автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Оптимизация процессов управления сложными аппаратно-программными комплексами корпоративных информационных систем

На правах рукописи

БОЛЬНЫХ АНДРЕИ АНАТОЛЬЕВИЧ

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНЫМИ АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫМИ КОМПЛЕКСАМИ КОРПОРАТИВНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Специальность: 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации в приборостроении

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2009

003469803

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Российский государственный университет инновационных технологий и предпринимательства (РГУИТП)

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Старых Владимир Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Саксонов Евгений Александрович

кандидат технических наук, доцент Тарасенко Наталия Владимировна

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие научно исследовательский институт «Аргон»

Защита диссертации состоится «10» июня 2009г. в /)~30часов на заседании диссертационного совета 212.146.04 при Московском государственном университете леса (МГУЛ): 141005, Московская область, г.Мытищи-5, ул.1-я Институтская, дом 1, МГУЛ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета леса.

Автореферат разослан « S » мая 2009г.

Ученый секретарь диссертационного сове

Тарасенко П.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Постоянное усложнение информационных систем предъявляет повышенные требования к средствам управления, методам организации процедур работы системных администраторов, методам накопления знаний и принятия решений с целью повышения эффективности управления такими системами. То же относится и к информационно-измерительным системам, системам управления, корпоративным информационным системам, широко использующимся в приборостроении. Аппаратно-программные системы и комплексы, использующиеся в организациях данной отрасли, решают большое число задач - от обеспечения распределенных вычислений до автоматизации процессов проектирования и производства. Предметом исследования в данной диссертации являются объекты управления, рассматриваемые на примере корпоративных информационных систем в области приборостроения,

Здесь под корпоративной информационной системой (КИС) понимается организационно-техническая система, использующая средства вычислительной техники, информационно-коммуникационные технологии и средства, предназначенная для автоматизации различных процессов обработки над единым полем общих данных.

Необходимость использования тех или иных средств автоматизированного управления обусловлена сложностью в информационных систем, которая зависит от многих факторов: наличие большого числа компонентов, распределенность, неоднородность программного и аппаратного обеспечения и др.

Всё многообразие существующих «классических» подходов в решении задач управления строится на предположении, что можно получить аналитически заданную форму функциональной зависимости входных и выходных сигналов системы управления, с последующим уточнением значений входящих в нее коэффициентов.

Задача моделирования и автоматизации процессов управления исследовалась зарубежными и отечественными учеными, однако она настолько многогранна и важна, что работы в данной области продолжаются многими научными коллективами.

Тем не менее, при всей глубине проработки существующего аппарата формализации областью применения таких методов управления остаются объекты управления с очевидными свойствами, то есть хорошо формализуемые объекты. На

г -г

1 У

практике же типичными являются объекты управления, которые формализуются плохо.

Свойства КИС априори плохо известны и имеют тенденцию к постоянному изменению в процессе функционирования. В силу недостаточности знаний об объекте и среде, в которой он функционирует, попытки получить точную модель поведения объекта не представляются возможными. Однако управление такими объектами является крайне актуальным с точки зрения получения практических результатов при создании КИС в области приборостроения.

Цель диссертационной работы состоит в разработке моделей и алгоритмов оптимизации процессов управления КИС обеспечивающих уменьшение времени, затрачиваемого специалистами на принятие управленческих решений.

На основе разработанных моделей и алгоритмов построения и анализа концептуальной модели предметной области КИС, выполняется структуризация и визуализация имеющихся данных об инцидентах, что позволяет сократить время, затрачиваемое на конструирование и синтез оптимального алгоритма решения задачи управления (разрешения инцидента).

В диссертационном исследовании разработаны модели, алгоритмы и программное обеспечение для построения и анализа концептуальной модели предметной области. Проектирование концептуальной модели предметной области выполнялось с применением аппарата концептуального проектирования семиотических систем. Использование формального аппарата теории семиотического моделирования, при описании инцидентов в процессах управления, позволяет формализовать знания специалистов, отвечающих за эксплуатацию и управление КИС (системных администраторов), и применять их для разрешения новых инцидентов.

Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи:

1. Проведено исследование и разработаны критерии для классификации задач, средств и методов, используемых в процессах управления КИС, позволившее определить подходы к решению задачи оптимизации процессов управления КИС.

2. Проведено исследование методологических и теоретических основ применения семиотических моделей для описания и формализации инцидентов в процессах управления КИС. На основе данного

исследования разработана ситуационная модель предметной области для сложных аппаратно-программных комплексов КИС.

3. Разработаны модели синтеза оптимальных алгоритмов разрешения инцидентов, что позволило сократить время, затрачиваемое системным администратором на его разрешение.

4. Разработаны модели и алгоритмы формирования, описания и представления семантической сети инцидентов, на основе которых разработаны семиотическая модель, структура, архитектура и действующий прототип специального прикладного программного обеспечения системы управления сложным аппаратно-программным комплексом КИС.

5. Проведена апробация моделей, алгоритмов и специального прикладного программного обеспечения системы управления КИС на реальных практических задачах.

На защиту выносятся:

1. Критерии классификации существующих средств и методов построения систем управления сложными аппаратно-программными комплексами, позволившие определить подходы к решению задачи оптимизации процессов управления КИС.

2. Модели синтеза оптимальных алгоритмов разрешения инцидентов и построения семиотической модели инцидентов КИС, позволяющей сократить время разрешения инцидентов.

3. Модели и алгоритмы формирования, описания и представления семантической сети инцидентов КИС, которые могут использоваться для создания систем управления сложными аппаратно-программными комплексами КИС любого уровня сложности и области деятельности.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Разработана семиотическая модель системы управления КИС, позволяющая синтезировать алгоритмы разрешения инцидентов.

2. Разработаны модели и алгоритмы формирования, описания и представления семантической сети инцидентов КИС.

3. Разработано специальное прикладное программное обеспечение системы управления КИС для синтеза оптимальных алгоритмов разрешения инцидентов КИС.

Практическая значимость работы заключается в разработке на базе полученных теоретических результатов специального прикладного программного

обеспечения системы управления сложным аппаратно-программным комплексом КИС. Разработанные модели и алгоритмы применимы для КИС любого уровня сложности и инвариантны к предметной области.

Достоверность и обоснованность результатов диссертации основаны на применении математических моделей, отражающих специфику исследуемых процессов, соответствие практических и теоретических результатов опубликованным в печати данным, и подтверждается положительными данными о практическом применении в реальных корпоративных информационных системах.

Методы исследования. При выполнении диссертационной работы использовались методы системного анализа, методы семиотического моделирования, методологии ситуационного управления, теории управления, теории представления знаний, теории систем принятия решений и аппарат концептуального проектирования семиотических систем, представленный в работах Поспелова Д.А., Клыкова Ю.И., Никанорова С.П., Болотовой Л.С., Шрейдера Ю.А., Скороходько Э.Ф. и др.

Реализация и внедрение результатов исследований. Результаты, полученные в диссертации, внедрены и использовались при реализации ряда проектов, выполнявшихся в рамках: Федеральной целевой программы развития единой образовательной информационной среды (2ООО - 2005 гг.), Федеральной целевой программы развития образования (2006 - 2010 гт.), аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2006 - 2008 годы)», что подтверждено актами о внедрении.

Кроме этого, модели, алгоритмы и специальное прикладное программное обеспечение используется в РГУИТП при дипломном проектировании и преподавании различных дисциплин. Издан ряд учебно-методических пособий, подготовлен к изданию учебник «Администрирование в информационных системах» (с грифом УМО по университетскому политехническому образованию МГТУ им. Н.Э.Баумана).

Апробация работы. Основные положения диссертации изложены в работах [1-16], докладывались и обсуждались на различных научных конференциях:

• X юбилейная Международная студенческая школа-семинар «Новые информационные технологии», Судак, 2002 г.

• Международная научно-практическая конференция «Современные технологии документооборота в бизнесе, производстве и управлении», Пенза, 2002 г.

• Всероссийская научно-практическая конференция «Технологии интернет - на службу обществу», Саратов, 2004 г., 2005 г.

• Всероссийская научно-методическая конференция «Телематика», Санкт-Петербург, 2004,2006,2007,2008 гг.

• Международная научная конференция «Информационные технологии и телекоммуникации в образовании и науке» (1Т&Т Ев - 2007), г. Фетхие (Турция), 2007 г.

• Всероссийская научно-практическая конференция «Инновации в экономике и социальной сфере», Н.Новгород, 2008 г.

Публикации. Результаты диссертационной работы отражены в 16 опубликованных печатных работах.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав и заключения. Список литературы включает 58 отечественных и 8 зарубежных источников.[0] Объем диссертации составляет 245 страниц, включая 4 приложения на 100 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности работы, цель исследования, методологические основания для работы, обоснование ее научной новизны и практической значимости, основные положения, выносимые на защиту.

Кроме этого, во введении сформулированы основные понятия, используемые в работе: корпоративная информационная система, управление информационной системой, инцидент и другие.

В первой главе выполнен анализ структур, задач и функций систем управления КИС, средств и методов управления, используемых в процессах управления КИС, позволивший определить подходы к решению задачи оптимизации процессов управления КИС. На основе анализа были разработаны критерии и, на их основе, выполнена классификация средств и методов управления, используемых в процессах управления КИС.

Первоначально была проанализирована применимость различных типов систем управления для решения задач управления КИС - целеполагания, стабилизации, выполнения программы, слежения и оптимизации.

Корпоративные информационные системы относятся к сложным системам, для которых построение точной математической модели невозможно. Управление

КИС выполняется специалистами (системными администраторами) посредством инструментальных средств управления, в той или иной мере автоматизирующих их работу. Данные средства управления являются неотъемлемой частью аппаратно-программного комплекса КИС. Обязательное наличие средств управления позволяет отнести КИС к классу систем с управлением - систем, включающих средства управления, объекты управления и интерфейсы ш взаимодействия.

В случае сложной системы неполнота математической модели приводит к необходимости использования адаптивного подхода к созданию систем с управлением. Адаптивный подход связан с применением алгоритмов и методов интеллектуального управления сложными системами на основе нечеткой логики, нейронных сетей, генетических алгоритмов и т.д. В данной работе в качестве объекта исследования рассмотрена адаптивная иерархическая система с управлением.

В состав адаптивной иерархической системы с управлением входят программно-технические средства управления, методы организации процессов, связанных с обслуживанием компьютерной техники и программного обеспечения, управлением материальными и временными ресурсами и т.п., а также обслуживающий персонал - системный администратор (рис. 1).

Рис. 1. Состав системы управления КИС В диссертации были разработаны критерии и выполнена классификация средств и методов построения систем управления для сложных аппаратно-программных комплексов. Для этого были проанализированы существующие

методы организации формальных процедур работы обслуживающего персонала КИС (методологии управления ИТ-процессами) и программно-технические средства для управления КИС.

Существующие программно-технические средства управления КИС представляют собой сложный, распределенный, кросс-платформенный, аппаратно-программный комплекс, объединяющий разнородные инструменты управления программными и аппаратными средствами.

Были проанализированы наиболее распространенные средства управления, предлагаемые ведущими компаниями-производителями таких средств на российском рынке. Все программно-технические средства управления были разделены на три группы - блоковые, интегральные и встроенные - и . классифицированы по десяти группам критериев: поддержка технологий и протоколов; способ взаимодействия агентов и менеджеров; возможность управления различными программно-аппаратными комплексами; возможность расширения средств управления; возможности по внедрению и эксплуатации средств управления; функции управления вычислительными сетями; возможности по инвентаризации компонентов КИС; управление серверами и рабочими станциями; взаимосвязь с методологией управления; наличие встроенных баз знаний и систем поддержки принятия решений.

Из существующих подходов построения систем управления для сложных аппаратно-программных комплексов - процессный и ремонтно-ориентированный -набольшее развитие, как в России так и за рубежом, получил процессный подход. В диссертации был разработан набор критериев и проведена классификация наиболее распространенных методов, основанных на процессном подходе. В качестве основных были использованы следующие критерии: полнота охвата и глубина формализации процессов управления; область применения; ориентация на конкретные технологии; интеграция с моделями управления организацией; распространенность методологии; наличие механизмов объективной оценки эффекта от использования методологии и т.д.

Анализ показал, что все наиболее распространенные методы построения систем управления основаны на процессной методологии Библиотеки инфраструктур информационных технологий (Information Technology Infrastructure Library - ITIL). Основываясь на проведенном анализе, в диссертации был разработан процесс (алгоритм) на базе ITIL, дополнивший ITIL в части обеспечения

возможности накопления и использования данных о прецедентах, возникавших в КИС.

Разработанные критерии и проведенный анализ структур, задач и функций систем управления КИС, средств и методов управления, используемых в процессах управления КИС, позволили классифицировать объект исследования и определить в качестве основного критерия оптимизации процессов управления КИС сокращение времени на принятие решений, в части уменьшения времени на разрешение инцидентов, за счет внедрения новых моделей и алгоритмов работы обслуживающего персонала КИС. Под инцидентом здесь понимается любое событие, оказывающее отрицательное воздействие на нормальное функционирование сервиса или подсистемы КИС.

Вторая глава содержит результаты исследования методологических и теоретических основ применения семиотических моделей для описания и формализации инцидентов в процессах управления КИС. Приведены разработанные модели оптимальных алгоритмов разрешения инцидентов.

В данной работе для создания семиотической модели системы управления КИС использовался подход, основанный на применении аппарата концептуального проектирования семиотических систем, путем построения концептуальной модели предметной области.

В ситуации, когда известных параметров объекта управления и окружающей среды недостаточно для однозначного определения поведения этого объекта, управление необходимо осуществлять не по параметрам объекта, а по его состоянию, которое более полно определяет тенденцию его дальнейшего поведения. Задача состоит в том, чтобы перевести объект управления из начального состояния -8„ в некоторое заданное, определяемое как целевое, состояние Бц. Схему решения задачи можно представить в виде:

А

5* * £,(1) = ......- ЫЫЯн)))))

А=(ят в„.!, ¿„.2,..., я/) представляет собой алгоритм решения задачи, а его элементы есть не что иное, как элементарные решения данного уровня (п=1,2,...).

Сложность аппаратно-программного комплекса КИС приводит к необходимости не только использования большого числа элементарных решений но и к большому числу комбинаций элементарных решений для решения конкретного инцидента. Это обуславливает наличие нескольких алгоритмов

разрешения инцидента. С точки зрения функционирования КИС оптимальным считается алгоритм, требующий минимального количества шагов на его выполнение. При решении задачи перевода системы из текущего состояния в целевое необходимо найти множество входных воздействий £1

П »{Шп}, где Шт= {1Ь ,112.....Ш}, (2)

определяющее минимальное решение, такое, что для всех ШтеО выполняется

равенство Vтт ° ¡V = (7. 1/тт - пространство минимальных решений, IV матрица транзитивного замыкания удвоенной матрицы смежности, О - целевой вектор приращений значений признаков ситуации.

Задача синтеза оптимального алгоритма имеет ряд подзадач:

1. Построение концептуальной модели предметной области.

2. Определение способа описания набора элементарных решений.

3. Разработка алгоритма формирования базы данных прецедентов.

Для решения данных подзадач в диссертации использована методология концептуального анализа и проектирования (КАИП). Для проведения КАИП был разработан алгоритм, суть которого заключается в последовательном анализе классов состояний предметной области и концептуальных структур действий по разрешению инцидентов. В результате формируется определенное понятийное пространство соответствующей предметной области, содержащее пространство объектов и пространство решений - концептуальную модель предметной области:

КМПрО = {БПрО, в, ^ БПрО = {X, С; Щ, где:

X - (хх2, ... х„} - родо-видовая иерархия имен (лексем) объектов (предметов и сущностей внешнего мира), которые участвуют в решении задач данной предметной области, п=1,2,...-,

С - {с/, с2, ... ст} - множество имен свойств объектов множества X (характерных признаков этих объектов), т=1,2,...;

К = (О. г2, ... Гп) - множество имен отношений, в которые могут вступать объекты моделируемой предметной области, п=1,2,...\

С = (£/• ё2. •■■ Ек) - алгоритм решения задачи (иерархический граф), в котором в качестве вершин выступают действия, которые допустимы над объектами множества X в процессе разрешения инцидента, а дуги отождествляются с отношением «часть - целое», к=1,2,.„.

Г - отображение пространства состояний предметной области во множество действий - Г: (ЗПрО(1) в)

Состояние или конкретная ситуация предметной области изменяется под влиянием действий из множества G и определяется для некоторого фиксированного момента времени ti (i=l, 2, ...) как совокупность значений свойств объектов, присутствующих в этом состоянии, и отношений между ними:

SnP0(ti) = {X(tl СМ, R(tf)}

Множество всех возможных состояний образует потенциальное пространство состояний предметной области. Таким образом, каждое действие представляет собой, с одной стороны, функциональное отображение одних состояний в другие в фиксированные моменты времени, а с другой стороны - это решения с необходимым контекстом изменений в ситуациях-предусловиях. В зависимости от описываемого выражением для SüpO(t¡) предусловия на момент /, е [t„m, tK0HJ выбирается то действие, которое необходимо для решения задачи.

Набор возможных действий, составляющих алгоритм решения задачи, предлагается описывать в виде инвариантных конструктов - моделей, объединяемых в единую понятийную структуру (КМПрО) на основе отношений иерархии «класс -подкласс - экземпляр класса» и «часть - целое».

В данной работе для формального описания и моделирования составного (сложного) конструкта был использован язык гх-кодов и синтагматических цепей.

Язык гх-кодов формально задается четверкой L~{Х°, X, R, Р}, где словарь (алфавит) базовых понятий; R - словарь базовых отношений; X - словарь понятий, которые могут быть построены на основе

и R,P - множество правил (грамматика) порождения производных понятий и отношений и тождественного преобразования ситуаций. Пара вида г^, где хкеХ и rteR называется элементарным rx-кодом, а конъюнкция пар вида называется rx-кодом понятия хк и имеет вид: хк = rjxaJ' W'-J...v/'> гДе (ri.ri-.rJeR, (х/', xb/2... ,х/')вХ, i-1, 2,..., m, (a,b, ...,f) <k, 2,.... Верхний индекс j-1, 2,..., t указывает на уровень производности понятия. Понятия, порядок производности которых j>0, образуют словарь производных понятий XJ,XJ еХ. Язык гх-кодов применяется для описания статической структуры объекта управления, но не достаточен для описания семантики конкретных ситуаций и их динамики. Для этих целей язык гх-кодов дополняется языком синтагматических цепей.

В данной нотации, задача управления (1) описывается отношением вида

Z,=rAXd,Xe), где:

^-понятие, обозначающее действие;

гй - отношение «быть объектом действия»;

Хс - понятие, обозначающее объект действия.

Элементарная структура действия (2) представляет собой отношение вида ^ = .....п), где:

Х„ - понятие, обозначающее объект, являющийся одним из компонент-средств выполнения действия;

Хь - имя отношения «быть средством действия», типа: «место», «способ»,

«средство» и т.п.; гк - отношение «быть средством действия», к=1,2,____

Элементарной структурой принятия решений будем считать отношение вида м, = Z,UJ = ХлХагкХ„, где / = \,т; ) = 1, л.

Оптимальный алгоритм решения задачи управления Аор< будет найден как конъюнкция элементарных структур принятия решений, имеющих одинаковую задачу управления:

В результате была получена концептуальная модель предметной области, которая отличается достаточной полнотой для моделирования множества решений инцидентов, что позволяет выполнить синтез оптимальных по времени выполнения алгоритмов разрешения инцидентов.

В третьей главе предложены модели и алгоритмы формирования, описания и представления семантической сети инцидентов КИС и базы данных прецедентов, включая: анализ инцидентов в системе управления КИС, формирование описаний инцидентов и их решений системным администратором КИС в базе данных прецедентов.

В рассматриваемых сложных аппаратно-программных комплексах КИС часто приходится сталкиваться с ситуацией, когда база данных прецедентов отсутствует либо не полна, и разработка полной (нормативной) концептуальной модели предметной области по каким-либо причинам невозможна. При этом ждать накопления инцидентов недопустимо в связи с высокой стоимостью их неразрешения. В данном случае для формирования концептуальной модели предметной области, предлагается использовать решение, формируемое на основе дискретной ситуационной сети и представляющее собой семантическую сеть,

вершинами которой являются инциденты, а дуги - отношения причины и следствия между ними.

Семантические сети строятся на основе структурных представлений КИС: организационном, функциональном и структуре подсистем, что позволяет учесть уровень иерархии принятия решений. Все элементы организационной структуры и структуры подсистем КИС представляют собой точки сборки, т.е. точки, в которых осуществляется взаимодействие всех одноуровневых ресурсов КИС одновременно (программных, технических, информационных и т.д.). Это позволяет начинать формирование дискретной ситуационной сети поэтапно.

Сначала выделяются крупные проблемные области (рис. 2), которые могут возникать на любом из классов объектов - вершин структурных представлений КИС. Проблемные области могут пересекаться, если инцидент затрагивает работоспособность подсистем из различных областей. На рисунке 2 цифрами (2,3,4,5) показаны связи проблемной области «Доступ в Интернет» с другими проблемными областями КИС. Для объекта каждого уровня все остальные объекты того же уровня других структур плюс объекты внешней среды, взаимодействующие с ним, рассматриваются как потенциальные источники инцидентов. Объекты нижележащего уровня являются объектами, на которых развиваются инциденты -следствия. В процессе разрешения инцидента по каждому объекту системный администратор назначает имена событий, которые могут произойти с данным объектом по внутренней или внешней причине и привести к возникновению инцидента, выделяются объекты-источники проблемных ситуаций.

Рис. 2. Фрагмент проблемной области «Доступ в Интернет»

На следующем этапе начинается систематическая работа с каждой вершиной и ее потенциальным проблемным окружением. В итоге формируется понятийное событийное пространство, являющееся основой для построения концептуальной модели предметной области.

В данной работе организацию процедуры формирования базы данных прецедентов предлагается реализовать за счет разработанного процесса (алгоритма) «Описание прецедентов», формализующего процедуры накопления и использования данных об инцидентах.

Целью процесса «Описание прецедентов» является накопление и использование данных об инцидентах КИС, путем создания базы данных прецедентов.

Первоначально, для разработки данного процесса, были определены понятия, используемые в базе данных прецедентов («неисправность», «сбой», «отказ», «проблема», «ошибка») и связи между ними.

Стадиями процесса являются:

1. Описание алгоритмов разрешения ошибок, сбоев, инцидентов и проблем, возникающих в КИС организации.

2. Анализ инцидентов в системе управления КИС и формирование на его основе рекомендаций о способах решения новых инцидентов.

3. Обучение системных администраторов организации на основе анализа реальных инцидентов из базы данных прецедентов.

Основными видами деятельности в рамках процесса «Описание прецедентов» являются:

• формирование баз данных прецедентов: представление описания путей решения инцидентов в формате базы данных прецедентов;

• поиск прецедентов: выдача рекомендаций по запросу;

• актуализация прецедентов: изменение информации в базе данных прецедентов при получении новой информации об известных ошибках;

• предоставление знаний: предоставление систематизированных данных о прецедентах для обучения системных администраторов КИС.

Формализация процедуры описания прецедентов позволили сократить время, затрачиваемое системным администратором КИС на ввод данных об инцидентах.

Разработанные модели и алгоритмы использовались при разработке соответствующего программного инструментария, обеспечивающего формирование

базы данных прецедентов и анализ дискретной ситуационной сети каждой проблемной области.

Четвертая глава содержит результаты апробации моделей, алгоритмов и специального прикладного программного обеспечения, проведенной при решении задач управления КИС РГУИТП в 2003-2008 годах, а также в ходе реализации целого ряда проектов, выполнявшихся в рамках Федеральной целевой программы развития единой образовательной информационной среды (2000 - 2005 гг.), Федеральной целевой программы развития образования (2006 - 2010 гг.) и аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2006 - 2008 годы)», при создании и эксплуатации КИС Федерального центра информационно-образовательных ресурсов (ФЦИОР).

Разработанное в диссертационной работе специальное прикладное программное обеспечение (СППО) системы управления сложным аппаратно-программным комплексом, предназначенное для апробации разработанных алгоритмов и моделей, использовалось в работе службы технической поддержки КИС РГУИТП и КИС ФЦИОР. КИС РГУИТП представляет собой территориально-распределенный вычислительный комплекс, включающий большое количество разнородного оборудования и прикладных систем (11 серверных и коммутационных узлов, более 57 серверов, сотни рабочих станций, распределенная телефонная система, вычислительная сеть и т.д.). КИС ФЦИОР - это сложный аппаратно-программный комплекс, обеспечивающий приемку, хранение, сопровождение и унифицированный доступ к электронным образовательным ресурсам различных типов. Инфраструктура ФЦИОР включает более 30 серверов, размещенных на двух серверных площадках, и предназначена для постоянной круглосуточной эксплуатации. КИС ФЦИОР снабжена значительным набором средств централизованного управления, контроля и диагностики.

Специальное прикладное программное обеспечение, разработанное в данной диссертации, позволяет автоматизировать следующие процессы:

1. Описание конфигурации компонентов КИС - оборудования, программного обеспечения, документации. Были разработаны формы для описания объектов каждого класса. Данные формы содержат необходимый минимум данных, достаточный для описания инцидентов. Такой подход позволил сократить время, . затрачиваемое системным администратором для описания объекта.

2, Накопление данных о прецедентах. Для этого разработана система регистрации инцидентов: выделены проблемные области, разработана форма описания инцидента и его решения.

3. Анализ прецедентов на основе накопленной информации. Обеспечивается формирование базы данных прецедентов, построение и анализ дискретной ситуационной сети каждой проблемной области.

В ходе апробации специального прикладного программного обеспечения использована информация о реальных инцидентах, возникавших в КИС РГУИТП (база данных прецедентов содержит описание 368 прецедентов). Были значительно улучшены (в среднем на 22%) основные показатели работы службы технической поддержки, а по такому важному показателю, как «среднее время решения инцидента», достигнуто улучшение почти в 2 раза по сравнению с методологией 1Т1Ь (таблица 1). Таблица содержит средние значения за месяц, полученные за три года апробации разработанной системы управления. Начальные значения показателей описывают состояние КИС РГУИТП до использования методологий организации работы службы технической поддержки. Значение после внедрения 1Т1Ь описывает состояние КИС РГУИТП после внедрения методологии 1Т1Ь. Значение после внедрения СППО - значения показателей после внедрения разработанного специального прикладного программного обеспечения.

Таблица 1

Показатели работы службы технической поддержки КИС РГУИТП

№ п/п Измеряемые параметры (метрики) Начальное значение Значение после внедрения 1Т1Ь Значение после внедрения СППО

1. Процент заявок, закрытых в момент обращения (на одного специалиста) 21 65 67

2. Среднее время ожидания ответа на обращение, сек. 43 22 10

3. Процент обращений через портал и электронную почту 24 56 72

4. Процент неправильно эскалированных заявок 18 5 4

5. Процент обращений, по которым были открыты заявки на устранение проблемы 12 63 81

6. Процент инцидентов, поступивших от процесса управления событиями 5 44 67

7. Процент заявок, правильно назначенных с первого раза 36 72 92

8. Процент инцидентов, решенных на первой линии поддержки 25 69 87

9. Процент инцидентов, решенных в течение заданного времени согласно приоритету 30 64 92

10. Среднее время решения инцидента, мин. 233 120 72

И. Процент неправильно классифицированных инцидентов 65 49 35

12. Процент звонков, являющихся запросами на оказание услуг 7 15 23

13. Процент инцидентов, правильно решенных с первого раза 40 79 95

14. Процент инцидентов, решенных проактивно 0 16 21

В результате использования разработанного специального прикладного программного обеспечения системы управления сложным аппаратно-программным комплексом доказана эффективность применения разработанных моделей и алгоритмов для решения задач управления в КИС. Апробация данного СППО показала, что оно применимо не только в отрасли приборостроения, но и других отраслях экономики.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработаны критерии для классификации задач, средств и методов, используемых в процессах управления КИС, позволившее определить подходы к решению задачи оптимизации процессов управления КИС.

2. Разработана ситуационная модель предметной области для сложных аппаратно-программных комплексов КИС для описания и формализации инцидентов в процессах управления КИС.

3. Разработаны модели синтеза оптимальных алгоритмов разрешения инцидентов, что позволило сократить время, затрачиваемое системным администратором на его разрешение.

4. Разработаны модели и алгоритмы формирования, описания и представления семантической сети инцидентов, на основе которых разработаны семиотическая модель, структура, архитектура и действующий прототип специального прикладного программного обеспечения системы управления сложным аппаратно-программным комплексом КИС.

5. Проведена апробация моделей, алгоритмов и специального прикладного программного обеспечения системы управления КИС на реальных практических задачах.

Широкое распространение в приборостроении и других отраслях экономики разработанных в диссертации моделей и алгоритмов оптимизации процессов управления КИС позволит сократить сроки разрешения инцидентов и, как следствие,

повысит эффективность систем управления аппаратно-программными комплексами

КИС.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Больных A.A. Использование баз знаний для повышения качества управления корпоративными информационными системами // Качество. Инновации. Образование. - 2008. - №7. - М.: Европейский центр по качеству, 2008. - С. 5659.*

2. Больных A.A. Оптимизация архитектуры программно-аппаратного комплекса федерального центра информационно-образовательных ресурсов: Труды XV Всероссийской науч.-методич. конф. «Телематика 2008». - Т. 2. - СПб.: Университетские телекоммуникации, 2008. - С. 351-353. - ISBN 5-7577-0314-8.

3. Абрамович И.В., Больных A.A. Подходы к оптимизации систем управления сложными программно-аппаратными комплексами на примере ФЦИОР / Инновации в экономике и социальной сфере: Тез. докл. Всероссийской науч,-практич. конф. - Н.Новгород, НГТУ им. РЕ.Алексеева, 2008. - С. 222-223.

4. Больных A.A., Абрамович И.В. Анализ методов управления корпоративными информационными системами / Дистанционное и виртуальное обучение. - 2008. - №4. -Изд-во СГУ, 2008. - С. 74-76.

5. Больных A.A., Абрамович И.В. Анализ методов управления корпоративными информационными системами: Труды XIV Всероссийской науч.-метод. конф. «Телематика 2007». - Т. 2. - СПб.: Университетские телекоммуникации, 2007. -С. 330-331. - ISBN 5-7577-0329-6.

6. Старых В.А., Болотова Л.С., Смолянинова В.А., Больных A.A. Обеспечение качества принятия решений в информационных системах с управлением: Труды XIV Всероссийской науч.-метод. конф. «Телематика 2007». - Т. 2. - СПб.: Университетские телекоммуникации, 2007. - С. 313-315. - ISBN 5-7577-0329-6.

7. Больных A.A., Старых В.А. Автоматизация процессов управления сложным программно-аппаратным комплексом. «Информационные технологии и телекоммуникации в образовании и науке» (IT&T ES'2007): Материалы Международной науч. конф. / Редкол.: А.Н. Тихонов (пред.) и др.; ФГУ ГНИИ ИТТ «Информика». - М.: ЭГРИ, 2007. - С. 94-96. - ISBN 978-5-9901036-1-0.

' Научная работа, опубликованная в ведущем рецензируемом журнале, определенном ВАК

8. Старых В.А., Больных A.A. Кондратов П.Е. Принципы создания программно-технического комплекса узла интегрированной информационно-вычислительной сети (ИИВС) Рособрнадзора: Труды XIII Всероссийской науч.-методич. конф. «Телематика 2006». - Т.1. - СПб.: Университетские телекоммуникации, 2006. -С.78-79.

9. Больных A.A., Старых В.А. Разработка методики моделирования систем управления информационными системами: Всероссийская науч.-пракг. конф. «Технологии Интернет - на службу обществу». Сб. статей. - Саратов: СГТУ, 2005. -С. 136-140.-ISBN 5-7433-1549-3.

10. Больных A.A. Построение онтологической модели компонентов информационной системы: Всероссийская науч.-пракг. конф. «Технологии Интернет - на службу обществу». Сб. статей. - Саратов: СГТУ, 2004. - С. 107-110. - ISBN 5-7433-12222.

11.Заборовский B.C., Старых В.А., Лубанец А.П., Больных A.A. Подходы к созданию загцшцённой системы документооборота в рамках ИАИС Министерства образования и науки РФ с учётом требований ГОСТ 15408: Тр. XI Всероссийской науч.-методич. Конф. «Телематика 2004». ~ Т. 1. - СПб.: 2004. - С.335-336.

12.Больных A.A., Богданов В.Д., Старых В.А. Основы административного управления Lotus Domino и Lotus Notes версии 5: Учеб. пособие. - М.: Европейский центр по качеству, 2003. -160 с.

13.Больных A.A. Разработка методики комплексного управления корпоративными информационными системами / X юбилейная Междунар. студенческая школа-семинар «Новые информационные технологии»: Тез. докл. - Т. 2. - М.: МГИЭМ, 2002. - С. 489-490. - ISBN 5-94506-005-4.

14. Старых В.А., Больных A.A. Корпоративная система управления документами Domino.Doc / II Международная науч.-практ. конф. «Современные технологии документооборота в бизнесе, производстве и управлении»: Сб. материалов. -Пенза, 2002.-С. 103-105.

15. Старых В.А., Больных A.A., Сенчихин Д.Е. Описание и функции подсистемы документооборота ИАИС Министерства образования России: Индустрия образования: Сб. статей. - Вып.2. - М.-.МГИУ, 2002. - С.139-150.

Подписано в печать 30.04.2009. Формат 60*90 1/16. Бумага 80 г/м2. Ризография. Усл. печ. л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ № 187.

Издательство Московского государственного университета леса. 141005, Мытшци-5, Московская обл., 1-я Институтская, 1, МГУЛ.

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ.

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СТРУКТУР, ЗАДАЧ И ФУНКЦИЙ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ КИС, СРЕДСТВ И МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ПРОЦЕССАХ УПРАВЛЕНИЯ КИС.

1 1 I

1.1. Анализ принципов построения систем управления сложными системами, функции систем управления.

1.2. Анализ структур, задач и типов систем управления корпоративными информационными системами.

1.3. Разработка критериев и анализ существующих методов управления КИС.

1.3.1. ITIL — Information Technology Infrastructure Library (Библиотека инфраструктур информационных технологий).

1.3.2. COBIT— Control Objectives for Information and related Technology (Задачи проверок для информационных и смежных технологий).

1.3.3. ASL — Application Services Library (Библиотека прикладных сервисов).

1.3.4. MSM — Microsoft Solutions for Management (Решения "Майкрософт" для управления).

1.3.5. ISPL — Information Services Procurement Library (Библиотека предоставления информационных услуг).

1.3.6. CMMI — Capability Maturity Model Integration (Интеграция моделей зрелости возможностей).

1.3.7. FITS — Framework for ICT Technical Support (Инфраструктура для технической поддержки ИКТ).

1.4. Разработка критериев для классификации существующих средств реализации систем управления КИС.

1.5. Выводы по главе 1.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ ПРИМЕНЕНИЯ СЕМИОТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ФОРМАЛЬНОГО ОПИСАНИЯ ИНЦИДЕНТОВ В ПРОЦЕССАХ УПРАВЛЕНИЯ КИС.

2.1. Семиотическая модель предметной области как основа описания и моделирования систем управления КИС.

2.2. Разработка концептуальной модели предметной области.

2.3. Алгоритм анализа структур действий.

2.4. Проектирование базы данных прецедентов.

2.5. Выводы по главе 2.

3. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ СЕМАНТИЧЕСКОЙ СЕТИ ИНЦИДЕНТОВ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ФОРМИРОВАНИЯ БАЗЫ ДАННЫХ ПРЕЦЕДЕНТОВ.

3.1. Анализ инцидентов в системе поддержки принятия решений КИС.

3.2. Формирование, описания и представления семантической сети инцидентов.

3.3. Разработка алгоритма формирования базы данных прецедентов.

3.4. Выводы по главе 3.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ АПРОБАЦИИ РАЗРАБОТАННОГО СПЕЦИАЛЬНОГО ПРИКЛАДНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ.

4.1. Описание разработанного специального прикладного программного обеспечения системы управления кис.

4.1.1. Программные средства для описания конфигурации компонентов КИС.

4.1.2. Программные средства накопления данных о прецедентах.

4.1.3. Описание действующего прототипа ПО анализа прецедентов КИС.

4.2. КИС Российского государственного университета информационных технологий и предпринимательства как система с управлением.

4.3. Результаты апробации и внедрения специально прикладного программного обеспечения системы управления КИС.

4.3.1. Результаты апробации и внедрения специально прикладного программного обеспечения на базе КИС РГУИТП.

4.3.2. Апробация и внедрение специально прикладного программного обеспечения в системных проектах и учебном процессе.

4.4. Выводы по главе 4.

Постоянное усложнение информационных систем предъявляет повышенные требования к средствам управления, методам организации процедур работы системных администраторов, методам накопления знаний и принятия решений с целью повышения эффективности управления такими системами [1]. То же относится и к информационно-измерительным системам, системам управления, корпоративным информационным системам (КИС), широко использующимся в приборостроении. Аппаратно-программные системы и комплексы, использующиеся в организациях данной отрасли, решают большое число задач — от обеспечения распределенных вычислений до автоматизации процессов проектирования и производства.

Предметом исследования в данной диссертации являются объекты управления, рассматриваемые на примере корпоративных информационных систем в области приборостроения.

Здесь под корпоративной информационной системой (КИС) понимается организационно-техническая система, использующая средства вычислительной техники, информационно-коммуникационные технологии и средства, предназначенная для автоматизации различных процессов обработки над единым полем общих данных.

Необходимость использования средств автоматизированного управления корпоративными информационными системами различных классов обусловлена сложностью КИС, которая зависит от многих факторов:

1. Взаимодействие КИС с внешней средой. В качестве внешней среды могут выступать сотрудники организации (пользователи), сторонние КИС, злоумышленники, пытающиеся нарушить политику безопасности, вредоносные программы и т.п.

2. Наличие человеческого фактора. В состав КИС обязательно входит обслуживающий персонал, осуществляющий управление и эксплуатацию

КИС, что приводит к возникновению неопределенности и ошибок, вызванных разной степенью его квалифицированности.

3. Наличие большого числа компонентов. Информационная система может включать множество устройств из состава аппаратного обеспечения и приложений из состава программного обеспечения: брандмауэры, маршрутизаторы, серверы, системы резервного копирования, рабочие станции пользователей, СУБД, Web-серверы, почтовые серверы, офисные приложения, приложения для автоматизации документооборота и многие другие.

4. Распределенность ИС. Приложения и базы данных используют множество взаимосвязанных аппаратных средств. Кроме этого, серверы, приложения и пользователи могут быть распределены территориально.

5. Неоднородность программного и аппаратного обеспечения. Как правило, системы строятся на основе продуктов и решений нескольких поставщиков. Системы содержат унаследованные компоненты — старое программное и аппаратное обеспечение (ПО и АО), которое уже не поддерживается производителями, и прикладное ПО, выполненное по заказу, документация на которое чаще всего не полная или вообще отсутствует.

Всё многообразие существующих «классических» подходов в решении задач управления строится на предположении, что можно получить аналитически заданную форму функциональной зависимости входных и выходных сигналов системы управления, с последующим уточнением значений входящих в нее коэффициентов.

Задача моделирования и автоматизации процессов управления исследовалась зарубежными и отечественными учеными, однако она настолько многогранна и важна, что работы в данной области продолжаются многими научными коллективами.

Тем не менее, при всей глубине проработки существующего аппарата формализации областью применения таких методов управления остаются объекты управления с очевидными свойствами, то есть хорошо формализуемые объекты. На практике же типичными являются объекты управления, которые формализуются плохо.

Свойства КИС априори плохо известны или изменяются в процессе функционирования. В силу недостаточности знаний об объекте и среде, в которой он функционирует, попытки получить точную модель поведения объекта не представляются возможными. Однако управление такими объектами является крайне актуальным с точки зрения получения практических результатов.

Цель диссертационной работы состоит в разработке моделей и алгоритмов оптимизации процессов управления КИС путем уменьшения времени, затрачиваемого специалистами на принятие управленческих решений.

На основе разработанных моделей и алгоритмов построения и анализа концептуальной модели предметной области КИС, выполняется структуризация и визуализация имеющихся данных об инцидентах, что позволяет сократить время, затрачиваемое на конструирование и синтез оптимального алгоритма решения задачи управления (разрешения инцидента).

В диссертационном исследовании разработаны модели, алгоритмы и программное обеспечение для построения и анализа концептуальной модели предметной области. Проектирование концептуальной модели предметной области выполнялось с применением аппарата концептуального проектирования семиотических систем. Использование формального аппарата теории семиотического моделирования, при описании инцидентов в процессах управления, позволяет формализовать знания специалистов, отвечающих за эксплуатацию и управление КИС (системных администраторов), и применять их для разрешения новых инцидентов.

Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи:

1. Проведено исследование и разработаны критерии для классификации задач, средств и методов, используемых в процессах управления КИС, позволившее определить подходы к решению задачи оптимизации процессов управления КИС.

2. Проведено исследование методологических и теоретических основ применения семиотических моделей для описания и формализации инцидентов в процессах управления КИС. На основе данного исследования построена ситуационная модель предметной области для сложных аппаратно-программных комплексов КИС.

3. Разработаны модели синтеза оптимальных алгоритмов разрешения инцидентов, что позволило сократить время, затрачиваемое системным администратором на его разрешение.

4. Разработаны модели и алгоритмы формирования, описания и представления семантической сети инцидентов, на основе которых разработаны семиотическая модель, структура, архитектура и действующий прототип специального прикладного программного обеспечения системы управления сложным аппаратно-программным комплексом КИС.

5. Проведена апробация моделей, алгоритмов и специального прикладного программного обеспечения системы управления КИС на реальных практических задачах.

На защиту выносятся:

1. Критерии классификации существующих средств и методов построения систем управления сложными аппаратно-программными комплексами, позволившие определить подходы к решению задачи оптимизации процессов управления КИС.

2. Модели синтеза оптимальных алгоритмов разрешения инцидентов и построения семиотической модели инцидентов КИС, позволяющей сократить время разрешения инцидентов.

3. Модели и алгоритмы формирования, описания и представления семантической сети инцидентов КИС, которые могут использоваться для создания систем управления сложными аппаратно-программными комплексами КИС любого уровня сложности и области деятельности.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Разработана семиотическая модель системы управления КИС, позволяющая синтезировать алгоритмы разрешения инцидентов.

2. Разработаны модели и алгоритмы формирования, описания и представления семантической сети инцидентов КИС.

3. Разработано специальное прикладное программное обеспечение системы управления КИС для синтеза оптимальных алгоритмов разрешения инцидентов КИС.

Практическая значимость работы заключается в разработке на базе полученных теоретических результатов специального прикладного программного обеспечения системы управления сложным аппаратно-программным комплексом КИС. Разработанные модели и алгоритмы применимы для КИС любого уровня сложности и области деятельности.

Достоверность и обоснованность результатов диссертации основаны на применении математических моделей, отражающих специфику исследуемых процессов, соответствие практических и теоретических результатов опубликованным в печати данным, и подтверждается положительными данными о практическом применении в реальных корпоративных информационных системах.

При выполнении диссертационной работы использовались методология и методы системного анализа, метод семиотического моделирования, методологии ситуационного управления, теории управления, теории представления знаний, теории систем принятия решений, аппарат концептуального проектирования семиотических систем, представленный в работах Поспелова Д.А., Клыкова Ю.И., Никанорова С.П., Болотовой JI.C., Шрейдера Ю.А., Скороходько Э.Ф. и др.

Результаты, полученные в диссертации, внедрены и использовались при реализации ряда проектов, выполнявшихся в рамках: Федеральной целевой программы развития единой образовательной информационной среды (2000 -2005 гг.), Федеральной целевой программы развития образования (2006 — 2010 гг.), аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2006 — 2008 годы)», что подтверждено актами о внедрении.

Кроме этого, модели, алгоритмы и специальное прикладное программное обеспечение используются в РГУИТП при дипломном проектировании и преподавании различных дисциплин. Издан ряд учебно-методических пособий, подготовлен к изданию учебник «Администрирование в информационных системах» (с грифом УМО по университетскому политехническому образованию МГТУ им. Н.Э. Баумана).

Основные положения диссертации изложены в работах [12, 16 — 19, 53 — 61, 66] и докладывались и обсуждались на различных научных конференциях:

• X юбилейная международная студенческая школа-семинар «Новые информационные технологии», Судак, 2002 г.

• Международная научно-практическая конференция «Современные технологии документооборота в бизнесе, производстве и управлении», Пенза, 2002 г.

• Всероссийская научно-практическая конференция «Технологии интернет - на службу обществу», Саратов, 2004 г., 2005 г.

• Всероссийская научно-методическая конференция «Телематика», Санкт-Петербург, 2004, 2006,2007, 2008 гг.

• Международная научная конференция «Информационные технологии и телекоммуникации в образовании и науке» (IT&T ES — 2007), г. Фетхие (Турция), 2007 г.

• Всероссийская научно-практическая конференция «Инновации в экономике и социальной сфере», Н.Новгород, 2008 г.

Диссертационная работа структурно состоит из введения, четырех глав и заключения.

4.4. Выводы по главе 4

Разработанные в диссертационной работе структура, архитектура и прототип специального программного обеспечения системы управления сложным аппаратно-программным комплексом, предназначенные для апробации разработанного методического обеспечения, использовались при решении задач управления КИС РГУИТП в 2003 — 2008 годах для решения практических задач управления и системного администрирования. Также СППО применялось при реализации целого ряда проектов, выполнявшихся в рамках Федеральной целевой программы развития единой образовательной информационной среды (2000 - 2005 гг.), Федеральной целевой программы развития образования (2006 - 2010 гг.) и аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2006 -2008 годы)».

Специальное прикладное программное обеспечение, разработанное в данной диссертации, позволяет автоматизировать следующие процессы:

1. Описание конфигурации компонентов КИС — оборудования, программного обеспечения, документации. Разработаны формы для описания объектов каждого класса. Данные формы содержат необходимый минимум данных, достаточный для описания инцидентов. Такой подход позволил сократить время, затрачиваемое системным администратором для описания объекта и в то же время обеспечить подробное описание инцидентов.

2. Накопление данных о прецедентах. Для этого разработана система регистрации инцидентов: выделены проблемные области, разработаны формы описания инцидента и его решения.

3. Анализ прецедентов на основе накопленной информации. Обеспечивается формирование базы данных прецедентов, построение и анализ дискретной ситуационной сети каждой проблемной области.

В ходе апробации моделей, алгоритмов и СППО использована информация о реальных инцидентах, возникавших в КИС РГУИТП. База данных прецедентов содержит описание 368 прецедентов.

В результате использования разработанного специального прикладного программного обеспечения системы управления сложным аппаратно-программным комплексом доказана эффективность применения разработанных моделей и алгоритмов для решения задач управления в КИС. Апробация данного СППО показала, что оно применимо не только в отрасли приборостроения, но и других отраслях экономики.

Заключение

Постоянное усложнение корпоративных информационных систем предъявляет повышенные требования к средствам управления, методам организации процедур работы системных администраторов, методам накопления знаний и принятия решений с целью повышения эффективности управления такими системами. Свойства КИС априори плохо известны или изменяются в процессе функционирования. В силу недостаточности знаний об объекте и среде, в которой он функционирует, попытки получить точную модель поведения объекта не представляются возможными. Однако управление такими объектами является крайне актуальным с точки зрения получения практических результатов.

В данной диссертационной работе разработаны модели и алгоритмов оптимизации процессов управления КИС, позволившие уменьшить время, затрачиваемое специалистами на принятие управленческих решений.

Использование теории семиотического моделирования при моделировании событий в процессах управления позволило формально описать знания специалистов, отвечающих за эксплуатацию и управление КИС (системных администраторов) о ранее возникавших событиях (инцидентах), приведших к нарушению функционирования КИС.

Рассматриваемые в данной работе в качестве объекта исследования корпоративные информационные системы относятся к сложным системам. Функционирование КИС невозможно без человеческого вмешательства, которое производится посредством инструментальных средств систем управления, в той или иной мере автоматизирующих работу обслуживающего персонала. Система управления КИС представляет собой совокупность методов, моделей, технических и программных средств и специалистов, предназначенных для обработки управляющей информации и принятия управленческих решений. Обязательное наличие систем управления позволяет отнести КИС к классу систем с управлением.

В случае сложной системы, которой является корпоративная информационная система, неполнота модели управляемой системы приводит к необходимости использования адаптивного подхода к созданию систем с управлением. Адаптивный подход связан с применением алгоритмов и методов интеллектуального управления сложными системами на основе нечеткой логики, нейронных сетей, генетических алгоритмов и т.д. Таким образом, в данной работе в качестве объекта исследования рассмотрена адаптивная иерархическая система с управлением.

Разработанные критерии и проведенный анализ структур, задач и функций систем управления КИС, средств и методов управления, используемых в процессах управления КИС, позволили классифицировать объект исследования и определить в качестве основного критерия оптимизации процессов управления КИС сокращение времени на принятие решений, в части уменьшения времени на разрешение инцидентов, за счет внедрения новых моделей и алгоритмов работы обслуживающего персонала КИС.

В диссертационной работе разработаны модели и алгоритмы семантической оптимизации процессов управления, в которых используются знания о структуре ситуационного пространства КИС и ранее возникавших событиях (инцидентах). При возникновении инцидента на основе контекста (система отношений и свойств инцидента) ситуационной модели либо подбирается решение инцидента из числа уже зафиксированных, либо осуществляется синтез оптимального решения. Таким образом достигается сокращение времени на устранение последствий инцидента.

В данной работе, для создания семиотической модели системы управления КИС, использовался подход, основанный на применении аппарата концептуального проектирования семиотических систем, путем построения концептуальной модели предметной области. Нахождение оптимального алгоритма выполнялось путем синтеза алгоритма из элементарных решений, имеющихся в базе данных прецедентов данной КИС.

Для решения задачи синтеза оптимального алгоритма в диссертации использована методология концептуального анализа и проектирования (КАИП). Для проведения КАИП использовался алгоритм, суть которого заключается в последовательном анализе классов состояний предметной области и концептуальных структур действий по разрешению инцидентов. В результате формируется определенное понятийное пространство соответствующей предметной области, содержащее пространство объектов и пространство решений - концептуальную модель предметной области

В результате получена концептуальная модель предметной области, которая отличается достаточной полнотой для моделирования множества решений инцидентов, что позволяет выполнить синтез оптимальных по времени выполнения алгоритмов разрешения инцидентов.

Основываясь на описанной выше модели базы данных прецедентов, был разработан алгоритм анализа инцидентов в системе управления КИС. Согласно данному алгоритму, каждое действие описывается через имя и набор объектов: объект, над которым совершается действие; субъект, который его выполняет; компоненты — другие объекты, которые в нем участвуют. Описание структур действий с использованием абстрактных понятий позволяет рассмотреть не одну только ситуацию, а целый класс ситуаций. Таким образом, объединение концептуальных структур инцидентов в единое целое образует событийную концептуальную модель предметной области, которая представляется в виде базы данных прецедентов.

Для решения проблемы неполноты БД прецедентов при разработке концептуальной модели предметной области, предложено частичное решение, основой которого является дискретная ситуационная сеть, которая строится на основе структурных представлениях КИС: организационной структуре, функциональной структуре и структуре подсистем КИС. Все элементы структурных представлений КИС представляют собой «точки сборки», т.е., точки, в которых осуществляется взаимодействие всех одноуровневых ресурсов КИС одновременно (программных, технических, информационных и т.д.). Это позволяет начинать формирование дискретной ситуационной сети поэтапно. Применение разработанных моделей и алгоритмов позволило выполнить разработку специального прикладного программного обеспечения, обеспечивающего формирование базы данных прецедентов и анализ дискретной ситуационной сети каждойпроблемной области.

В данной работе организацию процедуры формирования базы данных прецедентов предлагается формализовать за счет расширения методологии ITIL, дополнив ITIL процессом «Описание прецедентов», формализующего процедуры накопления и использования данных об инцидентах. Разработанные процедуры взаимодействия процесса «Описание прецедентов» с другими процессами управления позволили сократить время, затрачиваемое системным администратором КИС на описание прецедентов. Предложенная в данной работе модель системного анализа предметной области позволяет реализовать автоматизированный диалог системы накопления данных о прецедентах, облегчающий процесс построения концептуальной модели предметной области. Этот диалог предметно-ориентирован, т.е. позволяет настраивать его на предметную область решаемых задач.

Применение разработанного методического обеспечения позволило выполнить разработку специально прикладного программного обеспечения, обеспечивающего формирование базы данных прецедентов и анализ дискретной ситуационной сети каждой проблемной области.

Разработанные в диссертационной работе структура, архитектура и прототип специального прикладного программного обеспечения системы управления сложным аппаратно-программным комплексом, предназначенные для апробации разработанного методического обеспечения, использовались при решении задач управления КИС РГУИТП в 2003 — 2008 годах для решения практических задач управления и системного администрирования. Также оно применялось при реализации целого ряда проектов, выполнявшихся в рамках Федеральной целевой программы развития единой образовательной информационной среды (2000 - 2005 гг.), Федеральной целевой программы развития образования (2006 - 2010 гг.) и аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2006 — 2008 годы)».

В, ходе апробации методического и программного обеспечения была использована информация о реальных инцидентах, возникавших в КИС РГУИТП. База данных прецедентов содержит описание 368 прецедентов.

В результате применения прототипа специального программного обеспечения системы управления сложным аппаратно-программным комплексом доказана применимость разработанного методического обеспечения для решения задач управления в корпоративных информационных системах.

Широкое распространение в приборостроении и других отраслях экономики разработанных в диссертации моделей и алгоритмов оптимизации процессов управления КИС позволит сократить сроки разрешения инцидентов и, как следствие, повысит эффективность систем управления аппаратно-программными комплексами КИС.

Планируется продолжить работы в области исследования и разработки открытой веб-ориентированной системы управления в многоуровневых сервисно-ориентированных информационных системах научно-технического комплекса.

1. ИТ-инфраструктура предприятия 2008 г. Электронный ресурс.: Обзор / CNews. Электрон. дан. - 2008. — Режим доступа: http://www.cnews.ru/reviews/free/infi-astructure2008/, свободный. - Яз. рус.

2. Van der Pols. ASL, Ein Framework fur das Application Management (German version) Электронный ресурс. / Van Haren Publishing. Электрон, дан. — 2007. - Режим доступа: http://www.aslfoundation.org/uk/asl/publicaties.htm, свободный. - Яз. англ.

3. Microsoft Solutions for Management Электронный ресурс. / Microsoft. — Электрон. дан. 2007. — Режим доступа: http://www.microsoft.com/Rus/Business/Vision/Strategy/Management.mspx, свободный. - Яз. рус.

4. Принципы Microsoft Operations Framework Электронный ресурс. / Microsoft. Электрон. дан. - 2007. - Режим доступа: http://www.microsoft.com/rus/InfrastrMof.mspx, свободный. — Яз. рус.

5. Управление проектами: технология MSF Электронный ресурс. / Microsoft. Электрон. дан. - 2007. — Режим доступа: http://www.microsoft.com/rus/msdn/msf/default.mspx, свободный. - Яз. рус.

6. Microsoft Operations Framework (MOF) Электронный ресурс. / Microsoft. -Электрон. дан. — 2007. — Режим доступа: http://www.microsoft.com/technet/solutionaccelerators/cits/mo/mof/default.msp х, свободный. Яз. англ.

7. ISPL Information Services Procurement Library Электронный ресурс. / ISPL. — Электрон, дан. — 2007. — Режим доступа: http://projekte.fast.de/ISPL, свободный. - Яз. англ.

8. CMMI Models, Modules, and Reports Электронный ресурс. / Software Engineering Institute Carnegie Mellon University. — Электрон, дан. — 2007. -Режим доступа: http://www.sei.cmu.edu/cmmi, свободный. — Яз. англ.

9. ITIL CMMI Электронный ресурс. / Software Engineering Institute Carnegie Mellon University. Электрон, дан. - 2007. — Режим доступа: http://www.itilsurvival.com/ITILCMMI.html, свободный. - Яз. англ.

10. Framework for ICT Technical Support Электронный ресурс. / Becta ICT Advice. Электрон. дан. - 2007. - Режим доступа: http://www.becta.org.uk/tsas/docs/fitsfits.pdf, свободный. - Яз. англ.

11. Больных А.А., Абрамович И.В. Анализ методов управления корпоративными информационными системами: Тр. XIV Всероссийской науч.-метод. конф. «Телематика 2007». Т. 2. - СПб.: Университетские телекоммуникации, 2007. - С. 330-331. - ISBN 5-7577-0329-6.

12. Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. СПб.: Питер, 2001. - 384 е.: ил. - ISBN 5-272-00071-4.

13. Ларичев О.И. Теория и методы принятия решений, а также Хроника событий в Волшебных Странах: Учебник. М.: Логос, 2000. - 296 е.: ил. — ISBN 5-88439-046-7.

14. Баринов В.А., Болотова Л.С., Волкова В.Н. и др. Теория систем и системный анализ в управлении организациями: Справочник: Учеб. пособ. / Под ред. Волковой В.Н., Емельянова А.А. — М.: Финансы и статистика, 2006. 848 е.: ил. - ISBN 5-279-02933-5.

15. Больных А.А. Построение онтологической модели компонентов информационной системы / Всероссийская науч.-практ. конф. «Технологии интернет — на службу обществу» // Сб. ст. Саратов: СГТУ, 2004. - С. 107-110. - ISBN 5-7433-1222-2.

16. Больных А.А., Старых В.А. Разработка методики моделирования систем управления информационными системами / Всероссийская науч.-практ. конф. «Технологии Интернет — на службу обществу»: Сб. ст. Саратов: СГТУ, 2005. - С.136-140. - ISBN 5-7433-1549-3.

17. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.Л. Введение в системный анализ. М.: ВШ, 1989.

18. Анфилатов B.C., Емельянов А.А., Кукушкин А.А. Системный анализ в управлении: Учеб. пособие. — М.: Финансы и статистика, 2007. — 368 с. — ISBN 978-5-279-02435-3.

19. Бусленко Н.П., Калашников В.В., Коваленко И.Н. Лекции по теории сложных систем. М.: Советское радио, 1973. - 440 с.

20. Месарович М., Такахара Я. Общая теория систем: математические основы. М.: Мир, 1978. - 311 с.

21. D-View 5.1: ПО для сетевого управления по SNMP Электронный ресурс. / D-Link. Электрон. дан. — 2007. — Режим доступа: http://www.dlink.ru/products/prodview.php, свободный. — Яз. рус.

22. Cisco Works LAN Management Solution 2.2 Introduction Электронный ресурс. / Cisco. — Электрон, дан. — 2007. — Режим доступа: http://www.сisco.com/en/US/products/sw/cscowork/ps2425/products data she et09186a00800a9e97.html, свободный. Яз. англ.

23. Подключение к удаленному столу (клиент служб терминалов версии 6.0) Электронный ресурс. / Microsoft. — Электрон, дан. — 2007. — Режим доступа: http://support.microsoft.com/?kbid=:925876, свободный. — Яз. рус.

24. Программное обеспечение IBM Tivoli — Управление системами Электронный ресурс. / Tivoli. — Электрон, дан. — 2007. Режим доступа:http://www"306jbmxonvsoftware/ru/tivoli/systems-and-asset-management/, свободный. Яз. рус.

25. Алексеев А.В., Борисов А.Н., Вилюмс Э.Р. и др. Интеллектуальные системы принятия проектных решений. Рига: Зинатне, 1997. - 320 е.: ил. -ISBN 5-7966-1035-х.

26. Титаренко Г.А. Информационные технологии управления: Учеб. пособие, для вузов. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. - 439 с. - ISBN 5-238-00416-8.

27. Трахтенгерц Э.А. Компьютерная поддержка принятия решений: Науч.-практ. издание: Сер. «Информатизация на пороге XXI века». — М.: СИТНЕГ, 1998. 376 с. - ISBN 5-89638-003-8.

28. Вагин В.Н., Головина Е.Ю., Загорянская А.А. и др. Достоверный и правдоподобный вывод в интеллектуальных системах / Под ред. Вагина В.Н., Поспелова Д.А. М.: ФИЗМАТЛИИТ, 2004. - 704 с. - ISBN 5-92210474-8.

29. Катулев А.Н., Северцев Н.А. Математические методы в системах поддержки принятия решений: Учеб. пособие. М.: Высшая школа, 2005. - 311 е.: ил. - ISBN 5-06-004754-7.

30. Пушкин В.Н. Оперативное мышление в больших системах. — М.: Энергия, 1965.

31. Болотова JI.C., Смольянинова В.А. Модель предметной области как метод системного анализа и проектирования интеллектуальных технологий принятия решений: Тр. конф. «Системный анализ в проектировании и управлении». СПб.: СПГТУ, 1999. - С. 25-27.

32. Болотова JI.C., Смольянинова В.А., Смирнов С.С. Понятийно-объектная модель как формализованное представление концептуального пространства предметной области: Сб. тр. 51-ой науч.-технич. конф. — МИРЭА. М., 2002. - С. 86-90.

33. Иыуду К.А. Надежность контроль и диагностика вычислительных машин и систем. — М,: Высшая школа, 1989.

34. Ян Ван Бон и др. ИТ Сервис-менеджмент, введение // Van Haren Publishing. 2002. - P. 225. - ISBN 90-77212-15-9.

35. ГОСТ P ИСО/МЭК 10040-99. Информационная технология. Взаимосвязь открытых систем. Общее описание административного управления систем.

36. ГОСТ Р ИСО/МЭК 10164-2-99. Информационная технология. Взаимосвязь открытых систем. Административное управление систем. Функция административного управления состояниями.

37. ГОСТ Р ИСО/МЭК 10164-1-99. Информационная технология. Взаимосвязь открытых систем. Административное управление систем. Функция административного управления объектами.

38. ГОСТ Р ИСО/МЭК 9594-8-98. Информационная технология. Взаимосвязь открытых систем: Справочник. Ч. 8. - Основы аутентификации.

39. ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-99. Информационная технология. Процессы жизненного цикла программных средств.

40. ГОСТ Р ИСО/МЭК 9595-99. Информационная технология. Взаимосвязь открытых систем. Определение общих услуг информации административного управления.

41. ГОСТ Р ИСО/МЭК 7498-4-99. Информационная технология. Взаимосвязь открытых систем. Базовая эталонная модель. — Ч. 4. — Основы административного управления.

42. Старых В.А., Больных А.А. Корпоративная система управления документами Domino.Doc / II Международная науч.-практ. конф. «Современные технологии документооборота в бизнесе, производстве и управлении»: Сб. материалов. Пенза, 2002. — С. 103-105.

43. Старых В.А., Больных А.А., Сенчихин Д.Е. Описание и функции подсистемы документооборота ИАИС Министерства образования России: Индустрия образования: Сб. статей. Вып. 2. - М.: МГИУ, 2002. - С. 139150.

44. Больных А.А., Абрамович И.В. Анализ методов управления корпоративными информационными системами / Дистанционное и виртуальное обучение. 2008. - №4. - Изд-во СГУ, 2008. - С. 74-76.

45. Больных А.А. Использование баз знаний для повышения качества управления корпоративными информационными системами / Качество. Инновации. Образование. 2008. - №7. — М.: Европейский центр по качеству, 2008. - С. 56-59.

46. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. — М.: Наука, 1981.-487 с.

47. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: теория и практика. М.: Наука, 1986.-282 с.

48. Гладких Б.А., Тарасенко Ф.П., Перегудов Ф.И., Ямпольский В.З. и др. Основы системного подхода и их приложение к разработке территориальных автоматизированных систем управления. — Томск: ТГУ, 1976.

49. Рыков А.С. Модели и методы системного анализа: принятие решений и оптимизация: Учеб. пособ. для вузов. М.: МИСИС, Издательский дом «Руда и металлы», 2005. - 352 с.