналы простаивают; Р| - в системе находится одна заявка; Р„ — в системе находится п заявок. При этом в многоканальной системе различают два случая:

1) число требований п, поступивших в систему, меньше количества каналов обслуживания N, т.е. все заявки обслуживаются (0<n<N);

Pn-PnWo"/n!;

2) число требований п, поступивших в систему, больше или равно числу каналов обслуживания N (N<n), т.е. N требований обслуживаются, а остальные находятся в очереди:

Pn"=Poxy/0n/N!xN"-N.

Вероятность отсутствия заявок в системе определяется как: Р„ = (] + %о/п! + ± у/о" /(N!x n"-n))~' .

n^l naN

В качестве критериев эффективности функционирования системы определены:

1. Средняя загруженность каналов системы:

Il-I i-0

2. Средняя длина очереди:

L^^'P/fN-im-y/J.

3. Среднее число заявок в системе:

Ls=Lq+\i/o.

4. Средняя продолжительность пребывания заявки в очереди:

Wq—Lq/Xg.

5. Средняя продолжительность пребывания заявки в системе:

Ws=Wq+l/M„

С помощью представленной модели возможно определение оптимально необходимого количества каналов устройства системы. Наиболее эффективной можно считать систему, у которой: 1) значения Lq, Ls, Wq и Ws лежат в пределах диапазона же-

лаемых значений (Lq', Ls\ Wq', Ws'), т.е. Lq < Lq\ Ls < Ls\ Wq < Wq', Ws á Ws'; 2) наиболее высокий показатель средней загруженности каналов устройства.

Во втором подразделе главы представлены модели МАСОУ. Для их описания использована теория информационных объектов, развиваемая в трудах Швецова А.Н. и Яковлева С.А., в основу которой положена идея объектно-ориентированной декомпозиции предметной области объекта автоматизации и построение формальной аксиоматизируемой системы в логике 1-го порядка над идентифицированными информационными объектами (ИО) в целях определения поведения системы. ИО определяются как: 0:=<N0, {А}, {О}, ВМ>, где N0 - имя ИО; {А} - множество атрибутов ИО; {О} - множество объектов, вложенных в данный ИО; ВМ - модель поведения ИО.

СОУ рассматривается в виде трех взаимоувязанных проекций: организационной, отражающей реальную структуру, существующую в СОУ; функциональной, отражающей функционал СОУ и его распределение по организационной структуре; информационной, определяющей доступные источники информации и их содержание.

Общая структура СОУ представляется следующим образом:

1. Функциональная структура (FNC-структура):

MF = II F,.j И, ¡=j=F0,.... F0. ..n, где Fo- -n - функция со структурной последовательностью вхождений 0-.. .-N;

{0 - знак отсутствия структурного вхождения;

R - знак структурного разбиения;

Р - знак структурной вложенности.

2. Организационная структура (ORG-структура) имеет двухуровневое разбиение:

- уровень подразделений (D-уровень):

MD = || D¡j ||, i=pD0, ...,D0...,n, где D0.,...n - D-элемент ORG-структуры со структурной последовательностью вхождений 0-...-N;

(0 - знак отсутствия структурного вхождения;

R - знак структурного разбиения;

Р - знак структурной вложенности.

- уровень должностей (S-уровень):

Ms = || S,J II, i-j=S0.....S0.,,n,

где So....n S-элемент ORG-структуры со структурной последовательностью вхождений 0-...-N;

{0 - знак отсутствия подчинения;

R - знак связи руководства;

Р - знак связи подчинения.

Взаимосвязь S и D уровней ORG-структуры определяется как: MSDall SD,J II, i-So,..., So. .N;j=ü0, ...,D0. „м.где _ Г 0 - S, не входит в Djj

sdm _ j i . S, входит в Dj.

3. Информационная струюура (INF-структура) включает объекты информации, имеющие различную форму (распорядительные документы, письма, базы данных.

1рафики, таблицы, рисунки и др.), и в совокупности представляющие информационную среду как отдельных компонентов, так и системы в целом:

мм = {01,.....оад.

Соответственно существуют три модели агентов системы: информационная, функциональная и организационная. Информационная модель основана на том, что объекты информации могут заключать в себе отображение некоторой части среды функционирования СОУ, или некоторой ситуации:

... ч/Ру)->811к,

где Рх,..., Ру- формулы; Бкк - ситуация. В формулах в качестве концептов и предикатов выступают пассивные ИО, имена которых представляют название терминов и связей между ними, существующих в предметных областях деятельности сотрудника СОУ:

Рх = ((Рг:ЫО/С)(Сп:Ш,(С), Сп:Шм(С)) & ... & & РпШР<С) (Сп:Ы00(С), Сп:ШР(С>)) БЗД, где Рг:1^ - объект с именем N0^ обозначающий предикат предметной области; Сп:ИО| - объект с именем Ы0Ь обозначающий концепт предметной области; значок (С) означает, что имена объектов N0 могут отображать понятия предметной области относительно употребленного контекста значений своих атрибутов {А}. Объекты информации, входящие в информационную среду 8-элемента 01Ю-структуры, для того, чтобы быть понятными ему, должны представляться в виде должным образом упорядоченных наборов комбинаций терминов и предикатов предметной области, или, в рамках рассматриваемой нами теории, отображающих их ИО:

ОМ80,...м) :=(Рг:К0/с,(Сп:Ы01(С,>Сп:Ы0м|с>) &... & РпИОр101 (Сп:Ы00(С), Сп:ЫОР1С|).

С другой стороны, объекты информации в своей обобщенной сути несут некоторый контекст, значимый для идентификации Б-элементом способа и порядка их обработки. Данный контекст определяется исходя из значений атрибутов объекта информации:

01/ = {А°\,...,А01м}.

Таким образом, общая структура объектов информации с точки зрения Б-элемента выглядит следующим образом:

0(01м) := <N0°', {А0||,..., А°'м}, {Сп:{ М0,|С),..., Ы0М'С)}, Рп{ЫО/С1, ...,ШР(С,}},0>.

Функциональная модель агентов основана на следующих утверждениях. Для каждого в-элемента системы установлено свое множество выполняемых им функций Р(30.....м) = {Ро-....1, ..., которые он реализует посредством соответствующего набора сценариев Р0....-:(8о.....н)112 = {С!, ..., Ср}. Выполнение сценария состоит из совершения определенной последовательности операций С° = {Ор|.....Орр}, которые

представляют собой элементарные действия (процедуры), выполняемые 8-элементом. В функциональной модели определены два вида агентов: агент операции и агент сценария. Агенты операций заняты непосредственно выполнением операций и имеют в качестве атрибутов набор входящих параметров и набор параметров, содержащих результаты их выполнения:

0(0р.) :=<№„ {РО,,..., РОы}, 0, ВМ>.

Агенты сценариев выполняют действия по идентификации текущих операций и их параметров:

0(С,) := <N0, 0, (УО(С,), С(°), ВМ>, где С;0 - набор операций, реализующих сценарий; УО(Ск) - объект, содержащий результаты ранее выполненных операций (\Ю(Ск)° = {Ор,у, ..., Ор^}). Объект результата выполнения операции определяется как: О(Ор^) := <Ы0У, ВДОр^), 0, 0>, где 112(0р|У) - результат выполнения операции Орь

Организационная модель агентов определена понятием агента сотрудника, в задачи которого входит идентификация сценариев поведения системы. Общая функциональность агента сотрудника представляется посредством множества сценариев, реализующих все возложенные на него задачи Р(80.. ..¡) := <{С,,..., Ср} г» ...п {Са,..., Сь}>. У каждого агента сотрудника имеется своя информационная среда (часть 1№-структуры СОУ, доступной данному агенту): 18(80.,...0 = {01;, ..., 01,,}. Общая объектная структура агента сотрудника определяется следующим образом:

О^о.....!) := <Ш5, {А5,,..., А8„}, (Р(8о...„0, К(8о....и)), ВМ >, где ¡Ч0$- имя агента сотрудника; {А^,..., А3,,} - набор атрибутов агента сотрудника.

Модели процессов МАСОУ определяются моделями поведения входящих в ее состав агентов: агента сотрудника, агента сценария и агента операции. Агенты строят свое поведение на основе вывода по базам знаний, которые состоят из отдельных блоков (модулей), содержащих описание значимых ситуаций и реакцию агентов на их возникновение. В модели поведения агента сотрудника используются три типа логических модулей:

1. Логические модули определения последовательности обработки изменений информационной среды ЬМР0 = Р|>0| и ... и Рроп, в которых формулы определения последовательности обработки информации имеют вид: р''°х = ((Рг:МО/С)(Сп:МО|<С), Сп:ИОм(С)) & ... & Рг:МОР(С) (Сп:Ш0(С), Сп:Шг(С))) -> Мт), где МРК = {1,2, ...} -оценка приоритетности.

2. Логические модули идентификации сценариев

ш,0с = ршс(с|)

и ... и

Ршс(СЛ содержат формулы Ршсх(Ск) = ((Рг:ЫО; <с,(Сп:ЬЮ1<С), Сп:ЫОм(С)) & Рг:ЫОгЯ (Сп:>Юр(С), Сп:>Юр(С!)) Ск). По каждому сценария может быть определено множество таких формул для всех возможных случаев его идентификации Р,1>с(Ск) = {Ршс,(Ск).....Р%(СК)}.

3. Логические модули определения необходимости и возможности совершения идентифицированного сценария ЬМДС(80.. -м)" Рлс (СО ^ ... и Рдс(С|). Здесь в формулах определяется возможность или невозможность выполнения сценария применительно к существующим условиям: РЛсх(Ск) - Ск & (Рг:МО/г,(Сп:Ж)|(С>, Сп:Ы0м(О) & ... & Рг:ЫО|.(1) (Сп:ЫО0<С), Сп:ЫОг(С1)) {«принять», «отклонить»}). Для каждого сценария имеется свой набор формул, который описывает все условия, при которых возможно выполнение данного сценария агентом сотрудника: РЛС<Ск) = {1;Л( |(СК),

....РлСКСк)}.

Агент сотрудника принимает объекты изменения информационной среды 0П!>:-<N0™, А10, 0, 0> (где Аю - идентификатор изменения информационной среды) и формирует и передает в адрес агента сценария объекты идентифицированного сцена-

рия 0IDC:= <N01dc, {Aid, Ac}, 0, 0> (где Ac - наименование идентифицированного сценария).

Модель поведения агента сценария содержит;

1. Логический модуль LMS0 для определения возможных операций по сценарию для каждой стадии его выполнения исходя из результатов ранее закончившихся операций. В данном модуле существуют следующие типы высказываний: начальная стадия выполнения сценария: (Pp(VO(Cx.) ) = 0) -> Op, (где Рр() - первичная мощность объекта); промежуточные стадии выполнения сценария: (Rz(OpNv) & ... & Rz(OpKV)) -> Opt; окончание выполнения сценария: (Rz(OpNv) & ... & Rz(OpKv)) "конец".

2. Логический модуль идентификации параметров операций LMIP0, типовые формулы которого имеют вид: F, = ((Pr:NOj<C)(Cn:NO[(°, Cn:NOM<C)) & ... & Pr:NOP(C) (Cn:NOD(C), Cn:NOF(cl)) SitK) -> (PVy(OpN) = X(SitK)).

Агент сценария принимает два вида объектов: от агента сотрудника Ошс и от агента операции объект результата выполнения операции: О1*2— <NO,tz, {AIDC, А112}, 0, 0> (где Ашс - идентификатор выполняемого сценария; А1'7" - результат выполнения операции). В модели поведения агента сценария генерируются и передаются в адрес агента операции объекты идентифицированных к выполнению операций: Ото:= <NOido, {Aidc, An0, Apar}, 0, 0>, (где Ano - название идентифицированной операции; Apar - значения параметров выполнения операции).

В модели поведения агента операций не используются логические модули. Данный агент принимает объекты OID0, а также порождает и передает в адрес агента сценариев объекты 0RZ.

Алгоритмы реализации моделей поведения агентов МАСОУ представлены на рис.2.

Компонент взаимодействия в моделях МАСОУ представляет собой систему агентов, реализующих функционал отдельного сотрудника. Взаимодействие двух компонентов в каждом конкретном случае несет в себе необходимость для одного из них использовать функционал другого в целях решения общих задач СОУ. При этом происходит следующее: компонент-заказчик в результате совершения определенного своего сценария порождает или изменяет один или несколько информационных объектов, входящих в информационную среду компонента-исполнителя, а тот в свою очередь по результатам анализа произошедших изменений своей информационной среды (логического вывода по формулам модулей LM1DC), идентифицирует и соиер-шает требуемые действия.

В третьей главе рассматривается разработка прототипа MAC отдела писем и приема граждан (ОППГ). Первый подраздел главы посвящен технологии проектирования МАСОУ. В ее основе лежит адаптированная методология проектирования распределенных интеллектуальных информационных систем, разработанная Швецовым А.Н. и Яковлевым С.А. Проектирование МАСОУ осуществляется в соответствии с представленными во второй главе диссертации моделями и состоит из следующих основных этапов: концептуализация, формализация, разработка архитектуры, программная реализация.

Рис. 2. Алгоритмы реализации моделей поведения МАСОУ

Этап концептуализации предполагает идентификацию основных объектов предметной области рассматриваемой СОУ и установление их взаимосвязей. Объекты предметной области представляются в виде фрейм-концептов. Понятие фрейм-концепта включает в себя определение основных атрибутов объекта, его структуры и сценариев поведения применительно к различным условиям среды функционирования системы. На первом этапе концептуализации по результатам анализа предметной области рассматриваемой организации определяются все ее основные элементы. Данный этап осуществляется с использованием методологии функционального моделирования, которая позволяет последовательно по всем уровням выделить функциональные элементы системы, увязать их с организационной структурой и определить их информационную составляющую. Глубина декомпозиции функциональной модели СОУ определяется понятием блока-сценария: блок с «Механизмом», соответствующим единственному сотруднику СОУ, и совершающий одинаковую последовательность действий, в ответ на все имеющиеся для него инициализирующие изменения информационной среды.

В соответствии с построенной функциональной моделью строится FK-проекция предметной области, определяющая взаимосвязи фрейм-концептов предметной области, и формируется содержание фрейм-концептов. Этап концептуализации завер-

шается формированием структуры логических модулей (модулей концептуальных графов), определяющих логические связи между фрейм-концептами. Здесь строится FKM-проекция предметной области, для чего в FK-проекцию для фрейм-концептов, обладающих собственным поведением вводятся модули концептуальных графов и устанавливаются их связи с остальными фрейм-концептами системы.

На этапе формализации определяется содержание модулей концептуальных графов FKM-проекции с использованием технологий извлечения и представления знаний. На уровне каждого модуля повторяются этапы концептуализации и формализации в соответствии со связями, установленными для него в FKM-проекции. При необходимости производится дальнейшая декомпозиция объектов, представленных фрейм-концептами.

На основе результатов проведенных этапов концептуализации и формализации определяется архитектура проектируемой MAC (рис.3), т.е. определяются состав и взаимосвязи агентов системы.

Из специфики предметной области СОУ возникает выделение в МАСОУ двух уровней: технологического, отражающего реальные рабочие процессы, протекающие в организации, и информационного, основной функцией которого является снабжение технологического уровня необходимой ему информацией. Информационный уровень состоит из информационных агентов производящих анализ определенной части информационной среды и передающих результаты анализа агентам технологического уровня. На технологическом уровне МАСОУ существует два типа агентов: агент идентификации сценариев и агент выполнения сценариев. В задачи агента идентификации сценариев входит анализ информации, поступающей от информационного агента, отслеживающего изменение информационной среды, с целью определения

необходимости совершения того или иного сценария. Задача агента выполнения сценария — обеспечить выполнение идентифицированного сценария.

На заключительном этапе разработки осуществляется программная реализация МАСОУ, для чего выбираются средства реализации и разрабатываются алгоритмы функционирования агентов.

Во втором разделе главы приведены результаты практической реализации прототипа мультиагентной системы ОППГ. Работа ОППГ рассмотрена на примере соответствующего подразделения Правительства Вологодской области. Согласно разработанной методике на этапе концептуализации построена функциональная модель данной системы, на основании которой идентифицированы структура и содержание основных элементов системы. Далее построены FK- и FKM-проекции системы, разработаны структура фрейм-концептов и структура модулей концептуальных графов.

Этап формализации рассмотрен на примере разработки содержания типовых модулей концептуальных графов системы, среди которых: модуль определения приоритетности обработки изменения информационной среды руководителя ОППГ; модуль идентификации сценария «Проводить общий анализ жалоб и обращений граждан (ЖОГ)»; модуль определения необходимости и возможности совершения сценария «Проводить общий анализ ЖОГ»; модуль определения возможных операций по сценарию «Определять порядок рассмотрения ЖОГ»; модуль идентификации тематики ЖОГ.

В качестве базового средства программной реализации системы выбран язык программирования Java; в качестве средства представления информационной среды -реляционные базы данных (Access 8.0); в качестве средства взаимодействия между агентами - технология Java RMI; в качестве средства реализации баз знаний агентов -PROLOG+CG. Рассмотрены основные алгоритмы работы системы в целом, а также агентов информационного и технологического уровней.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований моделей ОППГ и прототипа мультиагентной системы ОППГ. В первом подразделе главы рассмотрены аналитические модели систем. Исходные характеристики существующей системы, полученные в результате проведенных экспериментов, опросов, статистического анализа баз данных и наблюдений за работой отдела приведены в таблице 1.

Таблица 1

Наименование заявки Средний интервал Среднее время

времени поступления, обслуживания,

мин. мин.

1. Регистрация и определение порядка

рассмотрения 19 35

2. Изменение сроков 96 5

3. Снятие с контроля 40 7

4. Контроль хода исполнения 480 60

5. Создание периодической отчетности 9600 120

6. Создание отчетов по запросам 3200 25

Исходные характеристики работы прототипа MAC, полученные в результате проведенного эксперимента приведены в таблице 2.

Таблица 2

Наименование заявки Среднее время обслуживания, мин.

1. Регистрация и определение порядка рассмотрения 25

2. Изменение сроков 3

3. Снятие с контроля 5

4. Контроль хода исполнения 30

5. Создание периодической отчетности 45

6. Создание отчетов по запросам 15

Результаты расчетов показателей эффективности системы с различным количеством каналов обслуживания, полученные с использованием аналитических моделей, приведены в таблице 3.

Во втором подразделе главы представлена имитационная модель ОГ1Г1Г. Заявки, поступающие в систему, неоднородны. Каждый вид заявок различается интенсивностью поступления и средним временем обслуживания. При такой постановке задачи достаточно сложно использовать для исследования только аналитический аппарат. Хороший результат дает привлечение среды имитационного моделирования. На языке GPSS World была создана имитационная модель ОППГ, с помощью которой можно определять как характеристики работы существующего ОППГ, так и характеристики работы мультиагентной системы ОППГ.

Программа состоит из 8 сегментов: с первого по шестой сегменты определяют порядок создания заявок различных видов; в седьмом сегменте определяется порядок постановки и выхода заявки из общей очереди и порядок обслуживания заявок многоканальным устройством; восьмой сегмент задает время моделирования (в качестве единицы модельного времени выбрана 1 минута. Время моделирования работы системы - рабочее время за 1 год: 253 х 8 х 60 = 121440 минут). Результаты имитационного моделирования различных систем представлены в таблице 3. Применение среды имитационного моделирования GPSS World позволило достаточно простыми средствами провести необходимые эксперименты и получить результаты пригодные для использования при оценке эффективности работы ОППГ.

В третьем подразделе главы проведен анализ результатов экспериментальных исследований. Вопрос об эффективности использования мультиагентного подхода рассматривается с двух позиций: во-первых, сравнивается наиболее эффективные варианты для существующей системы и прототипа MAC, и, во-вторых, одинаковые варианты для данных систем. Сравнительные диаграммы показателей эффективности для моделей существующей системы и прототипа MAC представлены на рис. 4.

Таблица 3

Количество Показатель Модель существующей системы Модель прототипа MAC

каналов аналитическая имитационная аналитическая имитационная

2 средняя загрузка каналов - 1 0,77 0,783

средняя длина очереди - 592,286 2,4 1,468

среднее число заявок в системе - 594,859 3,9457 3,034

средняя продолжительность пребывания заявки в очереди, мин. 6541,809 26,55 16,219

средняя продолжительность пребывания заявки в системе, мин. 6572,726 42,65 33,519

3 средняя загрузка каналов 0,738 0,747 0,52 0,527

средняя длина очереди 1,464 0,854 0,27 0,104

среднее число заявок в системе 3,644 3,095 1,8157 1,684

средняя продолжительность пребывания заявки в очереди, мин. 16,2 9,435 2,987 1,146

средняя продолжительность пребывания заявки в системе, мин. 41,2 34,194 20,087 18,601

4 средняя загрузка каналов 0,5425 0,561 - 0,39

средняя длина очереди 0,28 0,134 - 0,009

среднее число заявок в системе 2,48 2,377 - 1,569

средняя продолжительность пребывания заявки в очереди, мин. 3,1 1,48 0,099

средняя продолжительность пребывания заявки в системе, мин. 28,1 26,25 17,333

Наиболее эффективным вариантом существующей системы является трехка-нальная система, а для прототипа MAC - двухканальная. Данные системы обеспечивают одинаковые показатели за исключением характеристик очереди. Однако с учетом того, что в системе прототипа MAC задействовано меньшее количество каналов, а общая продолжительность нахождения заявок в системах идентична, можно гово-

рить о наиболее оптимальном распределении загруженности каналов в данном случае.

1 —существующая система прототип MAC Зависимость средней загруженности каналом от количества каналов

1кзнап 2 канала 3 канала

,--о- сущестаующая системз прототип MAC

Зависимость средней длины очереди от количества каналов системы

МЛМ

1 канал 2 какала 3 канала

существующая система -я-прототип MAC

Зависимость среднего числа заявок в системе от количества каналов

i существующая система -я- прототип MAC

Зависимость средней продолжительности пребывания заявки в очереди от количества каналов системы

—fr- сущостоующая система ~а прототип MACj

Зависимость средней продолжительности пребывания заявки в системе от количества каналов

Рис. 4.

При одинаковом количестве каналов в системе, прототип MAC имеет лучшие показатели эффективности. Так для трехканальных систем по результатам имитационных моделей: средняя длина очереди уменьшается в 8,2 раза; среднее число заявок в системе уменьшается п 1,8 раза; средняя продолжительность пребывания заявки в очереди уменьшается в 8,2 раза; средняя продолжительность пребывания заявки в системе уменьшается в 1,8 раза.

В целом же можно говорить о том, что при использовании прототипа MAC уменьшение количества каналов на один не изменяет показателей эффективности работы отдела. При одинаковом количестве каналов в системе, прототип MAC имеет лучшие показатели эффективности. Таким образом, использование прототипа муль-тиагентной системы ОППГ позволяет повысить эффективность работы ОППГ либо за счет уменьшения количества каналов обслуживания, либо за счет улучшения показателей, характеризующих работу системы.

В заключении перечислены основные научные и практические результаты.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Исследована предметная область организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ.

2. Проведен анализ существующих технологий построения ИСОУ, выявлены их недостатки.

3. Обосновано применение мультиагентной технологии для создания ИСОУ, рассмотрены и проанализированы существующие наработки в области мультиагент-ных технологий, выявлена необходимость создания специализированной технологии разработки МАСОУ.

4. Разработана модель процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ в нотации теории систем массового обслуживания, которая позволяет производить оценку эффективности функционирования службы, ответственной за организацию работ по рассмотрению обращений 1раждан.

5. Разработаны модели агентов МАСОУ, основанные на трехуровневом представлении СОУ.

6. Разработаны модели процессов МАСОУ, основанные на определении поведения агентов системы в соответствии с логическим выводом по базе знаний.

7. Разработаны модели взаимодействия компонентов МАСОУ, основанные на осуществление взаимодействия компонентов посредством изменения одним из них части информационной среды другого.

8. Разработана технология проектирования МАСОУ, основывающаяся на адаптированной методологии построения распределенных интеллектуальных информационных систем.

9. В соответствии с предложенной технологией проектирования МАСОУ разработан прототип мультиагентной системы ОППГ.

10. С использованием аналитических моделей произведен расчет параметров эффективности функционирования существующего ОППГ и прототипа MAC.

11. На языке GPSS World построена имитационная модель ОППГ, с использованием которой произведен расчет характеристик работы существующего отдела и прототипа MAC.

12. Проведен анализ результатов экспериментальных исследований, в результате которого выявлено повышение эффективности функционирования ОППГ с использованием мультиагентного подхода.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Швецов А.Н., Дианов C.B. Мультиагентная система отдела по работе с обращениями и жалобами граждан. // Информационные технологии. №7, 2003. - С. 26-31.

2. Швецов А.Н., Дианов C.B. Применение агентно-ориентированных технологий в проектировании информационных систем организационного управления. // Информационные технологии в проектировании и производстве. №4, 2003. - С. 23-27.

3. Дианов C.B., Дубинов A.A. Особенности построения интеллектуальных информационных систем административного типа. / Управляющие и вычислительные системы. Новые технологии: материалы межвузовской электронной научно-технической конференции. - Вологда, ВоГТУ, 2001. - С. 170-171.

4. Дубинов A.A., Дианов C.B. Совершенствование управления экономикой региона на основе ситуационного центра. / Управляющие и вычислительные системы. Новые технологии: материалы межвузовской электронной научно-технической конференции. - Вологда, ВоГТУ, 2001. - С. 178-180.

5. Дианов C.B., Полянский A.M., Швецов А.Н. Применение мультиагентных технологий в автоматизированных системах организационного управления. / Ресурсный и экономический потенциал региона. Актуальные проблемы: Межвузовский сборник научных статей.-Вологда'ВИБ, 2001 -С 104-108.

6. Дианов C.B., Полянский A.M., Швецов А.Н. Принципы построения мультиа-гентной системы анализа обращений фаждан. / Ресурсный и экономический потенциал региона. Актуальные проблемы: Межвузовский сборник научных статей. - Вологда: ВИБ, 2001.-С. 99-103.

7. Дианов C.B., Швецов A.II. Архитектура мультиагентной системы организационного управления. / Информатизация процессов формирования открытых систем на основе СУБД, САПР, АСНИ и систем искусственного интеллекта: Материалы межд. науч.-техн. конф. - Вологда:ВоГТУ, 2001. - С. 104-108.

8. Швецов А.Н., Дианов C.B. Обобщенные модели рабочих процессов в структурах организационного управления. / Моделирование, оптимизация и интенсификация производственных процессов и систем: Материалы Международной научно-технической конференции. - Вологда: ВоГТУ, 2001. - С. 205-207.

9. Дианов C.B., Швецов А.Н. Структура базы знаний агента-сотрудника в мультиагентных системах организационного управления. / Вузовская наука региону: материалы III региональной межвузовской научно-технической конференции. - Вологда: ВоГТУ, 2002. - С. 121-122.

10. Дианов C.B. Построение мультиагентной системы отдела по работе с обращениями и жалобами граждан. / Информационная среда вуза: материалы IX международной научно-технической конференции. - Иваново, 2002. - С.8-10.

11. Дианов C.B., Швецов А.Н. Изучение мультиагентных технологий в рамках дисциплины «Информационное обеспечение систем управления». / Применение новых технологий в образовании: материалы XIV международной конференции. - Троицк, Московская область, 2003. - С. 89-91.

12. Дианов C.B., Швецов А.Н. Проектирование агентно-ориентированных информационных систем организационного управления. / Информаппация процессов

формирования открытых систем на основе СУБД, САПР, АСНИ и систем искусственного интеллекта: Материалы 2-й Межд. науч.-техн. конф. - Вологда: ВоГТУ, 2003. С. 157-160.

РНБ Русский фонд

20074 17779

Лицензия ЛР №020717 от 02.02.1998 г. Подписано в печать 05.11.2004 г. Печать офсетная. Бумага офисная.

Формат 60x84/16 Усл.печ.л. 1.0. Тираж 100 экз. Заказ НП

Отпечатано: РИО ВоГТУ. 160035 г.Вологда, ул.Ленина, 15.

ВВЕДЕНИЕ.

1. Анализ предметной области организации работ по рассмотрению обращений граждан в системах организационного управления.

1.1. Принципы функционирования систем организационного управления.

1.1.1. Основные принципы организации труда в системах организационного управления.

1.1.2. Формализация процесса принятия управленческих решений.

1.1.3. Особенности систем организационного управления.

1.2. Основные принципы организации работ по рассмотрению обращений граждан в структурах организационного управления.

1.3. Информационные технологии в системах организационного управления.

1.3.1. Существующие технологии создания информационных систем организационного управления.

1.3.1.1. Технологии автоматизации рабочих процессов.

1.3.1.2. Технологии автоматизации эвристической деятельности.

1.3.1.3. Анализ возможностей существующих технологий создания информационных систем организационного управления.

1.3.2. Мультиагентный подход к построению информационных систем организационного управления.

1.3.2.1. Понятие интеллектуального агента и мультиагентной системы.

1.3.2.2. Существующие технологии построения мультиагентных систем.

Выводы по главе 1.

2. Модели процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в системах организационного управления.

2.1. Модель процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в нотации теории систем массового обслуживания.

2.1.1. Выбор типа системы.

2.1.2. Математическое описание системы.

2.1.3. Критерии эффективности функционирования системы.

2.2. Модели мультиагентной системы организационного управления.

2.2.1. Теоретические основы описания моделей мультиагентной системы организационного управления.

2.2.2. Структурная декомпозиция предметной области систем организационного управления.

2.2.3. Модели агентов мультиагентной системы организационного управления.

2.2.3.1. Информационная модель агентов.

2.2.3.2. Функциональная модель агентов.

2.2.3.3. Организационная модель агентов.

2.2.4. Модели процессов мультиагентной системы организационного управления.

2.2.4.1. Общий подход к построению моделей процессов.

2.2.4.2. Модель поведения агента сотрудника.

2.2.4.3. Модель поведения агента сценария.

2.2.4.4. Модель поведения агента операции. ft 2.2.5. Модели взаимодействия компонентов мультиагентной системы организационного управления.

Выводы по главе 2.

3. Разработка прототипа мультиагентной системы отдела писем и приема граждан.

3.1. Технология проектирования мультиагентной системы организационного управления.

3.1.1. Общая схема технологии проектирования мультиагентной системы организационного управления.

3.1.2. Концептуализация предметной области систем организационного управления.

3.1.2.1. Построение функциональной модели систем организационного управления.

3.1.2.2. Разработка FK-проекции предметной области систем организационного управления.

3.1.2.3. Разработка FKM-проекции предметной области систем организационного управления.

3.1.3. Формализация предметной области системы организационного управления.

3.1.4. Разработка архитектуры мультиагентной системы организационного управления.

3.2. Реализация прототипа мультиагентной системы отдела писем и приема граждан.

3.2.1. Предметная область отдела писем и приема граждан.

-43.2.2. Концептуализация предметной области отдела писем и приема граждан.

3.2.2.1. Функциональная модель отдела писем и приема граждан.

3.2.2.2. FK-проекция предметной области отдела писем и приема граждан.

3.2.2.3. FKM-проекция предметной области отдела писем и приема граждан.

3.2.3. Формализация предметной области отдела писем и приема граждан.

3.2.4. Разработка архитектуры мультиагентной системы отдела писем и приема граждан.

3.2.5. Средства реализации мультиагентной системы отдела писем и приема граждан. ft 3.2.6. Программная реализация прототипа мультиагентной системы отдела писем и приема граждан.

3.2.6.1. Общие алгоритмы работы системы.

3.2.6.2. Разработка агентов информационного уровня.

3.2.6.3. Разработка агентов технологического уровня.

Выводы по главе 3.

4. Экспериментальное исследование моделей отдела писем и приема граждан и прототипа мультиагентной системы отдела писем и приема граждан.

4.1. Вычислительный эксперимент для математической модели отдела писем и приема граждан.

4.1.1. Вычислительный эксперимент для математической модели существующего отдела писем и приема граждан.

4.1.2. Вычислительный эксперимент для математической модели прототипа мультиагентной системы отдела писем и приема граждан.

4.2. Имитационная модель отдела писем и приема граждан.

4.3. Анализ результатов экспериментальных исследований.

Выводы по главе 4.

Одной из наиболее общих задач в системах организационного управления (СОУ) является рассмотрение обращений граждан. Во многих организациях ввиду особой важности и объемности этой задачи созданы службы, целью которых является организация работ по рассмотрению обращений граждан. Это относится, прежде всего, к органам власти, где обращения представляют собой каналы обратной связи, характеризующие работу данных структур. Здесь повышение эффективности данного направления работ является одним из факторов повышения эффективности всей организационной системы.

Организация рассмотрения обращений граждан предполагает осуществление целого ряда процедур, которые связаны с регистрацией обращений, обобщением и анализом содержательной части обращений, определением области компетенции и пересылкой обращений для принятия решений по ним, контролем хода подготовки решений по обращениям. От того, насколько оперативно и качественно отрабатываются данные процедуры, во многом зависит оперативность и качество рассмотрения обращения в целом. В современных условиях основную роль здесь играет использование информационных технологий.

Вопросы повышения эффективности функционирования СОУ путем создания информационных систем поддержки принятия управленческих решений являются предметом пристального изучения на протяжении довольного длительного периода времени. Большой вклад в развитие данного направления внесли Ларичев О.И., Мильнер Б.З., Петров А.В., Поспелов Д.А., Райков А.Н., Тихомиров М.М., Трахтенгерц Э.А., Фомин Б.Ф. и др. На данный момент задача построения информационных систем организационного управления (ИСОУ) решается в двух направлениях: поддержка рабочих процессов и поддержка эвристической деятельности. Однако эти решения не вполне соответствуют существующим потребностям. Системы поддержки рабочих процессов имеют высокую стоимость покупки и настройки, а также не затрагивают наиболее важный момент в работе СОУ - содержательный анализ информации для принятия решений. Технологии поддержки эвристической деятельности имеют большую трудоемкость построения и сопровождения, нацелены на решение узкоспециализированных задач, требуют наличия соответствующей квалификации у пользователя и значительных затрат времени на работу с системой.

Устранить недостатки существующих технологий и построить систему, обеспечивающую весь цикл принятия управленческого решения возможно с использованием мультиагентного подхода - стремительно развивающегося в последнее время направления в области создания информационных систем. Ему посвящено множество научных исследований, среди которых можно выделить труды Городецкого В.И., Тарасова В.Б., Хорошевского В.Ф., Brooks R., Finin Т., Jennings N., Nwana H., Wooldridge M. Мультиагентная технология позволит: строить распределенные интеллектуальные системы, что органично ложится в рамки процесса функционирования СОУ, основными звеньями которого являются распределенные по организационной структуре сотрудники, на основании своих интеллектуальных способностей формирующие общие рабочие процессы в СОУ; перераспределять процессы информационной обработки но элементам системы, что ведет к увеличению ее общей производительности; повысить оперативность реагирования СОУ на совершение требуемых действий; значительно сократить вмешательства человека в процесс функционирования системы, что сэкономит время пользователя и не потребует от него особых навыков работы с ней.

Основные результаты диссертации получены в рамках выполнения гранта но фундаментальным исследованиям в области гуманитарных наук Г02-4.3-65 Минвуза РФ 2003-2004 г.г. «Исследование и разработка математических методов и средств проектирования распределенных интеллектуальных информационных систем».

В первой главе диссертационной работы производится анализ предметной области организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ. В первой части главы рассматриваются общие принципы функционирования СОУ. Вторая часть главы посвящена вопросам организации работы с обращениями граждан в СОУ. В третьей части главы обсуждаются особенности информационных систем организационного управления (ИСОУ), определяются принципы их построения, проводится анализ существующих технологий создания ИСОУ, рассматривается мультиагентный подход к построению информационных систем.

Во второй главе представлены модели процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ, В первой части главы рассмотрена модель процесса в нотации теории систем массового обслуживания (СМО). Приводится математическое описание системы, определяются критерии эффективности ее функционирования. Во второй части главы представлены модели мультиагентной системы организационного управления (МАСОУ). Здесь анализируется предметная область СОУ и определяется общий подход к построению МАСОУ; представляются основы теории информационных объектов - аппарата, используемого для описания моделей МАСОУ; приводятся модели агентов, процессов и взаимодействий компонентов МАСОУ.

В третьей главе диссертации описывается процесс разработки прототипа мультиагентной системы отдела по работе с обращениями граждан. В первой части главы представлена технология проектирования МАСОУ. В данной части рассмотрены вопросы концептуализации предметной области СОУ; первичной идентификации элементов системы с использованием методологии функционального моделирования; построения FK- и FKM-проекций системы с целью определения структуры объектов предметной области и взаимосвязей между ними; обсуждаются вопросы формализации предметной области СОУ, которые связаны с разработкой внутреннего содержания логических модулей системы; рассмотрена обобщенная архитектура МАСОУ, в которой определены типы существующих в системе агентов и связи между ними. Во второй части главы представлена практическая реализация прототипа мультиагентной системы отдела писем и приема граждан. Здесь рассмотрены основные моменты разработки системы, проводимой в соответствии с технологией проектирования МАСОУ, и ее программная реализация.

В четвертой главе диссертации представлены результаты экспериментальных исследований моделей существующей системы и прототипа мультиагентной системы отдела писем и приема граждан. На основании характеристик системы, полученных в результате проведенных исследований, рассчитываются показатели эффективности функционирования систем с различным количеством каналов для математических и имитационных моделей, определяются наиболее оптимальные варианты. В заключительной части, на основании полученных результатов производится анализ эффективности внедрения мультиагентной системы.

KJ

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИИ. Объектом исследований являются системы А организационного управления, решающие задачи организации работ по рассмотрению обращений граждан.

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЙ. Предметом исследований являются мультиагентные информационные технологии решения задач управления и принятия решений.

ЦЕЛЬ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ. Целью диссертационной работы является повышение эффективности функционирования систем организационного управления путем построения мультиагентной системы.

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решаются & следующие задачи:

1. Исследование предметной области организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ.

2. Разработка критериев эффективности процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ.

3. Разработка моделей и технологии проектирования мультиагентной системы организационного управления (МАСОУ).

4. Разработка и реализация прототипа МАСОУ.

5. Проведение вычислительного эксперимента по оценке эффективности функционирования прототипа МАСОУ.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Для решения поставленных задач используются теория и методы систем массового обслуживания, математической логики, инженерии знаний, объектно-ориентированного и логического программирования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Модель процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ, основывающаяся на теории систем массового обслуживания. Данная модель определяет критерии эффективности функционирования службы, ответственной за организацию работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ. т

2. Модели МАСОУ, основанные на объектно-ориентированном подходе. Использование представленных моделей позволяет строить информационные системы, повышающие эффективность функционирования СОУ.

3. Имитационная модель процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ, позволяющая решить задачу оценки эффективности процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ.

4. Результаты вычислительных экспериментов по оценке эффективности функционирования СОУ, в соответствии с которыми доказана эффективность применения мультиагентного подхода.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Научная новизна положений, изложенных в работе, представлена следующими результатами исследований:

1. Определены объективные критерии эффективности функционирования служб, ответственных за организацию работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ.

2. Разработаны модели МАСОУ, основывающиеся на представлении СОУ в виде трех взаимоувязанных проекций - организационной, функциональной и информационной, позволяющие увязать существующее распределение функционала СОУ по организационной структуре с присущей ему обобщенностью представления информации для различных уровней системы.

3. Разработана имитационная модель процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ, позволяющая количественно оценить работу служб, ответственных за организацию работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ.

4. Определены показатели эффективности функционирования существующего подразделения и прототипа MAC по организации рассмотрения обращений граждан, доказана эффективность использования мультиагентной технологии.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Полученные в диссертации результаты исследования позволяют дать оценку эффективности осуществления работ по организации рассмотрения обращений граждан в СОУ. Разработанная технология проектирования МАСОУ позволяет проводить комплексную разработку мультиагентных информационных систем решения задач управления и принятия решений в организационных системах, использование которых повышает эффективность функционирования СОУ, что доказано результатами вычислительного эксперимента по определению характеристик работы существующей системы и созданного прототипа MAC.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы в Правительстве Вологодской области, а также включены в лекционные курсы, послужили основой для постановки задач к курсовым и дипломным проектам в Вологодском государственном техническом университете.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы доложены на межрегиональной научно-практической конференции «Научно-экономический потенциал региона. Актуальные проблемы», г.Вологда, 26 апреля 2001г.; на международной научно-технической конференции «Информатизация процессов формирования открытых систем на основе СУБД, САПР, АСНИ и систем искусственного интеллекта», г.Вологда, 26-28 июня 2001г.; на международной научно-технической конференции «Моделирование, оптимизация и интенсификация производственных процессов и систем», г.Вологда, 3-6 октября 2001г.; на IX международной научно-технической конференции «Информационная среда вуза», г.Иваново, 20-21 ноября 2002г.; на XIV международной конференции «Применение новых технологий в образовании», г.Троицк, Московская область, 26-27 июня 2003 г.

ПУБЛИКАЦИИ. Основное содержание диссертационной работы отражено в 12 печатных трудах, из которых 2 статьи в центральных журналах, 6 докладов, 4 тезиса.

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа изложена на 170 страницах машинописного текста, содержит 4 таблицы, 40 иллюстраций, состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, включающего 137 наименований, приложений на 39 страницах.

Выводы по главе 4.

В данной главе представлены результаты вычислительных экспериментов по исследованию моделей отдела писем и приема граждан и прототипа мультиагентной системы отдела писем и приема граждан.

В соответствии с представленной во второй главе диссертационной работы математической моделью процесса организации работ по рассмотрению обращений, на основании параметров работы ОППГ Правительства Вологодской области, полученных в результате проведенных экспериментов, опросов, статистического анализа баз данных и наблюдений, а также параметров работы прототипа MAC ОППГ, полученных в результате проведенного эксперимента, произведен расчет характеристик моделей ОППГ Правительства Вологодской области и прототипа MAC ОППГ.

В целях упрощения проведения вычислительных экспериментов по моделированию рассматриваемых систем и более наглядного представления получаемых результатов предложено использование имитационного моделирования. На языке GPSS World создана имитационная модель процесса организации работ по рассмотрению обращений в СОУ и проведен расчет характеристик ОППГ и MAC ОППГ с ее использованием.

Полученные результаты вычислительных экспериментов свидетельствует о существенно более высоких показателях эффективности прототипа MAC.

- 169-ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной диссертационной работе были получены следующие основные научные и практические результаты:

1. Проведен анализ предметной области организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ.

2. Проведен анализ существующих технологий построения информационных систем организационного управления, выявлены их недостатки.

3. Обосновано применение мультиагентной технологии для создания информационных систем организационного управления, рассмотрены и проанализированы существующие наработки в области мультиагентных технологий, выявлена необходимость создания специализированной технологии разработки МАСОУ.

4. Разработана модель процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ в нотации теории систем массового обслуживания, которая позволяет производить оценку эффективности функционирования службы, ответственной за организацию работ по рассмотрению обращений граждан.

5. Разработаны модели агентов МАСОУ, основанные на трехуровневом представлении СОУ.

6. Разработаны модели процессов МАСОУ, основанные на определении поведения агентов системы в соответствии с логическим выводом по базе знаний.

7. Разработаны модели взаимодействия компонентов МАСОУ, основанные на осуществление взаимодействия компонентов посредством изменения одним из них части информационной среды другого.

8. Разработана технология проектирования МАСОУ, основывающаяся на адаптированной методологии построения распределенных интеллектуальных информационных систем, в которой первоначальный этап концептуализации предложено проводить с использованием методологии функционального моделирования.

9. В соответствии с предложенной технологией проектирования МАСОУ разработан прототип мультиагентной системы отдела писем и приема граждан.

- nolo, с использованием аналитических моделей произведен расчет параметров эффективности функционирования существующего отдела писем и приема граждан и прототипа MAC отдела писем и приема граждан.

11. На языке GPSS World построена имитационная модель ОППГ, с использованием которой произведен расчет характеристик работы существующего отдела и прототипа MAC.

12. Проведен анализ результатов экспериментальных исследований, в результате которого выявлено повышение эффективности функционирования ОППГ с использованием мультиагентного подхода.

- 171

1. Рубцов С.В. Целевое управление в корпорациях. Управление изменениями. -М., 2001.

2. Теория активных систем / Труды международной научно-практической конференции в двух томах. (19-21 ноября 2001г., Москва, Россия). Общая редакция В.Н. Бурков, Д.А. Новиков. М.: ИПУ РАН, 2001. Том 1. - 182 с.

3. Цыгичко В.Н. Руководителю о принятии решений. М.: Инфра-М, 1996. 272 с.

4. Литвак Б.Г. Разработка управленческого решения: Учеб. М.:Дело, 2000. -392 с.

5. Мильнер Б.З. Теория организаций. М.: ИНФРА-М, 1998. - 336 с.

6. Иванов В.Н., Патрушев В.И. Инновационные социальные технологии государственного и муниципального управления: В.Н.Иванов, В.И.Патрушев. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ЗАО «Издательство «Экономика», 2001. - 327 с.

7. Тихомиров Ю.А. Управленческое решение. М.: Политиздат, 1974. 33 с.

8. Организационное управление и искусственный интеллект. / Труды Института системного анализа Российской академии наук. М.: Едиториал УРСС, 2003. -448 с.

9. Петров А.В., Федулов Ю.Г. Подготовка и принятие управленческих решений. М.: Издательство РАГС, 2000. 241 с.

10. Райков А. Н. Системы виртуальной реальности для поддержки принятия решений // М: ВИМИ, Вестник РОИВТ, 1996, № 1. С. 46-54.

11. Ларичев О.И. Наука и искусство принятия решений. М.: Наука, 1979. - 200 с.

12. Ларичев О.И., Мечитов А.И., Мошкович Е.И., Фуремс Е.М. Выявление экспертных знаний. М.: Наука, 1989. - 128 с.

13. Тихомиров М.М. Принципы групповой автоматизированной подготовки сводных аналитических докладов на ситуационном центре / Информационные технологии в структурах государственной службы. Сб. науч. трудов // М.: РАГС, 1999, вып. 3.

14. Vissar W. Designers' activities examined at three levels: organization, strategies and problem-solving processes //Knowledge-Based Systems. Vol.5, N 1. - March 1992.-P. 92- 104.

15. Саати Т. Керне К. Аналитическое планирование организационных систем. -М.: Радио и связь. 1991.

16. Артемьев В.И. Обзор способов и средств построения информационных приложений. // Системы Управления Базами Данных. 1996, № 5-6. С. 52-63.

17. Позин Б.А. Современные средства программной инженерии для создания открытых прикладных информационных систем. // Системы Управления Базами Данных. 1995, № 1. С. 139-144.

18. Горин С.В., Тандоев А.Ю. Применение CASE-средства ERvvin 2.0 для информационного моделирования в системах обработки данных. // Системы Управления Базами Данных. 1995, № 3. С. 26-40.

19. Маклаков С.В. BPwin и ERwin. CASE-средства разработки информационных систем. М.: Диалог-Мифи, 1999. - 256 с.

20. Вендров A.M. Практические рекомендации по освоению и внедрению CASE-средств. // Системы Управления Базами Данных. 1997, № 1. С. 62-73.

21. Вендров A.M. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем. М.: Финансы и статистика, 1998. - 176 с.

22. Новоженов Ю.В., Звонкин М.З., Тимонин Н.Н. Объектно-ориентированные CASE-средства. // Системы Управления Базами Данных. 1996, № 5-6. С. 119-125.

23. Калянов Г. Номенклатура CASE-средств и виды проектной деятельности. // Системы Управления Базами Данных. 1997, № 2 С. 61-64.

24. Александр Громов, Мария Каменнова, Александр Старыгин. Управление бизнес-процессами на основе технологии Workflow. // Открытые системы. -№1. С. 35-41.

25. Berg А. V., Boumans A. and Spanholff G. De aanval op starre informatievoorziening: Workflow-management. Computable, 26(21) (1993).

26. Koulopoulos Т., The Workflow Imperative. Van Nostrand Reinhold, 1995.