автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Разработка и исследование методов и программных средств проектирования архитектуры офисных систем информационного профиля

ВВЕДЕНИЕ.

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ ОРГАНИЗАЦИИ

ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОФИСНЫХ СИСТЕМ.

1.1. Определение состава компонент, обеспечивающих 9 функционирование учреждений информационного профиля.

1.2. Особенности электронного документооборота и 14 распределение уровней организации офисных средств

1.3. Функционирование офисных программных средств в 21 структуре организации информационного профиля.

1.3.1. Системы сопровождения корпоративной 22 обработки документов.

1.3.2. Системы автоматизации документооборота.

1.3.3. Системы управления базами данных.

1.4. ^ „ 33 Постановка задачи определения условии оптимального функционирования учреждений информационного профиля.

Выводы по главе

2. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ОПТИМИЗАЦИИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ УЧРЕЖДЕНИЙ ИНФОРМАЦИОННОГО ПРОФИЛЯ.

2.1. Разработка формальной математической постановки 40 задачи проектирования оптимальной (рациональной) организации офисного процесса.

2.1.1. Теоретико-множественное описание постановки 41 задачи проектирования организации обработки.

2.1.2. Проблема вычислительной (комбинаторной) 44 сложности решения.

2.2. Определение возможностей детерминированных моделей упорядочения работ.

2.2.1. Классификация задач упорядочения проведения 48 обработки в детерминированной постановке.

2.2.2. Упорядочение работ на отдельном АРМ 51 исполнителя.

2.2.3. Распределение заданий в рабочей группе 56 исполнителей.

2.2.4. Упорядочение многооперационных процессов 60 обработки документов.

2.3. Исследование вероятностных моделей описания организации информационной обработки.

2.3.1. Особенности описания процессов 63 информационной обработки в виде случайных потоков.

2.3.2. Представление деятельности организации 66 информационного профиля в классе систем массового обслуживания.

2.3.3. Исследование возможностей вероятностных 70 моделей офисной деятельности.

Выводы по главе

3. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ АППАРАТА 83 РАЦИОНАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ОРГАНИЗАЦИИ ОИП.

3.1. Определение структурной схожести организации ОИП и 84 РВС.

3.2. Определение показателей рациональной организации 100 информационной обработки.

3.3. Выбор метода получения данных о поведении системы

Выводы по главе

4. РАЗРАБОТКА ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОЙ СРЕДЫ 120 ПРОЕКТИРОВАНИЯ И МЕТОДИКИ МОДЕЛИРОВАНИЯ

РАЦИОНАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ОИП.

4.1. Построение инструментального комплекса 123 имитационного моделирования.

4.2. Методика подготовки и ввода данных.

4.2.1. Представление и ввод заданий.

4.2.2. Отображение структурных особенностей ОИП.

4.3. Методика проведения моделирование функционирования 139 ОИП.

4.4. Методика обработки и отображения результатов 142 имитационного моделирования.

4.5. Разработка организационной структуры проведения 150 конкурсной экспертной деятельности.

Выводы по главе

Одной из характерных черт прогрессивного развития современной цивилизации по праву можно назвать повсеместны и и устойчивый рост мировых информационных ресурсов. В немалой степени этому способствуют успехи сетевых технологий, выражающиеся в широком распространении глобальных сетей Internet, локальных сетей предприятий, а также аналогичных Internet корпоративных сетей в стандарте Intranet [49].

Новой тенденцией, наметившейся в этом процессе, является углубляющийся разрыв, порожденный опережающим развитием возможностей технических средств хранения данных по сравнению с научными, методологическими и организационными возможностями средств информационной обработки. Относительное удешевление технических носителем м передатчиков информации -вычислительных машин и коммуникационною оборудования, вместе с расширением возможностей этих средств, привели в настоящее время к тому, что во - первых, увеличение мировых информационных ресурсов практически немедленно и без потерь отображается в электронном вилс соответствующими файлами информационных систем (ИС), распределенными по глобальным и локальным сетям; во - вторых, существенно расширилось многообразие форм запоминаемой информации, среди которых, наряду со структурированной по атрибутам табличной информацией теперь могут содержаться произвольно организованные тексты, чертежи, схемы, рисунки, фотографии, аудио- или видео- записи.

Например, по сведениям Delphi Consulting Group объем мировых информационных ресурсов удваивается каждые 3 го т

В тоже время в области развития методов обработки данных соответствующих по масштабу революционных сдвигов не произошло. Большинство современных концепций преобра uv-шия данных по-прежнему опираются на разработанные в 70-80-х годах алгебраические подходы [51], осуществляющие формирования выборок из информационных массивов, путем построения всевозможных объединений пли пересечении на множестве атрибутов или путем взятия проекций по ключевым значениа" Типичным воплощением алгебраических подходов в проблеме преобразован;"! данных можно назвать стандарт языка SQL [20], принятый для подавляющего большинства информационных систем реляционного типа. К преимуществам таких систем можно отнести их концептуальную развитость, а также инвариантность по отношению к физической организации данных. Вм :ете с тем эффективная работа этих систем оказывается возможной только на /юстаточпо структурированных массивах данных, тогда как большая чаем, образующихся мировых информационных ресурсов относится к неструкгурчровапной пли произвольно структурированной информации. Так, например, п > 'анпым Application Development Tool [100] известно, что применительно ■ -чсиом деятельности, доля структурированных данных занимает в общем огч.-че документов не более 1215%, тогда как остальную информацию образуют п; .юлыю структурированные документы (чертежи, схемы) или вообще неструкт' ; 'чованиые тексты (рисунки, записи).

В условиях лавинообразного нарастания информационных объемов, многообразие и скорость возникновения hobi. 7"ч;у\к:мтов не оставляют возможности для приведения содержащей^ ч текстах документов неструктурированной информации к более стр\гг; допроданной форме. Для проведения эффективной обработки данных целе^ни" vnno выбор программных средств сохранение данных в среде ИС прои < л щ м, сообразно уровню их структурированности. Ниже более подробно булуч ча-с.мотчены возможности и особенности применения современных программ и:.г метем управления базами данных (СУБД), используемых для обработки стр\ г у^чровамнон информации, а также возможности систем управления электрс "!!,гч1 .юкументами (СУЭД), используемых для хранения произвольно структур и] >•;"!!!,i\ гекстов.

На практике сложность процессов обр i ч информации, поиска, сокращения и укрупнения данных находит свое .°иие в сопровождающем информационный рост увеличении количества ^'чюзм^жных организаций информационного профиля. Под организацией инф ^ чиоимого профиля (ОИП) здесь и далее будем понимать учреждение, компаш ориопацию вход и выход (т.е. внешние поставки и результат деятельности) i: чвчяется информацией.

Т.к. основной производственный процесс ОИП со ; <■<■ - обработке (переработке, укрупнении) информации, то относящиеся! к Э1 - - 'у гмпу организации можно отнести к офисным системам [92].

Очевидно, что в широком смысле * гати папин офисного типа присутствовали всегда, например, к ним мс. но отнести любой орган государственного или финансового управления. 0;i :о • иасюящее время к таким организациям добавилась большая доля рекламны. н! .апсовых, консалтинговых и инновационных компаний, деятельность которь, ое° nc;:i ;ix изменений может быть перенесена в виртуальное пространство г к :л iiom сети. Отличительной чертой таких компаний является наличие осоГ с танирационной среды, в которой протекает их функционирование. Элем,1 ^ : такой организационной среды, основанной на достижениях современных [ю-мапгонных технологий и компьютеризации технологических процессов обр;1.- ti v информации, в той или иной степени обладает любая учрежденческая стр. у; • офглюго типа. Поэтому применительно к офисным системам вообще ввел ^ юпяше ОИП означает ту

часть офисных процессов учрежденческой дг ■' cm функционирование которой целиком опирается на информатизашпо то ■ \лг -нчесгих процессов.

Предметом исследования диссертант о работы выступают структурные особенности офисных оргашп: 1 полюляющие оценить эффективность их функционирования при рс !i информационных задач заданного типа. Целью данной работы является аз;- ботк < инструментальных средств оценки и формирования эффект' о: п-'-аццзации сетевой распределенной информационной обработки.

Достижение указанных нелеп предполагаем - i кпх задач как деятельности и формирование матема1: ;с in модели организации сетевой распределенной информационной . а С тки; офисной деятельности в сопоставлепг: ' у ■ -пгм■ лалытыми задачами информационной обработки; анализ особенностей постр к "г современной офисной определение состава и ггрук одительных средств исследование применимости расписаний и теории массового обслужи! организации проведения информационной ующих моделей теории ■ с ?дания оптимальной

- выбор концептуального подхо информационной обработки в организация

- определение состава и к моделирования организации проведения hi;

- анализ функционал!.ного сост;. средств, обеспечивающих задание информационной обработки, моделирован верификацию результатов;

- практическое применение ра . средств с целью определения их работосп"

Основные положения, выносимые на защп 1

1. Одним из перспективных направлении компенс мировых информационных ресурсов становитс распределенной сетевой информационной обраг частности, развитие организаций информацион-которых может быть перенесена в пространств!

2. Ключевым фактором, влияющим на эффективи информационной обработки, являет::] согласов: офисных производительных ередстг. включают программы, устройства связи и т д., функцио; важнейшими элементами которой выступают с> документов и способ их обработки.

3. Математическая модель проведение ннформапг из совместного построения двух отображений, работ исполнителям системы и упорядочение о

4. Применение имеющихся моделей теории распн . обслуживания к задаче определения оптимальн информационной обработки в целом отличает i высокой вычислительной сложности описания офисных систем, так и в силу имеющейся в обп характеристик входного потока задании. к цроолеме проектирования !'■ оманионного профиля; • v лпальных компонент ф]\: л тонной обработки; м< . ллрлваиия и разработка амсгров организации зложоиной организации и о- ;ных инструментальных л; коренного роста епс гвование форм ■■ ; ч|)иеных системах и, в юфиля, деятельность "3 плюй сети. гведеммя

- >> взаимодействия ю ли; гелей, машин, ; сос! авляющей, " бмабатулваемых обработки, формируется ! вл я inin их назначение о"ти исполнения работ, л теории массового и; -дсппя енно 'ть как в силу

- л;:: функционирования •чае неопределенности

5. Схожесть организации сетей ой распределенной построением распределенной вычислительной расширить модель возможностью учета общей с произвольной упорядоченностью операций, а осуществлению структурной классификации О

6. Исследование организации информационной i помощью специально разработанных средств позволяющих, задавая определенные копфь различным качественным и количествен!! документов, осуществлять в олпом шаге про ОИП вместе с моделированием и качественной

7. Разработка системы имитационного моделирог разветвленного пользовательского интерфейса среды программирования Delphi, содержащего ориентированного формирование эффективных Windows 9x/NT, обеспечивающий связь с ко мл интегрирующего в едином комплексе совокупи поддержки проведения и визуализации модели]

8. Обоснование практической применимости разр средств имитационного моделирования на при' конкурсно-экспертной деятельности. ммационной обработки с ой (РИС) позволяет ии обработки документов открывает пути к гкн должно проводиться с цпр!! I! о го моделирования, и Oilll в сочетании с четавом обрабатываемых ie структурных установок чкапией результатов. И П. гуждается в создании энного с использованием ва бы трого объектно -четких приложений ми \Г- Office и ■струмсптальных средств •г. них инструментальных. :фор"ЩНОИНОЙ обработки

Выводы по главе 4

1.Определен состав инструментальных средств имитационного моделирования, которые должны включать в себя блоки определение конфигурации рабочей нагрузки ОИП; библиотеки характеристик производительных средств (оборудования) и алгоритмов функционирования; модели конфигурации ОИП и структуры технологических процессов обработки информации; а также блоки моделирования и визуализации результатов.

2 Для системы имитационного моделирования ОИП. установлена необходимость создания разветвленного пользовательского интерфейса, обеспечивающего в одном шаге работу, связанную с проведением эксперимента, заданием разнообразных конфигураций системы (в сочетании с различным составом обрабатываемых документов), моделирование предложенной организации и верификацию результатов. Необходимость формирования эффективно функционирующей пользовательской среды, интегрирующей в едином комплексе совокупность инструментальных средств поддержки, проведения и визуализации моделирования, в случае моделирования ОИП объясняется наличием

• сложной структуры данных, описывающих как сами задания, так и свойства исполнителей обработки;

• сложной структуры взаимодействия архитектуры ОИП и организации упорядоченности операций определенного задания

• разнообразием условий проведения имитационного эксперимента

3 .Анализ требований, которым должна удовлетворять визуализационная компонента пользовательской среды системы моделирования ОИП, показал необходимость наличия в ее составе средств обеспечения наглядности в части функций отображения результатов ра эксперимента; обеспечения поддержки службы подсказок и контекстно-зависимой помощи, а также реализации функций контроля за действиями пользователя. В связи с тем, что функционирование пользовательской среды моделирования ОИП отличают повышенные требования к надежности функционирования системы и простоте обучения, в качестве среды разработки пользовательского интерфейса в системе моделирования ОИП предложен аппарат

Delphi, содержащий средства быстрого объектно-ориентированного формирование эффективных графических приложений Windows 9x/NT и обеспечивающий связь с компонентами MS Offis [23].

4. Для решения задачи проектирования информационной обработки разработаны инструментальные средства обеспечения методики моделирования рациональной организации ОИП в составе компонент

- представления и ввода заданий;

- отображения структурных особенностей ОИП;

- детерминированного имитационного моделирования функций производительных средств в процессе информационной обработки;

- определения и расчета показателей эффективности ОИП на основе данных о прозводительности вычислительных средств и пропускной способности коммуникационного оборудования;

- обработки и отображения результатов (в использованием MS Excel).

5. Разработанный программные средства были использованы в ходе оценки организации процесса информационной обработки Заявок на конкурс научно-технических программ. На основании данных по структуре технологического процесса обработки заявок и данных о передаваемых объемах информации основные типы организации были проанализированы для трех видов рабочих станций при различном числе шин коммуникационного оборудования и различном числе заявок в пакете задания.

Установлено, что при одношинном построении коммуникационных средств

- с позиций максимизации системной производительности или минимизации полного времени выполнения заданий для большого числа одновременно поступающих заданий эффективнее использовать конвейерно-параллельную организацию обработки;

- производительность системы с конвейрно- параллельной организацией на большом числе заданий снижается при малом числе заявок в пакете и наиболее эффективно такая система работает на малом числе заданий с большим числом заявок в пакете;

- высокой степенью инвариантности организации виду проводимой обработки кроме систем с конвейерно-параллельным построением обладают чисто конвейерные системы, однако по всем остальным показателям такие системы неэффективны;

- для небольшого числа заданий с малым количеством заявок в пакете наиболее эффективной является система с параллельной организацией, требующая наименьшего числа исполнителей при почти одинаковых с конвейерной и конвейерно-параллельной системами значениях производительности и степени инвариантности.

Проведенный анализ указывает на целесообразность проведения информационной обработки в системе с конвейерно-параллельной организацией. При этом на ранних и заключительных стадиях конкурса, отличающихся минимальной интенсивностью поступления заявок, рекомендуется использование наиболее экономичной -параллельной организации.

Заключение.

1. Развитие современных информационных технологий, основанных на методах сетевой распределенной обработки данных, выдвигает задачу определения показателей эффективности информационной деятельности в разряд наиболее актуальных и пристально изучаемых проблем.

Одним из проявлений ускоренного роста мировых информационных ресурсов является количественное и качественное расширение состава проводящих информационную обработку офисных систем. Все большее распространение в сфере информационных услуг получают учреждения качественно нового типа - организации информационного профиля (ОИП), отличительной чертой которых является наличие принципиальной возможности перенесения всей или большей части их деятельности в среду виртуального пространства сети. Деятельность ОИП связана исключительно с формированием, обработкой и распространением информации. Построение ОИП изначально имеет распределенный тип и основано на применении современного программно-технического оснащения ,электронных форм документооборота, а также сетевых технологий обработки данных.

Важнейшими составляющими конструкции любой ОИП, определяющими эффективность реализации задач информационной обработки, являются производительные и функциональные средства. Производительная составляющая ОИП, включающая в себя иерархию технического, коммуникационного, сетевого, операционного, сервисного и прикладного обеспечения, по сравнению с функциональной составляющей, содержащей кадры, структуру управления и пакет заказов, отличается меньшей динамичностью и высокой стоимостью построения. В составе производительной составляющей ОИП уровень сервисного обеспечения несет в себе, определяющие черты информационной обработки. В общем случае слой сервисных средств ОИП наряду с базами данных и базами электронных документов должен включать системы автоматизации документооборота, наличие которых вносит в проведение обработки документов предопределенный характер, делая его похожим на реализацию вычислительного процесса, где исполнители делопроизводства (осуществляющие сопровождение информационной обработки вместе с соответствующим набором программно-технического обеспечения) представляют собой отдельные процессоры или вычислители

2. Ключевым вопросом повышения эффективности ОИП в плане реализации своих функциональных целей является определение соответствия организации проведения информационной обработки виду избранной деятельности

Построение и анализ теоретико-множественных моделей формирования условий оптимальной динамики проведения обработки показал существенную зависимость их конструкций от степени детерминизма описания.

Так при определенном количественном составе множества обрабатываемых ОИП заданий и определенном качественном составе исполнителей описание динамики проведения информационной обработки может быть произведено в классе моделей теории расписаний, исследование которых показало целесообразность. Однако сопоставление имеющихся детерминированных и вероятностных моделей с общей задачей проектирования оптимального функционирования ОИП в целом показало ограниченность их применения как в силу высокой вычислительной сложности описания динамики функционирования систем в классе задач теории расписаний, так и в силу неопределенности характеристик входного потока заданий.

3. Для вскрытия механизма взаимодействия организации системы и характеристик, исполняемой информационной обработки предлагается использовать выявленную структурную схожесть ОИП с функционированием распределенных вычислительных систем. Применение к вопросам исследования ОИП отдельных концептуальных положений теории вычислительных систем, позволяет расширить модель распределенной обработки информации возможностью учета общей ситуации обработки документов с произвольной упорядоченностью операций, а также позволяет подразделить ОИП по способам проведения информационной обработки на системы с последовательным взаимодействие исполнителей, параллельным или конвейерно-параллельным выполнением заданий.

На основе рассмотрения возможных подходов к проблеме исследования взаимодействия организации ОИП в сопоставлении с качественным и количественным составом обрабатываемой информации обоснована целесообразность применения в ходе анализа специально разработанных средств имитационного моделирования. Сформулирована основная задача средств имитационного моделирования ОИП состоящая в том чтобы, задавая определенные конфигурации ОИП в сочетании с различным качественным и количественным составом обрабатываемых документов, осуществлять в одном шаге проведение структурных установок ОИП с их качественной верификацией.

Разрабатываемые средства имитационного моделирования должны охватывать этапы образования модели, оценки ее пригодности (калибровки), планирования эксперимента и интерпретации результатов.

4. Определен состав инструментальных средств имитационного моделирования, которые должны включать в себя блоки определение конфигурации рабочей нагрузки ОИП; библиотеки характеристик производительных средств (оборудования) и алгоритмов функционирования; модели конфигурации ОИП и структуры технологических процессов обработки информации; а также блоки моделирования и визуализации результатов. Необходимость формирования эффективно функционирующей пользовательской среды, интегрирующей в едином комплексе совокупность инструментальных средств поддержки, проведения и визуализации моделирования, в случае моделирования ОИП объясняется наличием сложной структуры данных, описывающих как сами задания, так и свойства исполнителей обработки;сложной структуры взаимодействия архитектуры ОИП и организации упорядоченности операций определенного задания разнообразием условий проведения имитационного эксперимента.

Анализ требований, которым должна удовлетворять визуализационная компонента пользовательской среды системы моделирования ОИП, показал необходимость наличия в ее составе средств обеспечения наглядности в части функций отображения результатов ра эксперимента; обеспечения поддержки службы подсказок и контекстно-зависимой помощи, а также реализации функций контроля за действиями пользователя. Повышенные требования к надежности функционирования системы и простоте обучения, потребовали в качестве среды разработки пользовательского интерфейса системе моделирования ОИП использование среды Delphi, содержащий средства быстрого объектно-ориентированного формирование эффективных графических приложений Windows 9x/NT и обеспечивающий связь с компонентами MS Office.

Для решения задачи проектирования информационной обработки разработаны инструментальные средства обеспечения методики моделирования рациональной организации ОИП в составе компонент

- представления и ввода заданий;

- отображения структурных особенностей ОИП;

- детерминированного имитационного моделирования функций производительных средств в процессе информационной обработки;

- определения и расчета показателей эффективности ОИП на основе данных о прозводительности вычислительных средств и пропускной способности коммуникационного оборудования;

- обработки и отображения результатов (в использованием MS Excel).

5. Разработанный программные средства были использованы в ходе оценки организации процесса информационной обработки Заявок на конкурс научно-технических программ. На основании данных по структуре технологического процесса обработки заявок и данных о передаваемых объемах информации основные типы организации были проанализированы для трех видов рабочих станций при различном числе шин коммуникационного оборудования и различном числе заявок в пакете задания.

Результаты моделирования информационной обработки с использованием разработанных средств указывают на целесообразность построения системы с конвейерно-параллельной организацией. При этом на ранних и заключительных стадиях конкурса, отличающихся минимальной интенсивностью поступления заявок, рекомендуется использование наиболее экономичной - параллельной организации.

1. Артамонов Г.Т., Брехов О.М. Оценка производительности ВС аналитикостатистическими моделями. М.: Энергоатомиздат, 1993

2. Артемьев В.И. Обзор способов и средств построения информационных приложений. СУБД №5-6, 1996

3. Банди Б. Основы линейного программирования: Пер. с англ.-М.:Радио и связь, 1989-176 с.:ил.

4. Бернстайн Ф. Middleware: модель сервисов распределенной системы СУБД №2, 1997

5. Блэк. Ю. Протоколы, стандарты, интерфейсы: Пер. с англ. -М.:Мир, 1990,-506с., ил.

6. Богуславский Л.Б. Основы построения вычислительных сетей для автоматизированных систем,- М: Энергоатомиздат, 1990.

7. Божко В.П., Брага В.В. Информатика: данные, технология, маркетинг. -М.:Финансы и статистика, 1991.

8. Борисов М. Новые стандарты высокоскоростных сетей Открытые системы. 1994. Вып. 3. С. 20-31.

9. Ботт Э. Windows 95 (серия "Без проблем!"): Пер.с англ.-М.:БИНОМ,- 416 с.:ил.

10. Буч Г. Объектно-ориентированное проектирование с примерами применения. М.: Конкорд, 1992

11. Вавилов А. А. и др. "Имитационное моделирование производственных систем" М.: Техника, 1983 г.

12. ВаскевичД. Стратегии Клиент/Сервер для специалистов по реорганизации биснеса "Диалектика", Киев, 1996.

13. Вентцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, ме-тодология. -М.: Наука, 1980.

14. Волков Д. Как оценить рабочую станцию //Открытые системы №2 1994

15. Гаврилова Т.А., Червинская К.Р. Извлечение и структурирование знаний для экспертных систем. М.: Радио и связь, 1992.

16. Головкин Б.А. Параллельные вычислительные системы.-М.:Наука, 1980,590 с.

17. Головкин Б.А. Расчет характеристик и планирование параллельных вычислительных процессов -М.: Радио и Связь, 1983

18. Гольц Г. Рабочие станции и информационные сети/Пер. с англ. В.П. Нестерова, под ред. В.П. Нестерова. М. Машиностроение, 1990, 240с.

19. Громов А., Каменнова М., Старыгин А. Корпоративная система электронного документооборота. Технология и решения. Материалы фирмы МетаТехнология

20. Грофф Дж.Р.,Пол Н. Вайнберг SQL.HonHoe руководство.BHV. Киев 1999

21. Гудман С.,Хидетниеми С. Введение в разработку алгоритмов.-М.:Мир,1981,369 е.

22. Гэри Э., Джонсон Д. Теория вычислительной сложности и трудно решаемые задачи. М.Мир.,1987

23. Дарахаелидзе П. и др. Создание Windows-приложений с помощю Delphi.24