автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Ситуационное моделирование полиграфических процессов

Введение

Глава 1. Системы и методы ситуационной обработки информации 9 1.1. Анализ систем и методов ситуационной обработки информации

1. 2. Анализ методов представления знаний в ССОИ 19 1.3. Формализованная постановка задачи диссертационной работы

Глава 2. Ситуационная модель рынка полиграфических услуг

2.1. Исследование структуры полиграфического рынка и выделение основных составляющих элементов

2.2. Математическая модель ССОИ

2.3. Исследование классов макроситуаций

Глава 3. Исследование эффективности ситуационного моделирования 63 3.1 Ситуационный язык

3.2. Время выполнения программ

3.3. Эффективность ситуационного подхода

Глава 4. Программный комплекс ситуационной системы обработки информации

4.1. Архитектура системы и структура предметной области

4.2. Система ситуационной поддержки руководителя (ССПР) 90 4.2. Система ситуационной поддержки руководителя (ССПР)

4.4. Режимы и методика работы в ССОИ 101 Заключение 110 Список литературы 112 Приложения

Сегодняшний момент развития полиграфии в России характеризуется устойчивой тенденцией роста объемов производства. Увеличивается число компаний работающих в сфере предоставления полиграфических услуг. Что в свою очередь вызвало в последние два года снижение цен на них. В данных условиях многие компании поставили своей целью максимально снизить накладные расходы (в частности многие сервис-бюро перешли в последнее время на круглосуточную систему работы). В первую очередь это компании с устоявшимся пакетом клиентов и высоким уровнем качества услуг. В частности некоторые компании перешли на почасовую поставку. Это избавило их от неизбежных затрат на погрузочно-разгрузочные и складские работы. По их оценкам это позволило им сэкономить около 4 % от оборота. При переходе на почасовой режим основной проблемой встает четкость соблюдения сроков. Оптимальным решением является автоматизация процессов. Многие крупные компании пытались адаптировать системы разработанные для других отраслей, но это оказалось не оптимальным. Результатом этого является разработка собственных систем контроля и мониторинга ориентированных на специфику данного предприятия. Например, сейчас компания Алмаз-Пресс разрабатывает автоматизированную систему, используя для этого FileMaker Pro, платформонезависимую СУБД. Стоимость подобных разработок слишком велика для малых и средних компаний. Вариантов готовых комплексных систем в России не представлено. Существуют западные системы CRS не адаптированные для России. Данные системы отличаются проработанностью и крайне высокой стоимостью использования, например использование (аренда) одного рабочего места в системе представления данных Agfa Delano составляет около 7000 Dm. Подобные затраты вполне сопоставимы с затратами на разработку собственной системы.

Помочь в сокращении временных затрат может более интенсивное использование сети Internet. Основным фактором ограничивающим его использование в полиграфии является высокая стоимость траффика: при средней цене 30 дол за гигабайт и среднем объеме 50 мб за А4 представляется нецелесообразным интенсивно использовать данную технологию для файлов большого объема. Обычно по сети Internet пересылаются исправления, небольшие работы, штампы.

Именно из-за удаленности зачастую на малоформатных работах предпочтение отдается ближайшим типографиям. В накладные расходы добавляется содержание курьеров, время на выполнение работ увеличивается. Не говоря о том, что при поступлении работ в типографию вначале в производственном отделе заполняется технологическая карта заказа, проходит полное оформление и только потом данные и файлы попадают в производство. Таким образом постоянно борясь за дополнительное время на выполнение работы мы отсекаем его на организационные и процедурные этапы.

Кроме того, формируя профессиональный рынок, стандартизируя передаваемые технические данные, можно не только сэкономить время, но и сократить процент брака и ошибок при выполнении работ.

Шагом вперед было бы формирование Intranet сети включающей в себя типографии, сервис-бюро, агентства, фотобанки и студии. Стандартизация технологической документации упростит процедуру открытия заказа. Доступ к прогнозируемым работам упрощает планирование производства и загрузки мощностей. При этом предполагаемая сеть позволяет, используя оптоволоконные линии связи, достигнуть скорости 100 Мб, а это в свою очередь позволяет осуществлять распределенную допечатную подготовку полиграфического производства. Помимо этого подобная опорная сеть может осуществить разработку модульной системы осуществляющей автоматизацию систем управления и планирования.

При формировании подобной сети встает вопрос о мониторинге распределения работ. При этом необходимо учитывать, что распределены могут быть не только работы целиком, но и отдельные технологические операции.

Это представляет собой в условиях стоимостных и временных ограничений проблему — проблему эффективного взаимодействия субъектов рынка полиграфических услуг.

Известные подходы и технологии решения проблемы базируются в основном на методах информационного моделирования — создания баз и банков данных. Эффективность этих методов ограничена информационными объемами и временными затратами на поиск рациональных вариантов реализации полиграфических заказов.

Актуальным является поиск и применение иных подходов к моделированию рынка полиграфических услуг, разработка новых формальных моделей, которые обеспечат более эффективное решение проблемы взаимодействия субъектов рынка как на сегодня, так и для ближайшего будущего.

В настоящее время приобретают популярность методы ситуационного управления. Идея ситуационных центров возникла достаточно давно. Они использовались для предоставления информации в командных пунктах вооруженных сил, центрах управления полетами авиации и космических аппаратов, центрах контроля за сверхсложными и опасными объектами такими, как атомные электростанции и др. Развитие современных технологий сейчас достигло такого уровня, что появилась возможность использования таких центров для менее глобальных систем, с меньшими затратами.

В диссертации на основе сравнительного анализа, оценки различных методов моделирования сложных систем выдвигается и обосновывается идея применения метода ситуационного моделирования для описания взаимодействия субъектов рынка полиграфических услуг.

Конкретной целью диссертационной работы является разработка системы ситуационной обработки информации рынка полиграфических услуг, предназначенной для мониторинга ситуаций на рынке полиграфических услуг и/или внутри его субъектов (различных организаций), а также для автоматизации принятия корпоративных решений.

Для реализации цели диссертационной работы необходимо последовательно решить следующие задачи:

Задача 1. Исследование различных методов и подходов, используемых для ситуационного моделирования и систем ситуационного отображения информации. Анализ и классификация существующих разработок и моделей представления знаний и визуальной информации.

Задача 2. Исследование структуры рынка полиграфических услуг, формализация задачи и создание ситуационной модели системы ситуационного обработки информации. В рамках этой задачи необходимо определить составные элементы предметной области и взаимосвязи между ними. Необходимо составить непротиворечивые классы ситуаций, функций и правил для адекватного принятия решений. Особое внимание необходимо уделить исследованию микроситуаций.

Задача 3. Разработка ситуационного языка и выбор способа отображения информации. Предлагается использовать язык предикатной логики первого порядка с использованием ситуационного подхода для представления знаний. В качестве основного способа представления ситуационной информации предполагается использовать графо-вербальный интерфейса.

Задача 4. Исследование эффективности ситуационного моделирования и ситуационного подхода. Оценивается размерность системы, временные ресурсы на поиск, изменение элементов ситуационной модели.

Задача 5. Разработка модульного программного комплекса для принятия корпоративных решений фирм класса business to business на примере персонального ситуационного центра для полиграфической отрасли.

В рамках этой задачи необходимо: реализовать систему для отображения информации о состоянии полиграфического рынка или ситуаций внутри корпорации. обеспечить возможность осуществлять запросы, динамически изменяя значения параметров в различных срезах. реализовать возможность моделирования ситуаций и принятия решений руководителями.

В первой главе диссертации решаются первая задача, проводится обзор существующих систем ситуационной обработки информации, классификация и структура ситуационных центров. Осуществляется формализованная постановка задачи диссертационной работы.

Во второй главе диссертации решается вторая и частично третья задача. Подробно рассматривается взаимодействие компонент отрасли полиграфических услуг. Определяются необходимые срезы и характер их влияния на информационную модель в целом и взаимодействие между собой в частности.

В третьей главе диссертации решается четвертая задача. Приводится описание синтаксиса ситуационного языка. Исследуется эффективность алгоритмов языка запросов и механизмов отображения информации.

В четвертой главе диссертации решается пятая задача. Приводится описание программного комплекса ситуационной системы обработки информации. Описывается структура базы данных, программный комплекс ситуационной поддержки руководителя (ССПР) и оператора (ССПО).

В заключении формулируются основные выводы, полученные в работе.

Научная новизна. В диссертации разработаны и выносятся на защиту: применение теории ситуационного моделирования в области полиграфии. ситуационная модель рынка полиграфических услуг и ее формализованное описание на основе логики предикатов первого порядка с использованием ситуативных расширений; 8 ситуационный язык, предназначенный для работы с ситуационной моделью.

Практическая ценность. Практическая ценность работы состоит: в использовании разработанных в диссертации ситуационной модели рынка полиграфических услуг (конкретного состава объектов, микро- и макроситуаций), языка запросов ситуационной модели и программного комплекса интегрированной системы ситуационного моделирования при создании «Комплекса программного и математического обеспечения системы отображения редакции журнала» в двух организациях; в возможности более широкого использования разработанных в рамках диссертации программных средств для автоматизации работ организаций (подразделений), обеспечивающих реализацию полного цикла работ по полиграфическим услугам независимо от производственных мощностей.

Апробация и публикации. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры Информационные технологии МГУП и заседаниях комиссий по аттестации аспирантов в 20002002 гг.

Материалы и основные положения диссертационного исследования опубликованы в 4-х печатных работах и 2-х отчетах по НИР.

Выводы.

1. В четвертой главе представлен программный комплекс ССОИ рынка полиграфических услуг. Комплекс состоит из системы ситуационной поддержки руководителя (ССПР) и системы ситуационной поддержки оператора (ССПО), взаимодействующих через общую ситуационную модель.

2. В первой части главы описывается архитектура системы. Она содержит базу знаний для представления информации о микро и макроситуациях, о правилах их изменения, и базу данных, описывающую объекты ситуационной модели и связи между ними.

3. Выделяются четыре класса элементов системы: переменные, объекты, микроситуации и макроситуации. Среди объектов выделяются следующие группы: субъекты и организации (7 типов), специальные объекты (3 типа) и информационные объекты (более 20 типов).

4. ССПР имеет следующие возможности: отображать ситуационную-модель на различных уровнях детальности (в разных срезах), изменять статусы и приоритеты объектов, оперативно определять ситуации (макроситуации), осуществлять ситуационное моделирование.

5. ССПО имеет следующие возможности: осуществлять многокритериальный поиск оптимальных и хороших вариантов реализации заказов, структурировано отображать ситуации в области полиграфии, отображать информацию различными способами, создавать отчеты по ситуациям, формировать возможные варианты решения при динамическом изменении условий запроса, выявлять оценки и статистические показатели, оценивать варианты решений.

6. Особо отмечается эффективность использования различных способов отображения информации. Преимущество отдается инструменту, формирующему абстрактную карту, которая позволяет эффективно отображать большие выборки.

110

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Научные и практические результаты, полученные в рамках диссертационных исследований и разработок состоят в следующем:

1. В результате анализа предметной области были выделены системы ситуационной обработки информации, определена типовая структура ситуационного центра и наиболее подходящие языки представления знаний.

2. В качестве математического аппарата для описания ситуационной модели выбрана логика предикатов первого порядка с использованием ситуативных расширений.

3. Осуществлено формализованное описание ситуационной модели рынка полиграфических услуг. Модель имеет 6 срезов, 12 классов основных и 8 классов информационных объектов. Для каждого объекта определено пространство допустимых микроситуаций. Общее количество типовых элементов модели составляет 230 элементов.

4. Спроектирован ситуационный язык, предназначенный для работы с ситуационной моделью, который включает 6 основных операторов и 73 ключевых слова. Язык имеет возможность работы с вложенными объектами и их группами.

5. Произведена оценка эффективности ситуационного подхода для обработки информации на основе ситуационного языка. Временная сложность алгоритмов выполнения наиболее трудоемких операций имеет логарифмическую зависимость.

6. Разработан макет программного комплекса ССОИ рынка полиграфических услуг. Комплекс состоит из системы ситуационной поддержки руководителя и системы ситуационной поддержки оператора, взаимодействующих через общую ситуационную модель.

7. Разработанные модели, язык запросов и программный комплекс внедрен для эксплуатации в редакциях журнала «Эпидемиология и

Ill

Вакцинопрофилактика» (издатель ООО «АНТОРИУМ») и «ХХХХХХХХ» (издатель ООО <<НЬЮС-СТАЙЛ). Его использование позволяет снизить затраты на поиск нужной информации в среднем в 2,7 раза. При этом значительно увеличивается количество анализируемых вариантов и надежность принимаемых решений. Создание полномасштабной системы позволи т увеличить все показатели в 8-10 раз.

8. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры Информационные технологии МГУП и заседаниях комиссий по аттестации аспирантов в 2000-2002 гг., опубликованы в 4 х печатных работах и 2-х отчетах по НИР.

1. Аджиев В., «MineSet визуальный инструмент аналитика», «Открытые системы», 3(23), 1997.

2. Ахо.А.В, Хопкрофт Д., Ульман Д.Д. Структуры и алгоритмы, М.: "Вильяме", 2000, 384 с.

3. Белоногов Г.Г., Кузнецов Б.А. Языковые средства автоматизированных информационных систем. М.: Наука, 1983. - 288 с.

4. Волковский В.И. Проблемы безопасности в области телекоммуникаций и информационных технологий.// "Мир ПК", #05/2000

5. Вольфегаген В.Э. Исчисление фреймов и конверсия // Проек-тирование интеллектуальных систем. - М.: Атомиздат, 1980. - С.11-16.

6. Гасов В.М., Коротаев А.И., Сенькин С.И. Отображение информации. -М: Высшая школа, 1990. 111 с.

7. Герман О.В. Введение в теорию экспертных систем и обработку знаний, Мн.: ДизайнПРО, 1995. 255 с.

8. Девятков В.В. Системы искусственного интеллекта. М.: Изд-во МГТУ им.Баумана, 2001 — 352 с.

9. Ершов Ю.Л., Палютин Е.А. Математическая логика. М.: Наука, 1979. -318 с.

10. Ефимов Е.И. Решатели интеллектуальных задач. М.: Наука, 1982. - 238 с.

11. Ефимов М.В. Автоматизированное управление полиграфическим производством. М.: Изд-во МГУП "Мир Книги", 1998. - 416 е.: ил.

12. Зегет В. Элементарная логика. М.: Высшая школа, 1985. -256 с.

13. Зырянов Михаил. "Почти как у президента, только на ноутбуке", COMPUTERWORLD РОССИЯ #06/99

14. Зырянов Михаил. «Галактическая» ситуационная комната", Computerworld Россия #43/99

15. Ивлев Ю.В. Содержательная семантика модальной логики. -М.: Изд-во Московского университета, 1985. 170 с.

16. Искусственный интеллект. Кн. 2: Модели и методы. Под ред. Поспелова Д.А., М., Радио и связь, 1990, 304 с.

17. Кандрашина Е.Ю., Литвинцева JI.B., Поспелов В.А. Представление знаний о времени и пространстве в интеллектуальных системах.- М.: Наука, 1989. 328 с.

18. Каптерев А.И. Разработка механизмов ситуационного управления про-фессио-нализацией как аспект деятельности системы обновлениясоциальной практики

19. Клыков Ю.И. Семиотические основы ситуационного управления.- М.: МИФИ, 1974. 220 с.

20. Клыков Ю.И. Ситуационное управление большими системами. М.: Энергия, 1974. 213 с.

21. Клыков Ю.И., Горьков JI.H. Банки данных для принятия решений. М.: Сов. радио, 1980. - 155 с.

22. Кнут.Д. Искусство программирования для ЭВМ. т.З. Сортировка и поиск.

23. Комплекс программного и математического обеспечения системы отображения коллективного пользования объекта 14П04 КПМО СОКП. Кн. 7: Отчет о НИР "КПМО СОКП" / РНИИ КП; Рук. Ю.Н. Филиппович. - N ГР 07256; Инв. N к8532.- М., 1991. - 312 с.

24. Макет интегрированной системы ситуационного моделирования: Отчет по НИР Х-21-2002 /МГУП; Рук. Ю.Н.Филиппович,—М., 2002.

25. Марр Д. Зрение. Информационный подход к изучению представления и обработки зрительных образов. М.: Радио и связь, 1987. - 417 с.

26. Маслов Ю.С. Теория дедуктивных систем и ее применения. -М.: Радио и связь, 1986. 136 с.

27. Методы обучения для семиотической системы поддержки принятия решений. A.n. Еремеев, п.в. Шутова. WWW.Citoforum.ru

28. Минский М. Структура для представления знаний // Психология машинного зрения. М.: Мир, 1978. - С. 249-355.

29. Минский М. Фреймы для представления знаний. М.: Энергия, 1979. -151 с.

30. Назаретов В.М., Ким Д.П. Робототехнические и гибкие автоматизированные производства. Техническая имитация интеллекта. М.:Высшая школа, 1986. - 144 с.

31. Нариньяни A.C. Неопределенность в системе представления и обработки знаний. // Техническая кибернетика. 1986. - N 5. -С. 3-28.

32. Нейлор К. Как построить свою экспертную систему, М.: Энергоатомиз-дат, 1991.-286 с.

33. Орловский С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. М.: Наука, 1981. - 208 с.

34. Осуга С. Обработка знаний. М.: Мир, 1989. - 293 с.

35. Отображение информации в центре управления космическими полетами / A.B. Милиции, В.К. Самсонов, В.А. Ходак, И. Литвак М.: Радио и связь, 1982. - 190 с.

36. Передача информации и печать. Учебник, М.: МГУП "Мир книги", 1998. 448 с.

37. Перспективы развития вычислительной техники. Интеллектуализация ЭВМ / Е.С. Кузин, А.И. Ройтман, И.Б. Фоминых И.Б., Хахалин Т.К. М.: Высшая школа, 1989. - 159 с.

38. Погодин М.В. Ситуационное управление. Сайт региональных хозяйственных связей

39. Полифункциональные системы отображения информации коллективного пользования. Концепция построения, архитектура, макетирование : Отчето НИР "Экран"/ Калужский филиал НПО им. Лавочкина; Рук. Ю.Н. Филиппович.- N ГР Т34588; Инв. N 50876 М., 1992. - 425 с.

40. Попов Э.В. Общение с ЭВМ на естественном языке. М.: Наука, 1982. -315 с.

41. Попов Э.В., Фридман Г.Р. Алгоритмические основы интеллектуальных роботов и искусственного интеллекта. М.: Наука, 1976. -456 с.

42. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: теория и практика.- М.: Наука, 1986. 288 с.

43. Приобретение знаний / С. Осуга, Ю. Саэки, X. Судзуки и др.- М.: Мир, 1990. 304 с.

44. Самарин Ю.Н., Сапошников Н.П., Синяк М.А. Допечатное оборудование, М.: МГУП, 2000. 208 с.

45. Сейфулин А.И. Модель системы ситуационного отображения информации рынка полиграфических услуг // Материалы 42-ой научно-технической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов МГУП. — М.: Изд-во МГУП, 2002. — С.30-31.

46. Сейфулин А.И. Ситуационная модель рынка полиграфических услуг// Интеллектуальные технологии и системы. Сборник статей аспирантов и студентов. Выпуск 5. Ред. Ю.Н.Филиппович. — М.: Изд-во МГУП, 2002. — (в издательстве).

47. Сейфулин А.И., Филиппович А.Ю. Ситуационное управление в полиграфии // Проблемы построения и эксплуатации систем обработки информации и управления. Сборник статей. Вып.4. Ред. Черненький В.М. — М.: Изд-во ООО «Эликс+», 2002. — С. 146-151.

48. Сейфулин А.И., Филиппович А.Ю., Саушкин A.B. Макет программного комплекса полиграфического ситуационного центра. // Известия вузов. Полиграфия и издательское дело. № 3 — М.: Изд-во МГУП, 2002. — (в издательстве).

49. Ситуационное управление как основа устойчивого развития государства В.ГОРШЕНИН, академик АТН РФ, http://ww.nasledie.ru/oboz/N5-6 97/56 02.HTM

50. Ситуационные СППР муниципального управления. Фридман А.Я., Олейник А.Г., Матвеев П.И., Институт информатики КНЦ РАМ, г. Апатиты, доклад МГИС'99.

51. Советский Энциклопедический Словарь. М.: Советская Энциклопедия, 1980.- 1600 е.: ил.

52. Соломатин Н.М. Информационные семантические системы. М.:Высшая школа, 1989. 127 с.

53. Соломонов J1.A., Филиппович Ю.Н., Шульгин B.JI. Персональные автоматизированные информационные системы и дисплейные комплексы. М: Высш. ж., 1990. - 143 с.

54. Стадии задачи управления. Яковенко О.Ю.

55. Такеути Г. Теория доказательств. М.: Мир, 1978.- 412 с.

56. Тимофеев A.B. Роботы и искусственный интеллект.- М.: Наука, 1978. -192 с.

57. Уинстон П. Искусственный интеллект. М.: Мир, 1980. -520 с.

58. Уотерман Д. Руководство по экспертным системам, М.: Мир, 1989. 388 с.

59. Филиппович Ю.Н., Исаев И.А. INTELMAP инструментальная система управления картографическими видеомоделями. Руководство пользователя. -М.: НПП "Фрегат", 1991. - 38 с.

60. Филиппович Ю.Н., Исаев И.А. Инструментальная среда для создания мультимедиа-ориентированных систем MULTIMAP. Краткое описание. -М.: НПП "Фрегат", 1992. - 16 с.

61. Хант Э. Искусственный интеллект. М.: Мир, 1978. - 558 с.

62. Шенк Р. Обработка концептуальной информации. М.:Энергия, 1980, 360 с.

63. Шишов В.В. (Гильдия "Русь торговая"), Ламанов С.В. (Компания "Про-грессор"). Ситуационный центр описание классов. Сайт региональных хозяйственных связей

64. Экран коллективного пользования / Л.И. Вагин, Е.А. Волкова, и др. // Информатика. "СОИ". 1991. - N 2. - С. 23-25.

65. Brown D.C. Kwasny S.C. Chandrasekaran В. An experimental graphics system with natural language input. // Comput & Graphics. -1979. N 4. - P. 13-22.

66. Crimes J., Potel M. What is multimedia? // IEEE Comput. Graph. And Appl. 1991. -N 1. -P. 49-52.

67. Habel C. Referential nets with atributes // COLING 82. Proceding jf the 9th international conference on computional linguistics. Amsterdam - N J. - Oxford, 1982.-P. 101-106.

68. Machlis S. Enter the world of "virtual reality" // Des.News. 1991. - No 2. -P. 25-26.

69. PC Week/RE 99/04, Елена Монахова. Идея ситуационных центров овладевает массами

70. Preston М.Е., Raymond Е., Tyrer J.R. The use of holography in computertbaided engineering. // 4 Int. Conf. Comput. Aided Prog. Eng. - London, 1988. 1. P. 371-376.

71. Shandie J. Are multimedia PCs around the corner? // Electro-nics. 1989. - N 5.-P. 42-43.

72. Stuart C. Get Realistic // Mac Word. -1990.-N6.-C.17.

73. Vollmuth J. Shine neue Wirklichkeit // CHIP. 1991. - N 4.- S. 18-22.

74. WWW.Motorola. Системы мобильной связи.-1. Все клиенты>гШ.