автореферат диссертации по документальной информации, 05.25.05, диссертация на тему:Разработка и исследование метода построения информационных функционально-ориентированных моделей предприятия

ТАГАНРОГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА

ПОСТРОЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ МОДЕЛЕЙ ПРЕДПРИЯТИЯ

Специальность: 05.25.05 - Информационные системы и процессы, правовые аспекты информатики

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Таганрог - 2006 г.

Работа выполнена на кафедре системного анализа и телекоммуникаций (СА и Т) Таганрогского государственного радиотехнического университета

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Рогозов Юрий Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Иванченко В.Н. кандидат технических наук Морозов Ю.В.

Ведущая организация: Московский энергетический институт

(Технический университет)

ПЛЯ-Я 6

Защита диссертации состоится в £9£1тябр^_2006г. на заседании диссертационного совета ДМ 212.259.06 при Таганрогском государственном радиотехническом университете по адресу: 347928, г.Таганрог, пер.Некрасовский, 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТРТУ.

Автореферат разосла

Ученый секретарь диссертационного д.т.н. профессор

Г.А. Галуев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. От качества работы информационных служб существенно зависят уровень и качество самого управления. Под управленческой информацией понимается совокупность сведений о процессах, протекающих внутри промышленных предприятий, и их окружении, которые служат основой принятия управленческих решений. Информационное обеспечение является базой, на которой строится управленческая деятельность. Информацию здесь следует рассматривать как некую совокупность различных сообщений, сведений, данных о соответствующих предметах, явлениях, процессах, отношениях и т.д. Необходимым условием для успешного функционирования любого промышленного предприятия является нормальная работа следующих процессов: целенаправленный сбор, первичная обработка и предоставление доступа к информации; каналы организации доступа пользователей к собранной информации; своевременное получение информации и ее использование для принятия решений.

Современный подход к управлению предполагает вложение средств в автоматизированные информационные системы управления (ИСУ). Разработка ИСУ является довольно сложным процессом, который требует значительных затрат времени и ресурсов. Современные крупные проекты ИСУ характеризуются, как правило, следующими особенностями:

• сложность описания, требующая тщательного моделирования и анализа данных и процессов;

• наличие совокупности тесно взаимодействующих компонентов, имеющих свои локальные задачи и цели функционирования, использующих нерегламентированные запросы к данным большого объема;

• отсутствие прямых аналогов, ограничивающее возможность использования каких-либо типовых проектных решений и прикладных систем;

• разобщенность и разнородность отдельных групп разработчиков по уровню квалификации и сложившимся традициям использования тех или иных инструментальных средств;

• существенная временная протяженность проекта, обусловленная, как ограниченными возможностями коллектива разработчиков, так и масштабами организации-заказчика, различной степенью готовности отдельных ее подразделений к внедрению ИСУ.

Для успешной реализации проекта объект проектирования (ИСУ) должен быть, прежде всего, адекватно описан, должны быть построены полные и функционально непротиворечивые информационные модели ИСУ. Накопленный к настоящему времени опыт проектирования ИСУ показывает, что

это логически сложная, трудоемкая и длительная по времени работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов.

С 1970-80-х годов при разработке ИСУ достаточно широко применяется структурная методология SADT (Structured Analysis and Desifi Technique), предоставляющая в распоряжение разработчиков строгие формализованные методы описания ИСУ и принимаемых технических решений. Ей соответствуют инструментальные средства специального класса, CASE-средства, реализующие CASE-технологию создания и сопровождения АИС. Термин CASE (Computer Aided Software Engineering) используется в настоящее время в очень широком смысле. Применение таких инструментальных CASE-средств, как BPWin/ErWin, Rational Rose и др., основанных на методологии SADT, позволяет значительно повысить качество и эффективность функционального проектирования на данных этапах, а также ускорить процесс разработки.

Однако один из наиболее сложных и важных этапов разработки ИСУ, этап построения информационной модели, остается во многом не формализованным. Начальные фазы проекта решительно влияют на достигаемый результат, так как в них принимаются основные решения, определяющие качество информационной системы. Доля вклада в конечный результат концептуальной фазы достигает 30%.

Процесс моделирования включает в себя четыре этапа: сбор данных об объекте, предпроектное обследование; построение графической модели бизнес - процессов, происходящих на предприятии; разработка формализованной модели бизнес - процессов; оптимизация формализованной модели. Самую большую сложность на данном этапе представляет сбор исходных данных и анализ существующего состояния предприятия. Это вызвано огромным объемом информации, которую необходимо собрать, упорядочить и обработать.

Первичная обработка информации, полученной при проведении обследования предприятия, осуществляется с целью приведения материалов к виду, пригодному для дальнейшей автоматической обработки. В результате проведения первичной обработки получается не масса несистематизированной первичной информации, а информационная база, содержащая данные о предприятии, пригодные для дальнейшего непосредственного автоматического анализа. Именно такое представление о результатах обследования мы будем использовать в дальнейшей работе.

Важнейшей системной характеристикой предприятия как объекта моделирования является его организационная структура, которая включает в себя четыре основных аспекта: описание структуры подразделений и отделов; связи между ними и внешней средой; информация, циркулирующая по этим связям (т.е. документооборот), а также выполняемые структурными подразделениями и отделами функции. Стандартная методика построения

организационной структуры предприятия включает в себя следующие этапы: выделение основного набора структурных подразделений предприятия; в зависимости от целей предприятия, делегирование этим структурным подразделением определенных функций и определения связей между структурными подразделениями. Организационная структура работает эффективно, если решены задачи ее документального (информационного) обеспечения. Оценку эффективности работы организационной структуры можно свести к оценке документального обеспечения, иначе говоря, к оценке информационной загрузки отделов предприятия. Решение данной задачи можно свести к построению информационной модели организации (ИМ).

Традиционные подходы к построению ИМ основаны на ее представлении с помощью аппарата теории графов, теории множеств, алгебры отношений и т.д. Исходной позицией, начальной моделью, например, при графовом представлении является следующий информационный граф: требуется обеспечить минимальное число пересылок. Очевидно, что с помощью такой модели можно оценить и оптимизировать документооборот между структурными подразделениями, но нельзя оптимизировать организационную структуру, так как процесс оптимизации организационной структуры связан с задачей делегирования или перераспределения функций между структурными подразделениями. Другое дело, если рассматривать организационную структуру как множество функций, требуемых для организации и управления предприятием, распределенных между структурными подразделениями. При такой модели информационные связи внутри организации будут осуществляться не между отделами, а между функциями.

Теперь можно поставить задачу построения информационной модели, которая позволила бы отражать не только связи между структурными подразделениями предприятия и их вес, но и оценивать суть происходящих в организации процессов. В дальнейшем будем называть такую информационную модель функционально ориентированной. Функционально - ориентированная модель позволит реализовать методику построения организационной модели предприятия «снизу вверх».

Целью диссертационной работы является разработка и исследование методов построения и оптимизации информационных функционально - ориентированных моделей предприятия.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• разработать математическое описание функционально - ориентированной модели организационной структуры предприятия и ее информационного наполнения;

• разработать метод формального построения функционально - ориентированной модели организационной структуры предприятия и ее информационного заполнения;

• разработать методику анализа и оптимизации информационных потоков на основе функционально ориентированной модели;

• провести сравнительный анализ полученной функционально - ориентированной модели организационной структуры предприятия. Объектом исследования в диссертационной работе является информационная функционально-ориентированная модель организационной структуры предприятия, а также методы ее построения, математического анализа и оптимизации.

Методологическую основу работы составляет системный подход, суть которого сводится к представлению и исследованию модели предприятия в виде системы функциональных единиц и информационных связей между ними. В качестве основных методов исследования были использованы методы системного анализа, методы теории множеств и реляционной алгебры, методы оптимизации систем.

Новыми научными результатами диссертационной работы, выносимой на защиту, являются:

1. Концепция функционально-ориентированной модели информационной структуры предприятия;

2. Математическое представление функционально-ориентированной модели информационной структуры предприятия;

3. Методика построения функционально-ориентированной модели информационной структуры предприятия на основе результатов предпро-ектного обследования;

4. Методика оптимизации функционально-ориентированной модели и ее информационного наполнения.

Теоретическая значимость результатов исследований заключается в получении нового типа информационных моделей, на основе которых построен ряд расчетных моделей, позволяющих решать задачи оптимизации функционирования основных элементов ИМ предприятия. Разработаны также методики численного решения задач оптимизации специального вида на функционально-ориентированных моделях, расширяющие и дополняющие существующие разработки в данной области, что подтверждает теоретическую значимость работы.

Практическая значимость работы определена возможностью ее использования для решения задач проектирования и разработки автоматизированных информационных систем управления предприятием. На базе полученных теоретических результатов возможно построение нового класса САБЕ-средств, позволяющих полностью автоматизировать разработку и сопровождение сложных информационных систем с целью значительного повышения эффективности их применения.

Реализация результатов. Результаты работы внедрены в деятельность медико-санитарной части ООО «Уренгойгазпром» г. Новый Уренгой, в РостФ ВНИИАС МПС России г. Ростов-на-Дону. Общий экономический эффект от внедрения на предприятиях составил 260 тысяч рублей.

Апробация работы. Научные и практические результаты, отраженные в диссертации, изложены в 7 статьях и 3 тезисах докладов на всесоюзных и международных конференциях.

Основные теоретические и практические результаты, описанные в диссертационной работе, излагались и обсуждались на 48-й и 52-й научно-технических конференциях Таганрогского радиотехнического университета (г.Таганрог, 2002 г., 2006 г.), на научно-практической конференции «Приоритетные направления развития науки и образования в рыночных условиях» (Лимассол-Кипр, 2005 г.), на международном форуме «Высокие технологии-2004» (Ижевск 2004г.), на научно-технической конференции с международным участием «Технологии информатизации профессиональной деятельности» (Ижевск 2005 г.), на международной научно-практической конференции V «Современная техника и технологии» (г, Томск, 2005 г.) и на VI Международной научно-практической конференции «Современные технологии документооборота в бизнесе, производстве и управлении» (Пенза 2006 г.).

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех тематических глав, заключения, списка использованных источников из 147-и наименований и приложений. Работа изложена на 158-и страницах и содержит 11 рисунков, 5 таблиц, 11 страниц приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, ее новизна, практическая значимость. Дается обзор основных направлений исследования, близких к изучаемой тематике. Сформулированы цель и задачи исследования, представлены основные положения, выносимые на защиту, охарактеризована структура диссертации.

В первой главе проведен анализ существующих методов реализации всех четырех этапов построения информационных моделей предприятия. Рассмотрены модели и методологии различных типов, применяющиеся для описания предприятия и циркулирующих на нем информационных потоков. Сформулированы основные концептуальные требования к разрабатываемому методу построения математической модели информационной модели предприятия, определен перечень задач, требующих решения для достижения поставленной цели.

Во второй главе рассматривается задача моделирования всех основных информационных потоков, поскольку на автоматизированном предприятии любое действие адекватно отражается в информационной системе (ИС) предприятия.

Предлагается ввести понятие информационной единицы, циркулирующей внутри ИС предприятия. В качестве информационной единицы выбирается документ (в широком смысле этого слова), как некоторая типизированная информационная единица (см. далее), имеющая атрибуты и количественные характеристики.

Ключевым моментом работы является использование функционально-ориентированных моделей. Такие модели отличаются от стандартных моделей функциональной структуры предприятия делением отдельных глобальных функций на более мелкие функциональные единицы (ФЕ), оперирующие с отдельными документами. Использование в качестве структурных элементов модели функциональных единиц позволяет достичь максимальной гибкости представления об организационной структуре предприятия. При необходимости отдельные ФЕ могут перебрасываться из одних структурных единиц в другие для оптимизации информационных и материальных потоков (разумеется, с учетом физической допустимости).

В данной главе на основе предложенных моделей ставятся также задачи оптимизации организации управления деятельностью предприятия с помощью его информационной структуры.

Общую задачу можно условно разделить на две взаимосвязанные подзадачи: оптимизации организационной структуры предприятия и информационных потоков в нем. Задачи взаимосвязаны потому, что оптимизируемую организационную структуру мы изменяем, распределяем информационные потоки между ФЕ, а анализ информационных потоков может привести к выводу о необходимости изменения организационной структуры [1,6].

Нормативные загрузки функций предприятия определяются как

N •

, (1)

5,. "И,

где N , - число запросов на выполнение г'-й функции, 5, - число ставок для выполнения ;-й функции, и- - нормативная загрузка 1-й функции. Итак, система ограничений модели предприятия представляет собой выпуклое множество, размерность которого совпадает с количеством функциональных единиц модели N. При условии строгого выполнения ограничений задачи выпуклость целевой функции достигается при использовании целевой

функции типа Р\(2) = ¿(<^(5^) —1), когда задача поиска оптимальной точки г' состоит в минимизации П(г) в области £>, т.е. ^1(г*) = ттП(г). При (1) нормализация не требуется, так как =1. Смысл критерия заклю-

чается в выравнивании относительных загрузок функций, вычисляемых по (1). Приходим к следующей задаче аффинной минимизации:

min FI(Z,(n,s)j,

, (2)

i, >0, Z,< 1

где s — вектор управляемых величин (количество ставок для ФЕ), an- вектор параметров загрузок. Для учета важности загрузок различных ФЕ, (определяемых по структуре ER-модели, представленной на Рис. 2), можно ввести взвешенную целевую функцию в задаче (2):

F2(Z) = f>,(Zy(Sj)-l) 1, а,>0,

У-1

и решать следующую задачу минимизации:

min F2(Zf(n,s,er)),

(3)

s, SO, Z, < 1

где s — вектор управляемых величин (количество ставок для ФЕ), an — вектор параметров загрузок, а — вектор весовых коэффициентов. Предложенный в работе спектр оптимизационных моделей позволяет строить различные расчетные модели с учетом требований конкретной организации [2].

В результате общая задача минимизации условных затрат по предприятию сводится к решению оптимизационной задачи:

min St{ c,s),

(4)

с >с ,s ä0

— min J' i

С учетом ранее полученных (3) и (4) можно предложить общий критерий выравнивания нагрузок в сепарабельном виде и решать следующую оптимизационную задачу выравнивания нагрузок:

min Zc(n,s),

(5)

ä 0, Z, < 1

Задачу можно представить и в двухуровневом виде [3,5] :

min +c2i2 + ... + cN sN ,

ff

max Z. +Z, +...+ ZN , (6)

c,n,s f

>0

Для решения двухуровневых задач типа (6) применяется метод, использующий два оптимизирующих алгоритма (ведущий-ведомый) [8].

Задача оптимизации информационных потоков предприятия сводится к решению специальной разновидности транспортной задачи (ТЗ) путем введения условной единицы передачи документов [10].

Важное отличие сформулированной задачи от ТЗ в классической постановке заключается в том, что передача документов ограничена заданной структурой информационных связей предприятия, выделяемой при обследовании по предложенной авторами методике.

Предлагаемая модель информационных потоков предприятия [2] задается на базе кортежа структурных элементов:

8^{о,т,р,х,г,р), (7)

где £> = с12, ..., £/т} - совокупность документов, причем В = £>' и £>2 и />3, где £>' - множество входных, й2 - множество внутренних

и выходных (£>3) документов соответственно; Г= .....(„} — множество

типов документов; Р = {/?,, р2, ...,рч}— множество потребителей и источников информации (подразделений предприятия); X = {х,, ..., х,} — совокупность сведений, подлежащих сбору, переработке и хранению в системе; 2 — {г,, 2г, ..., гр} - перечень основных функций, выполняемых элементами предприятия; Г- множество связей между указанными элементами £>, Р, X, X . Элементы множества с11 е И, ¿ = 1,и характеризуются набором параметров:

<1~{р„ри,(,г,к), (8)

где рь — структурный элемент, из которого исходит документ ; — структурный элемент, в который входит документ г/; / — тип документа; г — функция управления; £ — количество документов, передаваемых за определенный интервал времени. Отношение ^ между элементами модели (7) Т, Р, X, 2 можно представить как совокупность отношений, определяемых как структурой связей, так и количеством документов, передаваемых с помощью каждой связи:

^ = (Ф1 (Т,Р), Фг (Р,Р), Ф3 (Т,Х), Ф4 (Т,2), Ф5 {2,Р)), (9)

Отношение ФХ(Т,Р} из (9) можно представить в виде иерархически упорядоченной совокупности матриц ^л,1, элементы которых находятся по методике обследования, предложенной автором. В данной работе необходимо извлечь из матриц А^, А^ как количественную, так и структурную

информацию. Для этой цели введем операцию нормализации матриц, построенных с помощью (9), к булевой форме для получения структурных матриц отношений в виде:

1 если а\у * 0 , (1())

О в противном случае. 10

Здесь индекс £ = 1,3 соответствует типу матрицы из (9). Структурные

матрицы в дальнейшем используются для учета связей между

источниками и получателями документов, а исходные матрицы - для определения издержек передачи документов между ними.

Предложенный в данной модели метод учета информационных потоков в виде дискретных документов, имеющих определенные параметры (12), позволяет перейти к задаче оптимального планирования информационных потоков путем переформулировки классической транспортной задачи [1].

Все документы, составляющие документооборот структурной единицы предприятия, можно разделить на два основных типа: внешние и внутренние. Внутренний документооборот для ¡-го отдела можно вычислить, используя соответствующую матрицу затрат, следующим образом:

а=2Х„- (Ч)

Внешний документооборот рассматриваемой структурной единицы предприятия можно найти как:

Я, "А- (12)

1 ;=1

Тогда общий документооборот рассматриваемой структурной единицы будет представлен как сумма (11) и (12).

Поток исходящей документации находится как:

(13)

а поток входящей документации как:

л^Лж.,-/,. <14>

к-1 J=Л

Очевидно, что при объединении двух и более отделов размерность матрицы транспортировок будет уменьшаться. При объединении п отделов суммарный документооборот определится следующим образом:

тип-±тг (15)

У-1

Под пересечением двух структурных единиц предприятия будем понимать множество элементов /3 , которые отвечают условиям принадлежности либо обоим отделам сразу, либо внутренней документации одного из отделов. Т.е., в формализованном виде можно записать это следующим образом: Д е , если выполняется следующее условие:

[(' = р) л (у = ?)] V [(/ = л (у = р)] V [(< = р) л (у = р)] V [(/ = 4) л (/ = ?)], где г / ("Ч. Аналогично определяется и пересечение п структурных единиц /Пя. Под объединением двух структурных единиц будем понимать множество /и, элементов Д , которые отвечают условиям принадлежности хотя бы одной из объединяемых структурных единиц. Т.е. в формализованном виде можно записать это следующим образом: Д . е , если выполняется следующее условие:

0 = = = р)у(у = д),

где /ш =и^, • Аналогично определяется и объединение п структурных единиц /ия.

При решении рассмотренной выше задачи в ходе оптимизации информационных потоков предприятия или реорганизации его структурной организации важную роль играет методика выбора и работы с комплексным коэффициентом затрат на транспортировку, хранение и обработку информации (документации). Его экспертная оценка имеет ключевое значение в решении поставленной задачи.

В третьей главе для достижения поставленной цели решается задача разработки методики формального построения функционально ориентированной информационной модели (ФИМ) организационной структуры предприятия, учитывающей количественную оценку документооборота. При этом мы предполагаем, что исходными данными для проектирования ФИМ является база данных, полученная в результате предпроектного обследования предприятия [7].

Предлагаемая в третьей главе методика позволяет строить функционально ориентированную модель организационной структуры предприятия с количественной оценкой информационной загрузки функций [3].

В четвертой главе на основании ранее сформулированных основных задач оптимизации выполнения отдельных функций и связывающих их информационных потоков модели были сформулированы эквивалентные задачи стохастической оптимизации. Основными подзадачами такой задачи глобальной оптимизации являются:

• оптимизация затрат на выполнение функциональных единиц;

• оптимизация затрат на обеспечение документооборота.

В данном разделе предлагаются методики решения первой задачи, основывающиеся на расчетных моделях загрузки функциональных единиц, разработанных в главе 2 диссертационной работы.

На основании введенного в главе 2 сепарабельного критерия суммарной загрузки в настоящем разделе были рассмотрены различные варианты построения сепарабельных выпуклых функций (1-3)

/V

<рЛР)

-п,

(16)

основанных на использовании нормирования выпуклых функций / согласно результатам главы 2. Для решения сформулированных задач выпуклой оптимизации использовался пакет стандартных методов нелинейной оптимизации.

Сложность выполнения функций [9] в работе учитывалась с помощью условных норм выполнения, в случае медицинского учреждения сводящихся к максимально допустимому количеству обрабатываемых за нормативный период запросов. В главе 4 использована М-постановка стохастической задачи оптимизации затрат на выполнение функций функционально-ориентированной модели в виде:

н

$/(с,в)(= -» тах(тт);

<6,

(17)

Решение задачи СТП (17) выполняется с помощью стандартного метода кусочно-линейной аппроксимации и перехода к задаче ЛП более высокой размерности [10].

В главе 4 предлагается также подход к решению задачи оптимизации информационных потоков модели предприятия, основанный на сведении задачи информационного обмена к транспортной задаче специального вида. Для одного уровня оптимизационной задачи предлагается транспортная таблица и план перевозок в виде

рг, . • Р1т

5 И, ■ • Щт

».1 • ■ ■

где Би - вектор источников документов длины п, Р1 - вектор потребителей документов длины т, Хз— структурированная матрица об-

мена документами (перевозок), размерности пхт, определяемая в данной модели на основании обычной таблицы (матрицы) перевозок X и структурной матрицы (10) как:

Хз = Х®Б, (18)

где под операцией ® будем понимать произведение матриц одинакового размера в виде: = , / = 1,и, у' = 1 ,т. Для сформулированной ТЗ с ограничениями (ТЗО) (3) введено условие баланса, являющееся важнейшим критерием эффективности работы организации:

>,• (19)

Анализ структуры ТЗО (2)-(4) показывает, что широко известные специфические методы решения классической ТЗ не могут быть использованы для решения ТЗО в силу ограничений на передачу информации между отдельными структурными элементами. Была сформулирована двухуровневая ТЗО. На первом уровне минимизируется структурированная функция загрузки вида:

п т ___

= X Х(Л ~ X' ' = 1>п > j = l>m> Е(1оР ^ 0 • (2°)

1=1 у=1

На втором этапе минимизируется структурированная целевая функция:

п т п т

е^ =ЕЕ с*л ) = ЕЕ (21)

на множестве допустимых структурированных ограниченных планов:

х^у = р^, ¡ = \,п. (22)

Ограничениями оптимизационной задачи второго уровня являются условия баланса ТЗО:

п _

] = 1,т. (23)

¿=1

Как на первом, так и на втором уровнях необходимо выполнение ограничений по неотрицательности элементов допустимого плана

х0 >0, ¡ = Т^, 7=1^. (24)

Сформулированная двухуровневая задача ЛП (20-24) может решаться симплекс-методом для каждого уровня обработки документов.

Полученные результаты были использованы для решения ряда практических задач моделирования и оптимизации организаций.

Заключение содержит выводы о работе.

14

Б = -\Х®Б,Х еГ | 2,

ОСНОВНЫЕ НОВЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Введен новый тип информационных моделей предприятия, отличающихся от известных тем, что в качестве сущностей модели используются функции, выполняемые функциональными единицами в рамках организационной структуры предприятия и информационные связи между ними;

2. Для этих моделей определены количественные и качественные характеристики информационных потоков, позволяющие, в отличие от известных методов сформулировать транспортную задачу специального типа;

3. Предложена новая модель определения загруженности функциональных единиц в рамках организационной структуры предприятия на основе выполняемых ими функций, отличающаяся от известных нормативными ограничениями по основным параметрам.

Полученные теоретические и практические результаты изложены в следующих печатных работах:

1. Бобнев C.B., Рогозов Ю.И. Методика построения функциональной ориентированной модели организационной структуры предприятия и ее информационного заполнения.// Сборник трудов VI Международной научно* практической конференции «Современные технологии документооборота в бизнесе, производстве и управлении» (Пенза 2006 ).

2. Бобнев C.B., Рогозов Ю.И., Бутенков Д.С.. Применение оптимизационных моделей информационных потоков для построения CASE-средств. Известия ТРТУ г. Таганрог, 2005, вып. 3, с. 54-60.

3. Бобнев C.B., Рогозов Ю.И. Многокритериальный метод оптимизации модели информационных потоков предприятия. // Сборник трудов Международного форума «Высокие технологии, технологии информатизации профессиональной деятельности» Ижевск 2005г., с.321-331.

4. Бобнев C.B., Рогозов Ю.И.. Методика построения функциональной ориентированной модели организационной структуры предприятия и ее информационного заполнения. М.: Телекоммуникации. 2006 вып.7,стр.30-34

5. Бобнев C.B. , Рогозов Ю.И. Функционально-ориентированная модель предприятия. Известия ТРТУ г. Таганрог, 2005, вып.7.

6. Бобнев C.B., Рогозов Ю.И.. Методика построения и оптимизации модели организационной структуры предприятия. Известия ТРТУ г. Таганрог, 2006, вып. 7.

7. Бобнев C.B., Метод формирования перечня модулей медицинской информационной системы управления. //Труды V Международной Научно — практической конференции «Современная техника и технологии», г. Томск, 2005 г., том 1, с. 384-385.

8. Рогозов Ю.И., Бобнев C.B., Метод принятия решения при оптимизации структуры информационных потоков предприятия. // Сборник трудов Меж-

дународного форума «Высокие технологии - 2004» , Ижевск 2004г., часть 2, с. 19-24.

9. Рогозов Ю.И., Бобнев C.B. Многокритериальный метод оптимизации модели информационных потоков предприятия. // Сборник трудов Научно-технической конференции с международным участием «Технологии информатизации профессиональной деятельности», Ижевск 2005 г., с.321-330.

10. Бобнев C.B., Рогозов Ю.И.. Применение оптимизационных моделей информационных потоков для построения CASE-средств. // Материалы Научно-практической конференции «Приоритетные направления развития науки и образования в рыночных условиях», Лимассол-Кипр, 2005 г., с. 142151.

В работах, опубликованных в соавторстве, лично Бобневу C.B. принадлежат следующие результаты: в [1] разработана методика построения структуры функционально-ориентированной модели; в [2] предложена математическая модель оптимизации потоков документов предприятия; в [3] разработана постановка задачи оптимизации документооборота в виде транспортной задачи специального вида; в [4] описана методика построения БД предпро-ектного обследования; в [5] разработана и описана процедура выделения и нормализации функций предприятия; в [6] описана процедура оптимизации загрузок функций предприятия; в [5] разработана и описана процедура выделения и нормализации функций предприятия; в [7] описан пример реализации методики анализа структуры предприятия; в [8] введена процедура укрупнения функциональных единиц предприятия; в [9] предложен метод выбора решения о приемлемости вариантов усложнения организационной структуры; в [10] предложен алгоритмический подход к построению автоматических средств анализа информационных потоков предприятия.

ВВЕДЕНИЕ. ш

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПОДХОДОВ К

ПОСТРОЕНИЮ ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ПРЕДПРИЯТИЯ

1.1. Обзор существующих математических моделей описания бизнес-процессов предприятия.

1.1.1. Модели и методы теории расписаний.

1.1.2. Теория и модели массового обслуживания.

1.1.3. Моделирование потоков работ сетями Петри.

1.1.4. Моделирование процессов конечными автоматами.

1.1.5. Методы линейного программирования.

1.1.6. Графовые модели.

1.1.7. Проблемы применения математических моделей.

1.2. Обзор существующих методов и инструментальных средств построения информационной модели предприятия.

1.2.1. Стандарты и методологии.

1.2.2. Сравнительный анализ основных стандартов.

1.2.3. Инструментальные программные системы.

Выводы по главе.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ МОДЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ ПРЕДПРИЯТИЯ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ.

2.1. Функционально-ориентированная модель структуры предприятия.

2.1.1. Формализация задачи построения модели.

2.1.2. Оптимальное и рациональное решения.

2.1.3. Построение расчетной модели.

2.1.4. Постановка задач параметрической оптимизации.

2.1.5 Критерий эффективности. Целевая функция.

2.1.6. Ограничения в задачах оптимизации.

2.2. Применение формальной расчетной модели к функционально ориентированной модели.

2.2.1. Основные теоретические положения построения критерия оптимизации модели.

2.2.2. Построение выпуклой модели загрузки функций предприятия.

2.2.3. Построение линейной модели стоимости выполнения функций.

2.2.4. Представление оптимизационной модели в виде двухуровневой задачи выпуклого программирования.

2.3. Модель информационных потоков предприятия.

2.3.1. Формулировка задачи оптимизации информационных потоков.

2.3.2. Расчёт документооборота структурной единицы предприятия.

2.3.3. Расчёт документооборота предприятия при объединении структурных единиц.

Выводы по главе.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПОСТРОЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ МОДЕЛИ ОРГАНИЗАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ ПРЕДПРИЯТИЯ И ЕЕ ИНФОРМАЦИОННОГО ЗАПОЛНЕНИЯ.

3.1. Разработка методики формального построения функционально ориентированной информационной модели организационной структуры предприятия.

3.1.1. Первичная обработка информации.

3.1.2. Формализация процесса построения функционально ориентированной модели организационной структуры.

3.2. Пример построения функционально-ориентированной модели и ее информационное наполнение.

Выводы но главе.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ НА

ФУНКЦИОНАЛЬНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ МОДЕЛИ

ОРГАНИЗАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ ПРЕДПРИЯТИЯ.

4.1. Постановка задачи стохастической оптимизации.

4.1.1. Основные типы неопределенности. 4.1.2. Основные критерии принятия решений в условиях неопределенности

4.1.3. Учет неопределенных факторов, заданных законом распределения.

4.1.4. Формулировка задачи стохастического программирования.

4.1.5. Переход к детерминированным эквивалентам задач СТП.

4.2. Решение задачи оптимизации стоимости выполнения функций предприятия.

4.2.1. Решение задачи оптимизации загрузок.

4.2.2. Решение задачи оптимизации стоимости выполнения функций предприятия.

4.3. Решение задачи оптимизации информационных потоков.

4.3.1. Приведение задачи оптимизации информационных потоков к транспортной задаче специального вида.

4.3.2. Преобразование транспортной задачи с ограничениями к задаче линейного программирования.

4.3.3. Решение задачи оптимизации информационных потоков.

Выводы по главе.

Переход России к устойчивому, безопасному, конкурентоспособному экономическому росту возможен путем рационального управления информационными ресурсами как способом обеспечения эффективной деятельности предприятия. Создание информационных механизмов становится особенно актуально, когда информация и знания трактуются как важнейший и редкий ресурс, как элемент экономического потенциала хозяйственной системы, который должен эффективно использоваться для достижения ее конкретных целей. В этой связи становится необходимым решение ряда актуальных задач: разработка теоретических и практических основ управления информационными ресурсами, создание информационных систем управления промышленных предприятий.

Произошедшие в последние годы структурные, имущественные и правовые изменения в отечественной промышленности с неизбежностью вызывают совершенно новое отношение к информационным ресурсам управления, представленным различными сведениями научно-технического, конъюнктурно-коммерческого, экономического и социального характера.

От качества работы информационных служб существенно зависят уровень и качество самого управления. Вследствие вышеизложенного, возникает необходимость рационализации отработанных методов поиска и хранения информации с разработкой совершенно новых приемов, режимов и методик оценки, анализа и оптимизации информационных потоков внутри промышленных предприятий.

Под управленческой информацией понимается совокупность сведений о процессах, протекающих внутри промышленных предприятий и их окружении, которые служат основой принятия управленческих решений.

Информация является одним из видов ресурсов, необходимых как для процесса принятия решений, так и для определения стратегических, тактических и оперативных задач. Информационные ресурсы - это интегральное понятие, включающее в себя полную совокупность сведений, формируемых в процессе жизнедеятельности в целом. С другой стороны, информационные ресурсы - это отдельные документы и массивы документов в информационных системах (библиотеках, архивах, банках данных, других информационных системах).

Информационное обеспечение является базой, на которой строится управленческая деятельность. Информацию здесь следует рассматривать как некую совокупность различных сообщений, сведений, данных о соответствующих предметах, явлениях, процессах, отношениях и т.д. Эти сведения, будучи собранными, систематизированными и преобразованными в пригодную для использования форму играют в управлении исключительную роль.

В большинстве промышленных предприятий львиную долю используемой управленцами информации обеспечивают внутренние источники. Специализированная группа работников занята целиком или частично информационным обеспечением. Она может включать такие отделы, как: планирование, экономический анализ и т.д.

Таким образом, необходимым условием для успешного функционирования любого промышленных предприятий является нормальная работа следующих процессов:

- целенаправленный сбор, первичная обработка и предоставление доступа к информации;

- каналы организации доступа пользователей к собранной информации;

- своевременное получение информации и ее использование для принятия решений.

Основная проблема сбора необходимой информации состоит в том, чтобы обеспечить:

- полноту, адекватность, непротиворечивость и целостность информации;

- минимизацию технологического запаздывания между моментом зарождения информации и тем моментом, когда к информации может начаться доступ.

Обеспечить это можно только современными автоматизированными методиками, базирующимися на основе информационных систем. Крайне важно, чтобы собранная информация была структурирована с учетом потребностей потенциальных пользователей и хранилась в форме, позволяющей использовать современные технологии доступа и обработки.

Поскольку ни один процесс не может функционировать без принятия решений, ни одна система не может выжить, если не сумеет создать высокоэффективного механизма сбора, обработки, передачи и использования информации, поэтому современный подход к управлению предполагает вложение средств в автоматизированные информационные системы управления (ИСУ) [1-2]. И чем крупнее предприятие, тем серьезнее должны быть подобные вложения.

Так же, кроме внедрения на предприятиях новых ИСУ происходит постоянный процесс обновления уже работающих систем на новые, более эффективные. Это вполне закономерно, т.к. постоянное совершенствование методик управления предприятием и развитие общих возможностей и производительности компьютерных систем являются основными факторами, влияющими на развитие информационных систем [1].

Однако разработка ИСУ является довольно сложным процессом, который требует значительного времени и ресурсов [1-4].

Современные крупные проекты ИСУ характеризуются, как правило, следующими особенностями:

- сложность описания (достаточно большое количество функций, процессов, элементов данных и сложные взаимосвязи между ними), требующая тщательного моделирования и анализа данных и процессов;

- наличие совокупности тесно взаимодействующих компонентов (подсистем), имеющих свои локальные задачи и цели функционирования (например, традиционных приложений, связанных с обработкой транзакций и решением регламентных задач, и приложений аналитической обработки (поддержки принятия решений), использующих нерегла-ментированные запросы к данным большого объема);

- отсутствие прямых аналогов, ограничивающее возможность использования каких-либо типовых проектных решений и прикладных систем;

- разобщенность и разнородность отдельных групп разработчиков по уровню квалификации и сложившимся традициям использования тех или иных инструментальных средств;

- существенная временная протяженность проекта, обусловленная, с одной стороны, ограниченными возможностями коллектива разработчиков, и, с другой стороны, масштабами организации-заказчика и различной степенью готовности отдельных ее подразделений к внедрению ИСУ.

Для успешной реализации проекта объект проектирования (ИСУ) должен быть, прежде всего, адекватно описан, должны быть построены полные и функциональные непротиворечивые и информационные модели ИСУ. Накопленный к настоящему времени опыт проектирования ИСУ показывает [2-6], что это логически сложная, трудоемкая и длительная по времени работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов. Однако до недавнего времени проектирование ИСУ выполнялось в основном на интуитивном уровне с применением неформализованных методов, основанных на искусстве, практическом опыте, экспертных оценках и дорогостоящих экспериментальных проверках качества функционирования ИСУ. Кроме того, в процессе создания и функционирования ИСУ информационные потребности пользователей могут изменяться или уточняться, что еще более усложняет разработку и сопровождение таких систем, поэтому основными инструментами повышения эффективности работы сложных систем учреждений являются: оперативный анализ ситуации, составление оперативно-календарного плана работы, моделирование процессов управления.

Под моделированием понимается замещение одного объекта (оригинала) другим объектом, называемым моделью, и изучение свойств оригинала путем исследования свойств модели. Необходимость использования моделей возникает, когда получение решений на реальном объекте дорого, сложно или вообще невозможно. Модель упрощает, удешевляет и ускоряет процесс исследования оригинала. Меньшая сложность модели по сравнению с реальной ситуацией или объектом, достигается тем, что модель описывает только отдельные элементы, связи и функции реального объекта, которые влияют на принимаемое решение. Сложность моделирования заключается в том, чтобы правильно определить наиболее важные (релевантные) в данном случае факторы и описать их влияние. Задачами моделирования являются сравнение вариантов проектирования оригинала, исследование свойств и оптимизация оригинала.

Построение информационных моделей требует использования известных и разработку новых методов формализации процесса предпро-ектного исследования. Процесс моделирования включает в себя четыре этапа: Сбор данных об объекте управления - предпроектное обследование; построение графической модели бизнес процессов происходящих на предприятии; разработка формализованной модели бизнес процессов; исследование бизнес-процесса путем оптимизации формализованной модели.

Самую большую сложность на данном этапе представляет сбор исходных данных и анализ существующего состояния предприятия. Это вызвано огромным объемом информации, который необходимо собрать, упорядочить и обработать. Для того чтобы получить информацию о предприятии производится предпроектное обследование. В настоящее время существует несколько общеупотребимых методик обследования [1, 12, 13], однако их общим недостатком является недостаточная формали-зованность, как следствие, большинство операций производится вручную. Следствием такого подхода являются значительные издержки, как по времени, так и по ресурсам, а результат обследования представляет собой массу несистематизированной информации, которую для дальнейшего анализа еще предстоит предварительно обработать [14].

С другой стороны правильно и полно собранные материалы обследования содержат в себе информацию о предприятии, достаточную для проектирования всех компонентов ИСУ, и программных, и технических. Даже использование известных технологий моделирования и разработки бизнес-систем класса ERP не формализует процесс предпроектного исследования, в результате чего этап проектирования системы длиться не менее одного и более лет.

Из известных методов предпроектного обследования наиболее перспективным, с точки зрения его автоматизации, является метод предложенный в [14]. Метод включает в себя сбор и первичную обработку информации.

Первичная обработка информации, полученной при проведении обследования предприятия, осуществляется с целью приведения материалов к виду, пригодному для дальнейшей автоматической обработки.

На стадии первичной обработки документации и собранной информации об организации проводится: классификация:

-по типам документов (отчетные, оперативные, нормативно-руководящие и т.п.);

- документов по задачам и функциям управления;

- задач управления по классу, и т.д.; кодирование:

- присваиваются коды структурным подразделениям организации;

- кодируются задачи и функции;

- кодируются основные реквизиты документов и т.д.; нормализацию - проведение количественных и временных характеристик к одной шкале; составление систематизированных альбомов документов; составление общего перечня функций и задач управления; составление справочника подразделений, отделов, рабочих мест организации.

В результате проведения первичной обработки получается не масса несистематизированной первичной информации, а информационная база [10], содержащая данные о предприятии, пригодная для дальнейшего непосредственного автоматического анализа. Именно такое представление результатов обследования мы будем использовать в дальнейшей работе.

На втором этапе, начиная с 70-80-х годов, при разработке ИСУ достаточно широко применяется структурная методология - SADT [7] (Structured Analysis and Desifi Technique), предоставляющая в распоряжение разработчиков строгие формализованные методы описания ИСУ и принимаемых технических решений. Она основана на наглядной (визуальной) графической технике: для описания различного рода моделей ИСУ используются схемы и диаграммы. Наглядность и строгость средств структурного анализа позволяла разработчикам и будущим пользователям системы с самого начала неформально участвовать в ее создании, обсуждать и закреплять понимание основных технических решений. Однако широкое применение этой методологии и следование ее рекомендациям при разработке конкретных ИСУ встречалось достаточно редко, поскольку при неавтоматизированной (ручной) разработке это практически и невозможно. Действительно, вручную очень трудно разработать и графически представить строгие формальные спецификации системы, проверить их на полноту и непротиворечивость, и тем более изменить. Если все же удается создать строгую систему проектных документов, то ее переработка при появлении серьезных изменений практически неосуществима.

Перечисленные факторы способствовали разработке инструментальных средств специального класса - CASE-средств [8,9], реализующих CASE-технологию создания и сопровождения АИС. Термин CASE (Computer Aided Software Engineering) используется в настоящее время в весьма широком смысле. Первоначальное значение термина CASE, ограниченное вопросами автоматизации разработки только лишь программного обеспечения, в настоящее время приобрело новый смысл, охватывающий процесс разработки сложных ИСУ в целом. Теперь под термином CASE-средства понимаются программные средства, поддерживающие процессы создания и сопровождения ИСУ, включая анализ и формулировку требований, проектирование прикладного ПО (приложений) и баз данных, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом.

Применение таких инструментальных CASE-средств как BPWin/ErWin, Rational Rose и др., основанных на методологии SADT, позволяет значительно повысить качество и эффективность функционального проектирования на данных этапах, а также ускорить процесс разработки [7-9].

Однако один из наиболее сложных и важных этапов разработки ИСУ, этап построение информационной модели, остается во многом не формализованным. Начальные фазы проекта имеют решающее влияние на достигаемый результат, так как в них принимаются основные решения, определяющие качество информационной системы. Доля вклада в конечный результат концептуальной фазы [1] достигает 30%.

Поэтому стоит задача разработки формальных методов построения графической модели бизнес процессов. Очевидно, эти методы должны в качестве исходных данных использовать базу данных первичного обследования предприятия [14].

Организационная структура включает в себя четыре основных аспекта: описание структуры подразделений и отделов; связи между ними и внешней средой; информацию, циркулирующую по этим связям (т.е. документооборот), а также выполняемые структурными подразделениями и отделами функции. Очень часто при описании организационной структуры выполняемые, структурными подразделениями, функции обозначены, лишь в их названиях, т.е. определенными типовыми внесистемными признаками: бухгалтерия, отдел сбыта, организационный отдел и т.д. Лишь затем выделенным отделам и подразделениям, в должностных инструкциях, назначаются конкретные функции (операции), определяются формы документов и назначается документооборот [18; 19].

Следовательно, стандартная методика построения организационной структуры предприятия включает в себя следующие этапы: выделение основного набора структурных подразделений предприятия (бухгалтерия, отдел кадров, отдел сбыта и т.д.); в зависимости от целей предприятия, делегирование этим структурным подразделением определенных функций и определения связей между структурными подразделениями и документооборота. Для более эффективного управления предприятием часто осуществляется перераспределение функций между подразделениями, делегирование им новых функций и организацией новых связей. При таком подходе осуществляется построение организационной структуры «сверху» от структурных подразделений до выполняемых ими функций, связи между ними и документооборот.

Между тем, по большому счету все должно быть наоборот - определяющим компонентом организационной структуры должна быть информация и она сообразно с целями работы предприятия должна определять функции ее переработки, структуры отделов и, в конечном счете, форму документального представления и документооборота.

Организационная структура работает эффективно, если решены задачи ее документального (информационного) обеспечения [15]. Оценку эффективности работы организационной структуры можно свести к оценке документального обеспечения, иначе говоря, к оценке информационной загрузки отделов предприятия [16; 17]. Решение данной задачи можно свести к построению информационной модели ОС. Заметим, что для информационной модели организационной структуры предприятия существует только документы и документооборот.

Традиционные подходы к построению ИМ основаны на ее представленных с помощью аппарата теории графов [20], теории множеств, алгебры отношений [21] и др. Исходной позицией, начальной моделью, например, при графовом представлении является следующий информационный граф: требуется обеспечить минимальное число пересылок. Вопросы, связанные с самим процессом получения модели рассматриваются, например [22], где строится модельный граф и показывается, как целесообразно выбирать его ребра и вершины. В [23] строится взвешенный граф - определяющийся уже не только связями между структурными подразделениями, но и количественными характеристиками потоков передаваемой между ними информации.

Очевидно, что с помощью такой модели можно оценить и оптимизировать документооборот между структурными подразделениями [24], но нельзя оптимизировать организационную структуру, так как процесс оптимизации организационной структуры связан с задачей делегирования или перераспределения функций между структурными подразделениями.

Другое дело, если рассматривать организационную структуру как множество функций, требуемых для организации и управления предприятием, распределенных между структурными подразделениями. При такой модели информационные связи внутри организации, будут осуществляться, не между отделами, а между функциями.

Теперь можно поставить задачу построения информационной модели, которая позволяла бы отражать не только связи между структурными подразделениями предприятия и их вес, но и оценивать суть происходящих в организации процессов. В данном случае, - какие операции (функции) над информацией (документами) выполняются внутри организации. В дальнейшем будем называть такую информационную модель функционально-ориентированной. Получение такой модели позволит ставить задачу оптимизации организационной структуры предприятия по новым критериям, например, по загруженности отдельных функций, по равномерной загрузки и т.д.

Полученная функционально-ориентированная модель позволит реализовать методику построения организационной модели предприятия «снизу»: на первом этапе выявить весь перечень функций, которые должны быть реализованы на данном предприятии, для эффективного управления и достижения поставленной цели; определить внутренние и внешние связи между функциями; оценить количество информации проходящей по этим связям; провести реорганизацию отделов и служб путем перераспределения данных функций по признаку подобия функций. На этом этапе автоматически будет реализована связь между отделами - через связь между функциями вновь организованных отделов и служб. Название вновь организованным отделам может устанавливаться исходя их выполняемым ими функциям; на следующем этапе мы можем вести анализ информационной загрузки, как функций, так и организованных отделов и служб; далее мы можем перераспределять функции между отделами для получения равномерной загрузки отделом и функций. Возможно введение новых функций, документооборота и т.д.

Для формального описания и анализа графической модели бизнес-процессов может использоваться достаточно широкий класс математических теорий (третий и четвертый этап), которые более подробно мы рассмотрим в следующей главе.

Целью данной работы является разработка и исследование методов построения и оптимизации информационных функционально - ориентированных моделей предприятий.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать математическое описание функционально-ориентированной модели организационной структуры предприятия и ее информационного заполнения;

- разработать метод формального построения функционально-ориентированной модели организационной структуры предприятия и ее информационного заполнения;

- разработать методику анализа и оптимизации информационных потоков на основе функционально-ориентированной модели;

- провести сравнительный анализ полученной функционально-ориентированной модели организационной структуры предприятия.

Практическая ценность результатов исследований определена их применением для решения задач проектирования и разработки автоматизированных информационных систем управления предприятием.

Объектом исследования в диссертационной работе является информационная функционально-ориентированная модель организационной структуры предприятия, а также методы ее построения, математического анализа и оптимизации.

Методологическую основу работы составляет системный подход, суть которого - представление и исследование модели предприятия в виде системы функциональных единиц и информационных связей между ними.

Поставленная цель диссертационной работы и сформулированные в соответствии с целью задачи создали предпосылки для получения новых научных результатов в области математического моделирования информационных систем и разработки методов их оптимизации.

Новыми научными результатами диссертационной работы, выносимыми на защиту, являются:

1. Концепция функционально-ориентированной модели информационной структуры предприятия;

2. Математическое представление функционально-ориентированной модели информационной структуры предприятия;

3. Методика построения функционально-ориентированной модели информационной структуры предприятия, на основе результатов пред-проектного обследования;

4. Методика оптимизации функционально-ориентированной модели и ее информационного наполнения.

В качестве основных методов исследования были использованы методы системного анализа, методы теории множеств и реляционной алгебры, методы оптимизации систем.

Научная новизна диссертационной работы заключатся в следующем:

• Введение нового типа информационных моделей предприятия, отличающихся от известных тем, что в качестве сущностей модели используются функции, выполняемые функциональными единицами в рамках организационной структуры предприятия и информационные связи между ними;

• Для этих моделей определены количественные и качественные характеристики информационных потоков, позволяющие, в отличие от известных методов сформулировать транспортную задачу специального типа;

• Предложена новая модель определения загруженности функциональных единиц в рамках организационной структуры предприятия на основе выполняемых ими функций, отличающаяся от известных нормативными ограничениями по основным параметрам.

Достоверность полученных результатов подтверждается адекватностью и достоверностью исходных моделей и методов, результатами математического моделирования разработкой действующих программ и результатами экспериментов.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.

Выводы по главе

В четвертой главе были рассмотрены методики решения оптимизационных задач для основных элементов функционально-ориентированной модели (сформулированных во второй главе), позволяющих оптимизировать как выполнение отдельных функций модели предприятия, так и документеоборот предприятия безотносительно к его технической реализации (использование электронных документов и информационных сетей обмена или использование бумажных документов и традиционных методов доставки).

При решении указанных задач учитывался стохастический характер параметров модели, что позволило добиться валидности моделей в реальных условиях взаимодействия предприятия с изменяющейся внешней средой.

Полученные результаты были использованы для решения ряда практических задач моделирования и оптимизации организаций, что подтверждается документами о внедрении, приведенными в Приложении 1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе разработаны и исследованы методы построения и оптимизации информационных функционально-ориентированных моделей предприятий, которые позволяют охватить начальные этапы проектирования информационных систем, начиная от проведения обследования и заканчивая построением информационной модели предприятия, получить объективные данные о предприятии и провести анализ структуры и количественных характеристик информационных потоков.

В работе решены задачи разработки математического описания функционально ориентированной модели организационной структуры предприятия и ее информационного заполнения; разработки метода формального построения функционально ориентированной модели организационной структуры предприятия и ее информационного заполнения; разработки методики анализа и оптимизации информационных потоков на основе функционально ориентированной модели.

Получены следующие новые научные результаты: введена новая информационная модель предприятия, отличающаяся от известных тем, что в качестве сущностей модели используются функции, выполняемые функциональными единицами в рамках организационной структуры предприятия и информационные связи между ними; для этих моделей определены количественные и качественные характеристики информационных потоков, позволяющие, в отличие от известных методов сформулировать транспортную задачу специального типа; предложена новая модель определения загруженности функциональных единиц в рамках организационной структуры предприятия на основе выполняемых ими функций, отличающаяся от известных нормативными ограничениями по основным параметрам.

На основании полученных в работе расчетных оптимизационных моделей решаются практические задачи оптимизации загрузки отдельных функциональных единиц модели предприятия; выбора оптимальной организационной структуры, позволяющей снизить стоимость работ; оптимизации документооборота предприятия.

Практическая ценность результатов работы подтверждается документами о внедрении результатов диссертационной работы в медико-санитарной части ООО «Уренгойгазпром» г. Новый Уренгой и РостФ ВНИИАС МПС России г. Ростов-на-Дону. Общий экономический эффект от внедрения на предприятиях составил 260 тысяч рублей.

1. Информационные системы. // Петров В.Н. СПб: Питер, 2002.- 688 с.

2. Смирнова Г.Н. и др. Проектирование экономических информационных систем: учебник М.: Финансы и статистика 2002.

3. Экономическая информатика. Учебник для вузов под редакцией В.В. Евдокимова. СПб., Питер 1997,592 с.

4. Миняев М.Ф., Информационные технологии управления: В 3-х книгах. Книга 2. Информационные ресурсы, М: «Омега», 2003,432 с.

5. Антипина Г.С., Гайфуллин Б.Н., Современные информационные технологии. Обучение и консалтинг, М: СИНТЕГ, Интерфейс-ПРЕСС, 2000,187 с.

6. Алиев Т.М. и др. Автоматизация информационных процессов в интегрированных АСУ промышленными предприятиями. М., Энергоиздат, 1981.

7. Марка Д.А., Мак Гоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования. М., "МетаТехнология", 1993.

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

9. Трофимов С.А. CASE-технологии: практическая работа в Rational Rose, М: "Издательство БИНОМ", 2001. 272 е.: ил.

10. Вендоров A.M. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем Учебник М.: Финансы и статистика 2002.325с.

11. Уокер Р. Управление проектами по созданию программного обеспечения, М: Лори, 2002.-448с.

12. Основы построения АСУ под ред. И.В. Костюка, М. Советское радио, 1977.

13. Коберн А. Современные методы описания функциональных требований к системам, М: Лори, 2002. 288с.

14. Свиридов A.C. Методика проведения предпроектного обследования с целью проектирования информационной сети предприятия. М.: Телекоммуникации, 2004, вып. 4.

15. И.Васильев В.И. Системы связи. Учебное пособие для вузов, М, Высшая школа, 1982

16. Данилевский Ю.Г. и др. Информационная технология в промышленности. Л. Ламиностроение. 2002

17. Организованные структуры управления производства / Под редакцией Б.З. Михьнера, М., Экономика, 1975

18. Рогозов Ю.И., Свиридов A.C. Концепция построения информационной модели предприятия. М., Техноцентр, 2004

19. Месарович М. Такахара И. Общая теория систем. М., Мир, 1978

20. Якубойтис Э.Д. Локальные информационно-вычислительные сети, Рига, Зинатне, 1985

21. Урсул А.Д. Природа информации, М., Наука, 1968

22. Хакен Г. Информация и самоорганизация, М., Мир, 1991

23. Волкова В.Н. и др. Теория систем и методы системного анализа в управлении и связи. М., Радио связь, 1983

24. Перегудов Ф.И. и др. Введение в системный анализ, М, В.Ис. 1989

25. Хома X. Проектирование систем, М., ДМК, 2002

26. Уемов В.И. Системный анализ и общая теория систем, М., Моиль, 1978

27. Гектор Г.М. Системы баз данных. М., Диалектика, 2003

28. Хотинская Г.И. Информационные технологии управления, М., ДКС, 2003

29. Долгих Д.В. и др. Технологии проектирования корпоративных информационных систем. Воронеж, Издательство ВТТУ, 2002

30. Анфилатов B.C. и др. Системный анализ в управлении. Учебное пособие для вузов. М., Финансы и статистика, 2003

31. Френк Г.И. и др. Сети, связь, потоки. М., Связь, 1978

32. Морозов М.К. и др. Основы теории информационных систем. М., ВШ., 1987

33. Шилейко A.B. и др. Введение в информационную теорию систем. М., Радио и связь, 1995

34. Денисов A.A. и др. Теория больших систем управления, Л., Энергоиз-дат,1982

35. Криницкий H.A. и др. Автоматизированные информационные системы. М.,Н., 1982

36. Матвеев С.А. Математическое моделирование, М.,Н., 1981

37. Автоматизированные информационные технологии/ Под редакцией Ти-таренко M., М., Фис, 1998

38. Антонюк Е.А. Информационные системы в управлении М., Фис., 1986

39. Афанасьев А. Как управлять документооборотом // Рынок ценных бумаг ,1997 №8

40. Берн Э. Игры, в которые играют люди, люди, которые играют в игры. М., Прогресс, 1998

41. Илюменко М.П. Организация документооборота // Делопроизводство, 1998 №1

42. Моден A.A. Основы разработки развития АСУ, M., Н., 1981

43. Ларин М. Принципы совершенствования документного обеспечения управления в современных условиях // Экономика и жизнь, 1998 №14

44. Сталман П.И. Информация в век электроники. М., Экономика, 1982.

45. Эрроу К. Информация и экономическое поведение // Вопросы экономики, 1995, №5

46. Емеличев А.И. и др. Многогранники, графы, оптимизация. M., Н., 1981.

47. Зыков A.A. Основы теории графов. M., Н., 1987

48. Кристофес Н. Теория графов. М., Миф, 1978

49. Харари Ф. Теория графов, М., Миф, 1973

50. Бетас К. Теория графов и ее применение, М., Миф, 1965

51. Ope О. Графы и их применение. М., Миф, 1965

52. Ланкастер П. Теория матриц. M., Н., 1983

53. Курант Р. Робине Г. Что такое математика, М., Просвещение, 1967

54. Якубайтис Э.А. Информационно-вычислительные системы. M. Н., 1984

55. Гантмахер Ф. Теория матриц. М., Н., 1967

56. Беллман Р. Введение в теорию матриц. М., Н., 1968

57. Оре О. Теория графов, М., Н., 1968

58. Бутрименко A.B. и др. Система поиска оптимальных путей передачи сообщений // Проблемы передачи информации, 1965 выпуск 1

59. Бутрименко A.B. О поиске кратчайших путей по графу при его изменении // Техническая кибернетика 1964 №6

60. Зыков A.JI. Теория конечных графов. Новосибирск со Ан СССР, 1969

61. Прим Р.К. Кротчайшие связывающие сети и некоторые обобщения // Кибернетический сборник, 1961, №2

62. Цой С., Цхай С.И. Прикладная теория графов, Алмата, Издательство Наука Казахстан ССР, 1971

63. Белоцветов М.А. Системы управления и средства оперативной связи и сигнализации, М., Радио и связь, 1981

64. Вершинин О.Ф. Компьютер для менеджера, М., 1990

65. Зыков A.A. Гиперграфы // науки, 1974 №6

66. Рогозов Ю.И. Конструкция построения модели предприятия // Известия ТРТУ, 2004 №3

67. Черноморов Г.А. Теория принятия решений. Юж. рос. Новочеркасск, 2002

68. Организационное управление / Под редакцией Н.И. Архиповой и др. М., Приор, 1998

69. Лосев А. Антология имени, М., 1990

70. Акопф Р. Искусство решения проблем. М., Миф, 1982

71. Свами М. и др. графы, сети и алгоритмы. М., Миф, 1984

72. Бравирман Э.М., Мучник И.Б. Анализ и обработка информации, М., Н., 1983

73. Акопф Р. Основы исследования операций, М., Миф, 1971

74. Беллман Р., Заде JI.A. Принятие решений в различных частных условиях. М., Миф, 1976

75. Фрайтах JI. Введение в технику работы с таблицами решений. М., Энергия, 1979

76. Котов В. Сети Петри. М.: Наука, 1984, 158 с.

77. Баранов В. Существует ли информация// Компьютера, 2001 №1

78. Уэно Э. Обработка знаний, М.: Миф, 1985

79. Озкарахан Р. Распределение БД и машины БД, М., Миф. 1975

80. Пушриков А.Ю. Введение в системы управления БД, Уфа 1999

81. Колмогоров В.И. Теория информации и теория алгоритмов. М., Н., 1987

82. Шеннон К. Работы по теории информации и её применении, М., ИЛ, 1963

83. Ершов В.И. Введение в теоретическое программирование, М., Н., 1971

84. Кофман А. Введение в теорию нечетких множеств, М., Радио и связь, 1982

85. Мелихов А.Н. и др. Ситуационные советующие системы с нечеткой логикой, М., Наука, 1990

86. Зиньковская Н.В. и др. Информационные технологии и системы управления предприятием, ТАУ, 1982

87. Апдеев А.В. Философия информационной цивилизации, М., Н., 1975

88. Workflow Management Coalition standards. http://www.wfmc.org/standards/standards.htm

89. Workflow Process Definition Interface XML Process Definition Language. WFMC-TC-1025 -http://www.wfmc.org/standards/docs/TC-102510xpdl102502.pdf

90. Липаев В. Стандарты в области информационных технологий/ZPcweek. -1998.-№24.

91. Нестеренко А.К., Бездушный A.A., Сысоев Т.М. и др. Служба управления потоками работ по манипулированию ресурсами репозитория. Электронные библиотеки, 2003, - Том 6, Выпуск 5.

92. Robert Shapiro. A Comparison of XPDL, BPML and BPEL4WS. http://xml.coverpages.org/Shapiro-XPDL.pdf.

93. Маклаков С. Инструментальные средства создания корпоративных информационных систем. Компьютер Пресс, №7-№9,1998.

94. Бездушный А.Н., Жижченко А.Б., Кулагин М.В., Серебряков В.А. Интегрированная система информационных ресурсов РАН и технология разработки цифровых библиотек. Программирование V 26, N 4, 2000, с. 177185.

95. Марка Д.А., МакГоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования SADT (Structured Analysis & Design Technique). -SofTecb, 1986. http://asu.pstu.ac.ru/book/cadt/default.html

96. Карпов А. Моделирование бизнес-процессов. http://quality.eup.ru/DOCUM4/mbp.htm.

97. Интегрированные системы управления машиностроительным производством. http://www.sterling.ru/services/automation/mes/mach/.

98. СПРУТ-технология. http://www.regprom.ru/e41514.html.

99. ГК "Современные технологии управления" Business Studio. http://www.businessstudio.ru/procedures/models/.

100. Хлебников Д. Матричная модель предприятия. http://www.managementclub.com.ua/component/option,comcontent/task,view /id, 108/Itemid, 1/limit, l/limitstart,0/.

101. Долгих Д.В., Хаустович A.B. Технологии проектирования корпоративных информационных систем. Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2000.

102. Свиридов A.C., Рогозов Ю.И. Применение программных средств при предпроектном обследовании // Известия ТРТУ г. Таганрог, 2004, с. 82.

103. Бобнев C.B., Рогозов Ю.И., Бутенков Д.С. Применение оптимизационных моделей информационных потоков для построения Case-средств. Известия ТРТУ г. Таганрог, 2005, вып. 3, с. 54-60.

104. Бобнев C.B., Рогозов Ю.И. Многокритериальный метод оптимизации модели информационных потоков предприятия. Сборник трудов «Технологии информатизации профессиональной деятельности » Международного форума «Высокие технологии», Ижевск 2005г., с.321-331.

105. Бобнев C.B., Рогозов Ю.И. Методика построения функциональной ориентированной модели организационной структуры предприятия и ее информационного заполнения. М.: Телекоммуникации. 2006 вып.7, стр.30 34 .

106. Бобнев C.B. , Рогозов Ю.И. Функционально-ориентированная модель предприятия // Известия ТРТУ г. Таганрог, 2005, вып. с.

107. Бобнев C.B., Рогозов Ю.И. Методика построения и оптимизации модели организационной структуры предприятия. Известия ТРТУ г. Таганрог, 2006, вып. с.

108. Бобнев C.B., Метод формирования перечня модулей медицинской информационной системы управления . Труды V Международной Научно -практической конференции «Современная техника и технологии», г. Томск, 2005 г. ,том 1, с. 384-385.

109. Рогозов Ю.И., Бобнев C.B., Метод принятия решения при оптимизации структуры информационных потоков предприятия, сборник трудов Международного форума «Высокие технологии 2004» , Ижевск 2004г., часть 2, с. 19-24.

110. Хедли Дж. Нелинейное и динамическое программирование,- М.:Мир, 1967.

111. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики,- М.:Наука, 1080.

112. Хог Э., Apopa Я. Прикладное оптимальное проектирование.- М.:Мир, 1983.

113. Колмогоров А.Н. Фомин C.B. Элементы теории функций и функционального анализа.- М.:Наука, 1989.

114. Александров П.С., Пасынков Б.А. Введение в теорию размерности. Введение в теорию топологических пространств и общую теорию размерности. М.;Наука, 1973.

115. Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ.- М.:Мир, 1982.

116. Базара М., Шетти К. Нелинейное программирование: теория и алгоритмы. -М.:Мир. 1982.-583 с.

117. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М, Практическая оптимизация,- М.: Мир, 1985.-510 с.

118. Поляк Б.Т. Введение в оптимизацию.-М.: Наука, 1983.- 384 с.

119. Численные методы условной оптимизации / Под ред. Ф. Гилла и У. Мюррея.- М.: Мир, 1977.- 290 с.

120. Фиакко А., Мак-Кормик Г. Нелинейное программирование. Методы последовательной безусловной оптимизации,- М.: Мир, 1972. 240 с.

121. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программированием.: Мир, 1975.- 534 с.

122. Leblanc L., Воусе D. A bilevel programming algorithm for exact solution of the network design problem with user-optimal flows. Transportation Research, 1986, 20, P.259-265.

123. Ben-Ayed O., Blair C., Boyce D., LeBlanc L. Construction of a real-world bilevel linear programming model of the highway design problem. Annals of Operations Research, 1992,34, P.219-254.

124. Солодовников A.C. Введение в линейную алгебру и линейное программирование. М.: Просвещение, 1970. 140с.

125. L. N. Vicente, P. H.Calamai. Bilevel and Multilevel Programming: A Bibliography Review, Journal of Global Optimization, 1994, Vol. 6, pp.1-16.

126. Язенин A.B. Нечеткое математическое программирование. Калининский государственный университет, 1986. 211 с.

127. Живаева О.В. Управление информационными потоками промышленных предприятий на основе оптимизации документооборота. Диссертация на соискание ученой степени к.э.н.

128. Афанасьев С.В., Ярошенко В.Н. Эффективность информационного обеспечения управления. М.: Экономика, 1987.

129. Дудинска Э. Управленческие информационные системы // Проблемы теории и практики управления. 1996. - № 2.

130. Харари Ф. Теория графов, М., Миф, 1973.

131. Уемов В.И. Системный анализ и общая теория систем, М., Моиль, 1978.

132. Данилевский Ю.Г. и др. Информационная технология в промышленности. JL: Машиностроение. 1988.

133. Рогозов Ю.И., Свиридов A.C. Применение программных средств при предпроектном обследовании, Таганрог «Известия ТРТУ» №1, 2004г.,с.82

134. Свиридов A.C. Оценка эффективности обследования предприятия по объединенной методике при проектировании автоматической информационной системы предприятия. Материалы 59-ой научной сессии им. Попова. М.:2004, выпуск ЫХ-1,стр.93-94.

135. Берников Г. Основные методологии обследования организаций. Стандарт IDEF0 // Директору информационной службы, №5,2001.

136. Бобнев C.B., Рогозов Ю.И. Применение оптимальных моделей информационных потоков для построения CASE средств. Известия ТРТУ, Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005. № 3, с.54-60.

137. Бобнев C.B., Рогозов Ю.И. Многокритериальный метод оптимизации модели информационных потоков предприятия. Сборник трудов «Технологии информатизации профессиональной деятельности » Международного форума «Высокие технологии», Ижевск 2005г., с.321-331.

138. Рогозов Ю.И., Свиридов A.C., Программа автоматизации проведения предпроектного обследования. Свидетельство о регистрации программы № 2005610978, дата регистрации 28.02.2005г.

139. Информационные технологии управления: Учебное пособие для вузов / Под ред. проф. Г.А.Титоренко. М., 2003.

140. Кузнецов A.B., Холод Н.И., Костевич JI.C. Руководство к решению задач по математическому программированию. М.: Вышэйшая школа, 1978. 256 с.

141. Жак C.B. Математическое программирование. Нелинейные и стохастические задачи. Ростов-на-Дону: РГУ, 1972. 90 с.

142. Реклейтис Т. Оптимизация в технике. М.: Мир. Т. 1. 279 с. Т. 2. - 32 с.

143. Юдин Д.Б. Задачи и методы стохастического программирования. М. Сов. радио, 1979.392 с.