автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Средства мотивационно-целевого и причинно-следственного сопровождения процесса принятия проектных решений

На правах рукописи

КАРПУШИН АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

г

Средства мотивационно-целевого и причинно-следственного сопровождения процесса принятия проектных решений

Специальность: 05.13.12 -«Системы автоматизации проектирования» (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ульяновск, 2005

Работа выполнена на кафедре «Вычислительная техника» Ульяновского Государственного Технического Университета

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор СОСНИН Пётр Иванович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор КУМУНЖИЕВ Константин Васильевич;

кандидат технических наук, профессор ПОХИЛЬКО Александр Фёдорович

Ведущая организация:

ФГУП НПО «Марс»

Защита состоится 7 декабря 2005 г. в 12:00 на заседании диссертационного Совета Д212.277.01 при Ульяновском государственном техническом университете в 211 ауд.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, д32. УлГТУ, ученому секретарю совета Д212.277.01.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ульяновского государственного технического университета.

Автореферат разослан 3 ноября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

М.К.Казаков

tes-ч И36Ы1г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Результативность и многие другие важные характеристики процесса проектирования, в том числе и в актах принятия проектных решений (ППР), существенным образом зависят от того, насколько полно и последовательно используется причинно-следственный потенциал всего того, что вовлечено в работу.

Причинно-следственный потенциал проектной деятельности (ПД) является сложноструктурированным образованием, включающим ряд причинно-следственных факторов деятельности, в том числе факторы мотивации и целеполагания. Конструктивный учёт и использование этих факторов позволяет добиться ряда полезных эффектов, направленных на совершенствование процессов проектирования. Однако, зачастую, в реальной практике проектных работ и их регламенте часть факторов игнорируется. Исследование современных инструментальных средств, технологий и методов концептуального проектирования автоматизированных систем (АС) показало, что на практике они в достаточной мере обеспечивают конструктивный учёт условий и постусловий при помощи средств ресурсного планирования, а также средств задания требований и контроля за количественно оцениваемыми характеристиками систем. Кроме того, широко используются средства, обеспечивающие работу с различными нормативами процесса проектирования, такими как стандарты IDEF, UML, ISO.

Определённый опыт накоплен в области конструктивного учёта целеполагания, в частности - подход к управлению проектированием при помощи деревьев целей, представление целей в постусловной части продукции и т.д. Однако в существующих подходах цели (как инструменты оперативного контроля за ходом проекта) часто не связываются ни с эффектами, которые намечено достичь в проектировании, ни с проектными спецификациями, обеспечивающими достижение этих целей.

К сожалению, конструктивный учёт и использование мотивации в автоматизированном проектировании практически не проводится, хотя работу с данным феноменом вполне можно включить в практику ПД, и одним из направлений использования мотивации может являться перевод в разряд мотивов нацеленности проектировщиков на достижение важных качественных характеристик. В автоматизированном проектировании эффективность и другие характеристики принято оценивать при помощи количественных показателей процесса и/или объекта проектирования в сопоставлении с прототипами, а в тех случаях, когда спецификации имеют качественный характер, они обычно декларируются без оценивания и аргументации. В то же время именно качественные характеристики в виде эффектов для пользователей ожидаемых от решения задачи проектирования стоят в основе проекта. Перевод таких характеристик в разряд мотивов, их представление в проекте в конструктивных формах, а также использование в ПД, позволит внести положительный вклад, как в сам процесс проектирования, так и в задачи управления им.

В истории психологии феномен мотивации широко исследовался, в частности, в работах Х.Хекхаузена, А.Маслоу, Д.Аткинсона, Л.Фестингера, Л.С.Выготского, Н.Н.Ланге, А.Ф.Лазурскм'о, A.ILJj^j^^^^aorex других. В работе предлагается подход, решающи задана конструктивного

учета и использования мотивации с позиций целевой теории мотивации Э Локе.

Другим важным аспектом совершенствования процессов ППР является учёт и использование в них причинно-следственных закономерностей и причин различных уровней в роли факторов. Конструктивный учёт и использование таких феноменов, как мотивация и целеполагание, позволяет организовать оценивание альтернатив в задачах ППР по субъективным критериям эффективности с точки зрения их значимости для пользователя, а конструктивная работа с логикой причинно-следственных закономерностей позволяет использовать специфические средства аргументации и организовать управление процессами ППР. Базовым средством решения задачи организации конструктивного учёта и использования причинно-следственного потенциала является инструментально-технологическая поддержка рассуждений различных типов

Исследования в области объектно-ориентированного анализа и проектирования (ООАП) программных и автоматизированных систем связаны с работами таких зарубежных и отечественных учёных, как Г.Буч, И.Якобсон, Д.Рамбо, Э.Йорден, У.Ройс, Ф.Крачтен, П.Кролл, А.Кокбёрн, В.А.Семёнов, Н.Н.Мансуров, С.В.Морозов, О.А.Тарлапан, А.М.Вендров и др. Наиболее известной и широко применяемой для концептуального проектирования программных систем реализацией данного подхода является Rational Unified Process (RUP). Однако данная технология, равно как и другие родственные технологии, не содержит в своём составе средств моделирования рассуждений, в том числе связанных с мотивацией и целеполаганием, в то время как конструктивный учёт этих элементов ПД и других причинно-следственных факторов позволяет повысить эффективность действий проектировщиков, а также обоснованность и качество принимаемых проектных решений на ранних стадиях проектирования (в особенности при работе с требованиями). В результате сокращаются затраты и сроки проектирования, а также снижаются риски, связанные с успешностью завершения проекта.

IIa основании вышесказанного можно утверждать, что исследование и разработка системы методов и средств конструктивного учёта и использования причинно-следственного потенциала ПД (в том числе связанного с мотивацией и целеполаганием"). направленных на совершенствование процессов ППР при концептуальном проектировании АС в корпоративных средах, является в настоящее время актуальной задачей-

Целью работы является разработка системы методов и средств, обслуживающих конструктивное включение в процессы автоматизированного проектирования причинно-следственных закономерностей, а также потепциалов мотиваций и целеполагания, обеспечивающих повышение рациональности действий проектировщиков в корпоративных средах за счёт включения в процесс проектирования дополнительных управляющих воздействий и дополнительных средств выбора.

В соответствии с поставленной целью в работе формулируются и решаются следующие задачи исследований:

1. исследование и разработка системы мотивационно-целевых и причинно-следственных моделей проектов, исполняемых в вопросно-ответных корпоративных средах автоматизированного проектирования;

2. разработка системы правил и рекомендаций для конструктивного учёта в

процессах принятия проектных решений феноменов мотивации и целеполагания;

3. разработка инструментария мотивационно-целевого и причинно-следственного моделирования в задачах управления и ППР в корпоративных средах автоматизированного проектирования.

Областью исследований диссертационной работы являются методы и средства ООАП, обеспечивающие конструктивное использование причинно-следственного потенциала ПД при разработке АС, нацеленное на формализацию проектных задач.

Объект исследований диссертационной работы составляют методы и средства решения задач управления и документирования в процессах ППР в корпоративных средах автоматизированного проектирования.

Специфику направления исследований диссертационной работы определяет рациональное использование в оперативной ПД объективных и субъективных факторов, в том числе связанных с мотивациями, которые позитивно воздействуют на характеристики активности и целеустремлённости проектировщиков.

Предмет исследований диссертационной работы составляет разработка комплекса мотивационно-целевых и причинно-следственных моделей состояния проекта, а также методик их использования в ППР и формировании базы опыта проектной организации.

Методы исследований основаны на использовании положений и методов содержательно-эволюционного подхода к интеллектуальной деятельности в человеко-компьютерных средах, целевой теории мотивации, теории принятия решений, теории множеств, теории графов, теории автоматизированного проектирования, методологии объектно-ориентированного анализа, проектирования и программирования, методологии управления проектами.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием достоверных знаний, методов и средств из теории множеств и теории графов, из прикладной информатики, программной инженерии, логики, целевой теории мотивации. Практический вклад в достоверность обеспечивается использованием разработанных средств в ПД, что подтверждается актом о внедрении.

На научную новизну претендуют:

1) Система мотивационно-целевых и причинно-следственных моделей проектов, сущность которой определяет система вопросно-ответных отношений между мотивами, целями и спецификациями процесса и результата автоматизированного проектирования. Использование таких моделей позволяет повысить эффективность управления ходом автоматизированного проектирования за счёт организации контроля за рациональностью принимаемых проектных решений; повысить качество принимаемых проектных решений за счёт обеспечения возможности выбора из альтернатив по критериям субъективной эффективности; облегчить понимание задачи и повысить доверие к результату решения за счёт явного представления структуры причинно-следственных закономерностей задачи; а также рационально организовать полученные результаты проектирования в форме специфических единиц опыта, что облегчает использование этих результатов в дальнейшем проектировании.

2) Система продукций, регламентирующая правила и методики работы с мотивационно-целевыми и причинно-следственными моделями в

автоматизированном проектировании. В основе системы правил лежат вопросно-ответное представление типовых проектных решений и вопросно-ответный анализ ситуаций процесса проектирования, а представления методик согласованы с требованиями технологии ООАП Rational Unified Process.

Практическую ценность работы составляют:

1) Разработанная подсистема мотиваиионно-иелевого и причинно-следственного моделирования для QA-npoueccopa NetWIOA. обеспечивающая: а) регистрацию в QA-протоколе мотивов, целей, спецификаций, б) оперативное формирование мотивационно-целевых и причинно-следственных моделей состояния проекта, в) использование моделей в процессах ППР и в формировании базы опыта проектной организации.

2) Разработанная подсистема автоматизированного поиска в опыте для ОА-процессора NetWIOA. позволяющая осуществлять поиск единиц опыта различного типа в вопросно-ответной базе опыта проектной организации, как по их тексту, так и по сходным мотивам и целям.

3) Разработанный комплекс методик мотиваиионно-иелевого и причинно-следственного сопровождения ППР в автоматизированном проектировании с использованием QA-npoueccopa NetWIOA.

4) Разработанная библиотека типовых мотивов и иелей проектирования АС.

Реализация и внедрение результатов работы. Разработанные программные

средства и комплекс методик их использования в составе QA-процессора NetWIQA внедрены в проектную деятельность ФГУП НПО «Марс».

На защиту выносится:

1) Формальное представление и механизмы анализа мотивационно-целевых и причинно-следственных составляющих рассуждений, которые конструктивно используются в группе проектировщиков в процессе проектирования, в частности в процессах ППР.

2) Система алгоритмических решений, обеспечивающая: а) регистрацию мотивов, целей и спецификаций процесса проектирования и его результатов; б) построение и анализ мотивационно-целевых моделей и моделей «деятельностных рефлексов»; в) формирование библиотек мотивов, целей и типовых проектных решений.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: международных конференциях «Interactive Systems: The Problems of Human-Computer Interaction» (IS-2003, IS-2005), г. Ульяновск, 2003,2005; международных конференциях «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке и технике» (КЛИН-2004, КЛИН-2005), г. Ульяновск, 2004,2005; девятой национальной конференции по искусственному интеллекту с международным участием (КИИ-2004), г. Тверь, 2004; ежегодных внутривузовских конференциях профессорско-преподавательского состава, г. Ульяновск, 2003,2004.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав с выводами, заключения, библиографического списка использованной литературы (161 наименование), изложенных на 199 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 51 рисунок и 8 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, дана её общая характеристика, а также приведён краткий обзор содержания диссертации по главам.

В первой главе рассматриваются вопросы, представляющие основы решения задач исследований по разработке подхода к конструктивному учёту причинно-следственного потенциала элементов ПД.

В начале главы рассматриваются вопросы ООАП АС. При этом в первую очередь определяется понятие «автоматизированная система» в соответствии с ГОСТ 34.003-90 и РД 50-680-88, определяются 2 направления деятельности, связанные с проектированием АС, указываются стадии проектирования и создания АС в соответствии с ГОСТ 34.601-90, а также определяется понятие «жизненного цикла» (ЖЦ) АС и указываются стандарты, его регламентирующие. Указываются 3 основных модели, выражающие последовательность этапов ЖЦ АС, и среди них, как наиболее перспективная и часто применяемая в настоящее время, выделяется модель, наибольшее внимание при которой уделяется начальным этапам проектирования АС - концептуальному проектированию.

Затем рассматриваются методологии анализа и проектирования АС, а также выделяется наиболее известная реализация методологии ООАП, претендующая на роль мирового корпоративного стандарта - Rational Unified Process (RUP). Отмечается, что эта технология предложена корпорацией Rational Software, ныне входящей в состав IBM, на основе анализа деятельности наиболее успешных компаний в области производства программного обеспечения (ПО). RUP представляет собой структурированную базу знаний, формализующую технологический процесс разработки АС. Описывается эволюционно-инкрементная модель ЖЦ RUP, являющаяся развитием спиральной модели Боэма, а также архитектура процесса разработки в рамках RUP.

Далее рассматриваются вопросы принятия решений в проектировании АС. В первую очередь определяются основные понятия, такие как «принятие решений», «лицо, принимающее решения», «альтернатива», указываются основные способы организации процесса ППР при проектировании АС. В числе важных факторов повышения рациональности ПД и качества проектов отмечается организация эффективного управления процессом ППР в виде обоснованного планирования работ, а также обеспечение максимально полного документирования не только артефактов проектирования, но и процессов ППР. Отмечается редкое использование математических расчётов в процессах ППР при проектировании АС, несмотря на существование большого набора метрик качества проектов систем. В связи с тем, что проектировщики при ППР часто руководствуются субъективными соображениями, отмечается существенная роль в ПД мотивации проектировщиков и проектных групп, а также связанной с ней системы целеполаганий проекта. Указывается, что эти элементы являются важными факторами при работе с требованиями и управлении проектированием АС.

Мотивация проектной группы рассматривается как сложноструктурированное образование, состоящее из связной совокупности мотивов. Мотивы понимаются как отношения субъекта (в данном случае - проектной группы) с окружающим миром, которые управляют его деятельностью, нацеливая на достижение

определённого положительного эффекта для себя или же для других субъектов.

Система целеполаганий представляется набором поставленных в проекте целей, под которыми понимаются конкретные конечные состояния или искомые результаты, которых хотела бы добиться организация или индивид. При этом считается, что мотивы имеют качественное выражение, а цели - количественное:

- мотивы фиксируют эффекты, достигаемые созданием АС;

- цели фиксируют результаты, которых необходимо добиться для реализации

эффектов, обозначенных в мотивах.

Далее определяются понятия «причина» и «следствие», а также отмечается, что среди причинно-следственных закономерностей, управляющих ходом проектирования, помимо зависимостей между мотивами и целями, существуют причинно-следственные закономерности процесса и объекта проектирования, выражающие взаимосвязи между проектными решениями.

Отмечается, что известные методологии концептуального проектирования АС, в частности RUP, не содержат методов и средств моделирования рассуждений, в том числе средств их оперативного документирования, позволяющих проследить последовательность и основания тех или иных проектных решений, а также средств оперативного управления, учитывающих причинно-следственные закономерности. Указываются положительные эффекты для работ по управлению требованиями, изменениями и проектом, которые будут достигнуты включением в RUP средств, обеспечивающих конструктивный учёт причинности, в том числе в формах мотивации и целеполагания.

Констатируется, что дополнительный поток работ RUP «Взаимодействие с опытом», разработанный в рабочей группе на кафедре «ВТ» УлГТУ для оперативного вопросно-ответного документирования рассуждений в ПД, в начальных версиях не содержал средств для работы с мотивами, целями, а также средств причинно-следственного анализа проекта. Вследствие этого, для решения задачи организации мотивационно-целевого и причинно-следственного сопровождения процесса ППР, отмечается необходимость включения в указанный поток работ системы дополнительных действий и артефактов, учитывающих причинно-следственные составляющие ПД, в том числе мотивацию и целеполагание. Также отмечается необходимость включения в число артефактов специфических моделей, которые будут использоваться задачах ППР, анализа и документирования проектных решений, а также в задачах управления.

Далее описывается базис решения задачи конструктивного учёта причинно-следственного потенциала элементов ПД в процессах формирования и принятия проектных решений в виде аналитического обзора.

Сначала рассматриваются варианты постановки задачи принятия решений. После этого, поскольку работа в конечном итоге направлена на создание средств автоматизации проектирования, рассматривается типология таких инструментальных средств с указанием предоставляемых пользователям возможностей по автоматизации проектных процедур и примеров конкретных систем. В обзоре рассматриваются следующие типы САПР: 1) CAD-системы, 2) CAE-системы, 3) САМ-системы, 4) CASE-системы, 5) системы PDM, 6) системы поддержки принятия решений (СППР), 7) PLM/CALS-системы. Делается вывод о том, что практическая программная реализация идей диссертационной работы

относится к числу САвЕ-систем, а также наибольший интерес представляют СППР и РТЖ/РЬМ/САЬ8-системы, Из них заимствуются принципы ведения единого хранилища данных, представления проектов в унифицированном виде и параллельной работы многих пользователей.

Затем рассматривается вопросно-ответный подход к автоматизации ПД. Отмечается, что одним из подходов к обеспечению максимально полного документирования процессов ППР является организация протоколирования хода проектирования. При этом протоколирование может значительно различаться по способам ведения протоколов, их структуризации и систематизации, и среди подходов к организации ведения, структуризации и систематизации протоколов выделяется вопросно-ответный подход. Отмечается, что этот подход предлагает методологию создания инвариантного относительно предметной области инструментария протоколирования, а также дальнейшего анализа протокола. Основная идея методологии заключается в том, что любые рассуждения человека или коллектива в ходе решения задач, в том числе и в процессе проектирования, могут бьггь представлены в виде цепочек вопросно-ответных пар, формируемых содержательно-эволюционно на основе пошаговой детализации. Таким образом, решение задачи проектирования представляется в виде вопросно-ответного процесса, а результатом протоколирования этого процесса является (¿А-структура, представляющая собой иерархию вопросно-ответных пар (см. рис 1).

Указывается, что вопросно-ответный подход предполагает регистрацию по определённым методикам при помощи

специализированною инструментария самими участниками ПД всех значимых вопросов, возникающих при решении проектных задач, и ответов на них. При этом формируемый С2А-протокол структурируется в соответствии с иерархией задач и подзадач разрабатываемого проекта, и систематизируется за счёт типизации вопросов и ответов, а также связывания с их элементами персонифицирующих, коммуникативных и аргументационных составляющих.

После этого рассматриваются существующие способы оценивания проектных решений при проектировании АС с точки зрения их влияния на показатели проекта. Рассматриваются метрики оценки качества, производительности и стоимости проектов (модель оценки затрат СОСОМО, размерно-ориентированные и функционально-ориентированные метрики), а также метрики сложности АС (Холстеда, Маккейба и др.) и метрики качества объектно-ориентированных проектов (Отта и Мехра, Абреу, Чидамбера и Кемерера и др.).

Далее рассматриваются элементы ПД, обладающие причинно-следственным потенциалом. Сначала рассматривается структура ПД на метауровне, т.е. с точки

<22

■ А1.1 ■01.1

А1.1.1

■ А1.2

■ А2.1 -А2.2

А2.2.1 1_

<32.2 1.1

. оп - А2.2.к

Рис. 1. Вопросно-ответная структура

зрения логики её осуществления и причинно-следственных взаимосвязей элементов (см. рис. 2).

Объект

ОЬ,(1)

Рис 2. Система проектной деятельности

В соответствии с этой структурой причинно-следственный потенциал ПД понимается как сложноструктурированное образование, включающее:

• совокупность мотиваций каждого члена группы проектировщиков и проектной группы в целом;

• совокупность факторов, обеспечивающих степень мотивации по каждой из составляющих проектных работ;

• рациональную систему целеполаганий, используемую в проекте;

• адекватный учёт причинно-следственных закономерностей процесса и объекта проектирования;

• строгое следование нормативам процесса проектирования;

• набор предусловий и постусловий, учитываемых в процессах формирования и принятия проектных решений.

Затем производится краткий обзор различных трактовок мотивации в истории философии и психологии, в результате которого отмечается, что для отражения специфики мотивации деятельности в области автоматизированного проектирования и, как следствие, для организации конструктивного учёта данного феномена в процессе ППР, лучше всего подходит понимание мотивации и её соотношения с целеполаганием с позиций целевой теории мотивации Э. Локе

После этого приводятся основные положения данной теории. При этом отмечается, что в диссертационной работе целевая теория мотивации используется для явного приписывания статусов мотивов качественным характеристикам процесса проектирования и самих проектируемых АС с нацеливанием на их улучшение. Дня последующего перевода этих элементов, совместно с другими (количественными) целями проекта, в число факторов, объективно воздействующих на мотивационную активность и её степень, используются оценки важности. Отмечается, что при помощи учёта таких оценок и интегральных показателей на их основе формируются квалификационные характеристики членов проектных групп (как в принятии конкретных проектных решений, так и в проекте в целом), В дальнейшем эти характеристики

используются в подсистеме работы с оргструктурами коллектива для формирования «портретов членов проектных групп». Такие артефакты включают рейтинговые оценки, значения которых могут использоваться для повышения заинтересованности и устремлённости членов проектного коллектива в формах поощрений социального, финансового и морального характера. '

Затем рассматриваются эффекты, которые достигаются обеспечением конструктивного учёта элементов ПД, обладающих причинно-следственным потенциалом, а также способы такого учёта в существующих методиках и технологиях автоматизированного проектирования и недостатки этих способов.

Далее рассматриваются вопросы, связанные с постановкой задач диссертационной работы. Сначала в соответствии с методикой вопросно-ответной пошаговой детализации формулируется обобщённая постановка задачи в виде 3-х предложений. Затем приводятся основные результаты анализа QA-протокола, сформированного в ходе вопросно-ответной «раскрутки» этих предложений, формируется мотивационно-целевая структура исследований диссертационной работы, формулируется цель и задачи исследований диссертационной работы.

Во второй главе разрабатывается подход к конструктивному учёту причинно-следственного потенциала элементов ПД в процессах формирования и принягия проектных решений. В начале система причинно-следственных закономерностей (ПСЗ), оказывающих воздействие на ПД, классифицируется на 3 группы: 1) ПСЗ метазадачного уровня, 2) ПСЗ процесса проектирования, 3) ПСЗ объекта проектирования. Отмечается, что основой разрабатываемого подхода является построение специфических моделей, представляющих эти ПСЗ в явном виде и обеспечивающих их анализ. При этом говорится, что ПСЗ метазадачного уровня будут изображаться при помощи мотивационно-целевой модели и модели схемы УДР. Два других вида ПСЗ находят своё выражение в QA-протоколе проекта и будут представляться графовой моделью задачной структуры проекта и сетевыми причинно-следственными моделями.

Разработка подхода начинается с частного случая ПСЗ ПД - мотивационно-целевых закономерностей, и сначала рассматриваются структуры систем мотивов, целей и спецификаций проекта с их представлением в QA-протоколе. В структуре мотивов выделяются слои, в которые входят мотивы одного источника (заказчика, системных аналитиков, разработчиков и т.д.), при этом между слоями задаются отношения подчинения. Внутри слоев выделяются иерархические уровни в зависимости от степени конкретизации эффекта, на который нацеливает мотив, т.е. имеют место отношения детализации. Для мотивов вводится обозначение: M'j.k, где i - индекс слоя, j - номер уровня, к - порядковый номер в уровне, а формально структура мотивов описывается выражением:

Motives = {m,L,H,LH(L,H),HM(H,M),Rm }, (l)

где М = {Mj | i = 1..в} - множество мотивов;

L = {Lj | i = l..m} - множество слоёв мотивов;

H = {Hj | i = l..o } - множество уровней иерархии;

LH(L, Н) = {LHj(Lj, H,<)|i = l..q, Lj e L, Hk e H, HkeII\ H'={H, | l=l..k-l}}

- множество соответствий между элементами множества L и элементами

множества Н;

НМ(Н, М) = { НМ,(Н„ Мк) I I = 1.ЛУ, Н, е Н, Мк е М, МкгМ\ М'={М, | 1=1..к-1} } - множество соответствий между элементами множества Н и элементами множества М;

Им = { М'""1) | I = 1..р } - множество ПСЗ между мотивами, при

этом каждый элемент И, - это выражение вида: Я = М"°и -* М'""' (мотив М"ии каузально имплицирует мотив М'"'"), где Мсаи" - мотив М\.х е М, а Мет" - мотив Мьу.г е М, и где а = 1..ш, Ь = 1..т, а<=Ь, и если а=Ь, то у<у; V, х, у, ъ е 14, N - множество натуральных чисел; п, ш, о, е Я, где N - множество натуральных чисел.

Различие между мотивами и целями проводится на уровне характера их оценивания, т.е. мотивы имеют качественную природу, а цели могут быть оценены количественно. Система целей проекта формируется на основе системы мотивов, и цели выстраиваются в иерархические уровни в зависимости от степени конкретизации. При этом одна и та же цель может детализировать различные цели более высокого уровня иерархии, т.е. цели, равно как и мотивы, объединяются в структуру типа «иерархическая сеть». Для целей вводится обозначение: 01^, где 1 - номер уровня, j - порядковый номер в уровне, а их структура формально описывается выражением, похожим на формальное описание структуры мотивов (отсутствуют слои).

С точки зрения (^А-протоколирования хода решения проектных задач, мотивы и цели проекта предлагается представлять в виде специфических С?А-единиц ответного типа, расширяя тем самым онтологию вопросно-ответной базы данных проекта. Отмечается, что мотивы и цели, в соотнесении с имеющимися средствами и ограничениями, определяют направление процесса ППР, который и представляет собой ход решения задачи проектирования, а значит, каждое проектное решение логично связать причинно-следственными связями с соответствующими ему целями. Для этого в типологию ОА-единиц вводится дополнительный тип ответов «спецификация», которые должны регистрироваться после актов ППР. При этом отмечается, что, поскольку рассматриваются процессы концептуального проектирования АС, то проектные решения и спецификации относятся прежде всего к работе с требованиями к проектируемой системе.

Спецификации объединяются в структуру, аналогичную структуре целей, соответственно для них вводится обозначение и формальное описание, аналогичное целям. Исходя из сказанного, обобщённая схема процесса решения задачи проектирования представляется в виде следующей логической схемы:

так как {.мотивы А)},

поскольку {цели(2) то спецификации(1). Далее, на основе этой схемы, и с учётом структуры мотивов, целей и спецификаций, предлагается модель метапредставления хода решения задачи проектирования - мотивационно-целевая структура (МЦ-структура). Она строится на основе данных ОА-протокола и является мотивационно-целевой моделью состояния проекта (пример см. на рис, 3).

Рис. 3. МЦ-структура

Формально модель описывается следующим выражением:

MOS(t) = |¡VIotives(t),Objectives(t),Specifications(t),RMO(t),Ros(t)}, (3)

где

t - момент времени, в который происходит пос троение модели; Motives(t) - структура мотивов проекта в момент времени t; Objectives(t) - структура целей проекта в момент времени t; Specifications(t) - структура спецификаций проекта в момент времени t; R °(t) = { R,(t) | i = l..p} - множество ПСЗ между мотивами и целями в момент времени t. Каждый элемент R,(t) - выражение вида: R¡(t) = M°""e(t) -» Oeffect(t), где Mc"use(t) - некоторый мотив в момент времени t, a Oeffect(t) - некоторая цель в момент времени t;

Ros(t) = {R,(t) | i = l..q } - множество ПСЗ между целями и спецификациями в момент времени t. Каждый элемент R¡(t) - выражение вида: R,(t) = 0е"""(t) -» Seífwt(t), где 0"me(t) - некоторая цель в момент времени t, a Seffcct(t) - некоторая спецификация в момент времени t; р, q е N, где N - множество натуральных чисел. После этого производится формализация ПСЗ, фиксирующихся в мотивационно-целсвой модели и составляющих систему мотивационно-целевых отношений проекта. Описание проводится в терминах логики причинности, т.е. при помощи операции каузальной импликации. Всего описано 28 видов зависимостей, в качестве примера можно привести:

К1: Некоторый мотив может каузально имплицировать другой мотив более низкого уровня иерархии или слоя. Если М°у.х и А^у.г е М, и а<Ь, или если а=Ь, то у<у, где• а, Ь - номера слоёв мотивов, V, у - номера уровней иерархии мотивов, х, ъ - номера мотивов в уровне, а, Ь, V, х, у, г в Л*, /V- множество натуральных чисел, то может выполняться ■

МЧ.х->Мьу.г (4)

Далее рассматривается вопрос применения мотивационно-целевой модели

состояния проекта в актах ППР для оценивания альтернатив с точки зрения их важности для решения поставленных задач. Для этого в модель МЦ-структуры вводятся специальные числовые атрибуты, выражающие оценки важности её элементов. Они относятся. 1) к мотивам, не имеющим причин в модели, выражая важность для субъекта эффектов, на которые нацеливают эти мотивы; 2) к связям модели, выражая важность следствия для реализации его причины.

Предлагаются 4 способа оценивания важности элементов МЦ-структурьг 1) единоличное экспертное оценивание; 2) оценивание на основе голосования в проектной группе, при этом предлагаются 3 возможных процедуры голосования; 3) групповое обсуждение; 4) оценивание на основе попарных сравнений. Далее приводятся формулы для нормирования оценок и разрабатывается система показателей, рассчитываемых на основе оценок важности. Эти показатели предлагается использовать в качестве специфических критериев для оценивания альтернагив в задачах принятия решений. Система показателей включает:

1. Важность спецификации Б' для достижения какой-либо цели О:

0В(8') = £(Г25'(8')^08(0Л)), где (5)

1=1

в, е в"1«', Б'"'" - множество следствий из Л™ = {И, (Ос,"к, в'""1) }, где 8,Як'=8(; П4' (в1) - важность спецификации в' для достижения очередной из спецификаций в,, рассчитанная по формуле:

Н5(8') = ПУ8(8„81+1),где (6)

1-1

в, и 6 множеству в* = {вк | к=1..ш}, Бк б в, где 5-» Я,-»^.. -» 8га.)-» 8', ЯЧ^; У^в,, ви-О - оценка важности каузальной связи -» 8М или в — оценка важной и связи цели О с Б,, О-» в,

2. Важность спецификации для достижения всей системы целей проекта:

П^^ЛпЧБУ^У^О^Лгде (7)

1=1 ^ н

О, е О""", Ос""с - множество причин из И05 = {И, (0м", в""") }, где в"^,; остальные обозначения соответствуют формуле показателя 1.

3. Важность спецификации 8' для реализации эффекта, обозначенного в некотором мотиве М:

Оя (в') = ^ (рн (О,) * £2°' (в1)), где (8)

ы

0¡ € о"1"', О'**' - множество следствий из Кмо = {Я, (Ми"и, О®""')}, где М™"= И;

С20' (в*) - ценность спецификации в' для достижения цели О*;

Пм(0,) - важность цели 0( для реализации мотива М, вычисляемая по формуле:

Пя(О0 = Х(поЧО)^мо(И,О|)),где (9)

ы

е О"1«', Отм - множество следствий из Нмо= {К, (Мс*"~,0"Гк,)}) где Мс,ше= М; Умо(М ,00 - оценка важности достижения цели 0¡ для реализации мотива М; П0' (00 - важность цели О' для достижения очередной из целей Оь

4. Важность спецификации Б' для реализации всей системы эффектов, на которые нацелен проект:

пм..(8,) = ¿(я^уп^^ где (10)

ы

М, б М"0", Мс"и - множество причин из 1*м0 = {Я, (Мс""ю, Ос1Гес')};

- важность спецификации в' для реализации эффекта мотива М,;

П'^ЧМ,) - важность мотива М| для субъекта, рассчитанная по формуле1

а8"ь1(М') = ^(у(М,)*ПмЧМ')),где (11)

ы

М, - очередной мотив из числа не имеющих причин в модели;

У(М,) - значимость мотива М( для субъекта проектирования;

ПМ| (М1) - значимость мотива М' для реализации очередного мотива М^

Предполагается, что при оценивании по указанным критериям из нескольких альтернативных проектных решений должно выбираться то, которое обеспечивает наибольшую степень реализации эффектов или целей проекта, выражаемую тем или иным показателем важности. При этом отмечается, что оценивание на основе критериев субъективной эффективности применимо только для альтернатив с различным набором каузальных зависимостей, а значит, может использоваться в основном в проектных процедурах структурного синтеза. В концептуальном проектировании АС такие критерии могут применяться достаточно часто.

Далее приводятся эффекты, достигаемые применением мотивационно-целевой модели в ПД. Отмечается, что в процессе проектирования модель используется для представления в явной форме логики работы с задачей на метазадачном уровне, конструктивная работа на котором: 1) облегчает понимание задачи; 2) даёт дополнительные возможности для управления процессом проектирования; 3) предоставляет средства причинно-следственной аргументации. Указывается, что включение МЦ-структур в состав результатов: 1) облегчает понимание решения, что повышает эффективность действий при его применениях, а также помогает в обучении; 2) повышает доверие к результату; 3) способствует адаптации решения к новым заданным ситуациям.

Делается вывод о том, что сущность мотивациоино-пелевого сопровождения процесса 11 НИ составляет поддержка проведения мета-С|А-рассуждений, связанных с мотивационно-целевыми отношениями, а также обеспечение возможности анализа текущего состояния проекта с точки зрения его мотивационно-целевого представления.

Далее рассматриваются остальные виды ПСЗ ПД, проявляющиеся в <ЗА-протоколе проекта, являющемся главной формой представления результатов. Описывается система причинно-следственных моделей состояния проекта, обеспечение возможности построения и анализа которых составляет сущность причинно-следственного сопровождения процесса 1111Р.

При этом сначала проводится формализация ПСЗ, существующих в С>А-протоколе проекта, в терминах логики причинности при помощи операции каузальной импликации. Всего выделено 16 видов таких ПСЗ, составляющих систему вопросно-ответных отношений.

К системе причинно-следственных моделей состояния проекта относятся:

1. схема условного деятельностного рефлекса (УДР) задачи;

2. графовая модель задачной структуры проекта;

3 сетевые причинно-следственные модели.

Констатируется, что схема УДР задачи (выражение 12) представляет в общем виде причинно-следственные закономерности метазадачного уровня, изображая логическую схему процесса решения.

так как [мотивы {М,}],

поскольку [цели {Oj}], в С если [предусловия {С,}],

Ы то [реакция Rqa], (12)

б < из-за чего [постусловия {Рсь}] о

Р I были альтернативы {Alt*,}

Далее приводится формальное теоретико-множественное описание этой модели, а кроме того, формализуются в терминах логики причинности ПСЗ метазадачного уровня, учитывающиеся при построении схем УДР.

Указывается, что построение таких моделей позволяет наглядно представить сгруктуру решения, что весьма полезно для улучшения его понимания, однако главным применением модели является оформление результатов решения проектных задач. Такие артефакты опыта процесса проектирования, фиксирующие результаты решения с позиций причинно-следственных отношений, позволяют создать специфические средства поиска решений в базе опыта на основе трёхступенчатой проверки условий: 1) на уровне мотивов, 2) на уровне целей, 3) на уровне пред- и постусловий.

Графовая модель задачной структуры проекта явно представляет иерархию задач проекта и формально описывается следующим образом:

Project = {Z,CE}, где (13)

Z = {Zj | i=l..n} - множество задач проекта;

СЕ = { CEk (Zj, Zj) | к=1..ш, ij=l..n } - множество каузальных зависимостей

между задачами проекта;

и, m е N, N - множество натуральных чисел.

Отмечается, что с каждой вершиной-задачей в модели связываются атрибуты: 1) ссылка на место задачи в QA-протоколе; 2) обсуждаемые гипотезы; 3) служебная зона задачи, в которой по вопросно-ответным шаблонам происходит формирование документации и диаграмм; 4) МЦ-структура задачи; 5) схема УДР задачи; 6) проектная группа или исполнители, ответственные за решение.

В качестве применения данной модели указывается её использование руководителями различного уровня в управлении процессом проектирования, в том числе в контролирующих целях.

Затем рассматриваются сетевые причинно-следственные модели, которые предлагается использовать для представления ПСЗ QA-протокола и поддержки вопросно-ответною управления. К числу таких моделей относятся событийные сети, сетевые графики и сети Петри, адаптированные к специфике вопросно-ответного представления процесса проектирования. Спецификации, а также правила формирования и использования событийных QA-сетей, сетевых QA-графиков и QA-сетей Петри предлагается заимствовать из диссертационной

работы Семёнова В.Г. «Сетевые модели оперативного управления процессом принятия решений в САПР».

В третьей главе описываются методики конструктивного учёта причинно-следственного потенциала элементов ПД и ставится задача на проектирование комплекса средств инструментальной поддержки этих методик.

Сначала описывается система правил мотивационно-целевого и причинно-следственного сопровождения процесса 111 IF, систематизированная на основе вариантов использования моделей, предложенных во 2-й главе. Отмечается целесообразность использования продукционной формы представления для описания правил, поскольку они направлены на решение некоторой задачи выбора, и для описания используется продукционная логическая схема, представляющая схему УДР (см. выражение (12)). Разработано 6 групп правил:

1) правила, учитывающие особенности объекта проектирования (P|°bi);

2) правила оценивания элементов мотивационно-целевой модели (Р™"™);

3) правила выбора приоритетного критерия субъективной эффективности (Р|рНог);

4) правила выбора альтернатив в актах ППР (р,^1™»«);

5) правила очерёдности выбора спецификаций для дальнейшей разработки (Р,'рк);

6) правила выбора очередного шага QA-рассуждений.

В качестве примера можно привести следующее правило из группы 5: Mlptc - мотив «Конструктивный учёт элементов ПД, обладающих причинно-следственным потециалом, позволяет повысить эффективность управления процессом проектирования за счёт организации выбора очередной спецификации для дальнейшей разработки»',

0,рк - цель «Реализовать возможность выбора очередной спецификации для дальнейшей разработки на основе оценивания их важности при помощи системы

показателей субъективной эффективности»._

Pi,pw: (соответствует стратегии первоочередного решения важных задач) так как М'р", г

поскольку Ospec,

если « 0(S) = max { 0(S¡) }, где Й - значение показателя субъективной эффективности для некоторой спецификации, ¡ = l..n, n - число спецификаций, за разработку которых ответственен работник»,

то «выбирается для дальнейшей разработки спецификация S»._

Далее описывается комплекс методик конструктивного учёта и использования в процессе автоматизированного проектирования элементов ПД, обладающих причинно-следственным потенциалом, включающий:

1) методику формирования мотивов, целей и спецификаций;

2) методику формирования мотивационно-целевой модели состояния проекта;

3) методику формирования схем УДР;

4) методику анализа мотивационно-целевой модели состояния проекта;

5) методику формирования библиотеки типовых мотивов и целей;

6) методику формирования прототипов задач.

Поскольку практическое применение подхода предлагается осуществлять в согласовании с технологией ООАП Rational Unified Process, и разработанные методики соответствуют действиям дополнительного потока работ RUP «Взаимодействие с опытом» по работе со специфическими артефактами, описание

системы методик проведено в форме, принятой в RUP. Описание включает диаграмму краткого обзора действий (Activity Overview), диаграмму краткого обзора артефактов (Artifact Overview), диаграммы деталей потока работ (Workflow Detail), а также текстовые описания последовательностей операций пользователя. Пример диаграммы деталей потока работ для методики №2 приведён на рис. 4:

Мотивы Цепи Спецификации

Члены проектной

группы

Постановка задачи

Методика

Пример использования инструментальных средств

МЦ-етруктура

Рис. 4. Методика формирования МЦ-структур

Затем описывается комплекс инструментальных средств, обеспечивающий поддержку выполнения действий потока работ «Взаимодействие с опытом», т.е. клиент-серверная версия QA-процессора NetWIQA, разработанная в рабочей группе на кафедре «ВТ» УлГТУ. Отмечается, что комплекс средств инструментальной поддержки мотивационно-целевого и причинно-следственного сопровождения процесса ППР целесообразно согласовать и интегрировать с системой NetWIQA, и в этой связи рассматриваются особенности архитектуры QA-процессора и его возможности по подключению дополнительных функциональных подсистем (технология плагинов).

После этого разрабатывается общая постановка задачи на проектирование комплекса средств мотивационно-целевого и причинно-следственного сопровождения процесса ППР. При этом согласованно используются принципы и требования мастер-методологии RUP (фаза «Начало»), а также вопросно-ответные технологии, прежде всего методика вопросно-ответной пошаговой детализации. Описывается разработка статических аспектов прецедентной модели системы в виде последовательно уточняемых и детализируемых UML-диаграмм вариантов использования. Определены 5 основных групп операций, для которых приведены диаграммы прецедентов: 1) работа с мотивами, целями и спецификациями; 2) работа с МЦ-струюгурами; 3) работа со схемами УДР; 4) ведение библиотеки типовых мотивов и целей; 5) поиск в опыте по сходным мотивам и целям.

В четвёртой главе описывается практическая программная реализация комплекса средств инструментальной поддержки выполнения методик и правил, разработанных в главе 3.

В начале главы описываются результаты работы на фазе RUP «Уточнение». Производится детализация и конкретизация представлений основных прецедентов в виде описания динамических аспектов прецедентной модели системы при помощи UML-диаграмм последовательности и сотрудничества (приведено по б

диаграмм). Описывается вид системы с точки зрения проектирования при помощи UML-диаграммы классов, формируемой на основе приведённых ранее диаграмм взаимодействия, а также диаграмм деятельности для наиболее важных прецедентов (приведено 4 диаграммы).

После этого осуществляется переход к фазе RUP «Конструирование», при этом описывается вид системы с точки зрения реализации при Помощи UML-диаграммы компонентов, а также проведённая адаптация серверной части Сопроцессора NetWIQA, включающая расширение структуры данных и набора методов СОМ-интерфейсов серверных компонент. Констатируется, что комплекс средств инструментальной поддержки методик и правил мотивационно-целевого и причинно-следственного сопровождения процесса ППР включает серверные и клиентские компоненты QA-процессора NetWIQA, а также разработанные дополнительные модули (bpl-плагины) для его клиентской части.

Рис. 5. Компонентная структура программного комплекса На рис. 5 представлена компонентная структура программного комплекса, в которой выделены компоненты разработанной подсистемы мотивационно-целевого и причинно-следственного, включающие:

1) плагин регистрации сетевых связей для мотивов, целей и спецификаций (MOSR.eg.bpl);

2) плагин графического построения и визуализации графа продукционной метамодели задачи (MOSPack.bpl);

3) плагин ведения библиотеки типовых мотивов и целей ПД (MB.bpl);

4) плагин работы со схемами УДР (CAR.bpl).

Также на рис. 5 выделен разработанный плагин автоматизированного поиска решений в вопросно-ответной базе опыта (модуль AES.bpl). Отмечается, что для практической реализации проведения группового оценивания элементов МЦ-структур в соответствии с предложенными способами была проведена адаптация подсистемы коммуникации QA-процессора, а кроме того, реализован механизм передачи оценок проектных спецификаций в подсистему работы с оргструктурами для поддержки рейтингового оценивания результатов работы проектировщиков (для формирования «портрета члена проектной группы»).

После этого приводится описание пользовательского интерфейса разработанных компонент с указанием основных доступных функциональных возможностей; пример использования разработанного комплекса методов и средств в процессе ППР, демонстрирующий использование показателей субъекгивной эффективности для выбора очередной спецификации для разработки и для выбора проектного решения из альтернатив; пример содержания разработанной библиотеки типовых мотивов и целей ПД, сформированной на основе исследования требований к проектированию АС, факторов качества и их атрибутов, определённых в российских и международных стандартах качества ПО, в частности: ГОСТР ИСО/МЭК 9126-93, ISO/1EC 9126-1:2001 и др.

Для оценивания эффектов совершенствования процессов работы с требованиями была разработана методика оценки степени автоматизации документирования по 28-ми позициям типичного процесса управления требованиями. Сравнение проводилось с аналогичными средствами технологии RUP. В RUP операции процесса управления приводят к формированию 8 артефактов, инструментальная поддержка работы с которыми осуществляется программным средством Rational RequisitePro. Это обеспечивает степень автоматизации работы с требованиями, рассчитанную по указанной методике, равную 58,2%. В методике учитывались наличие шаблонов и рекомендаций, инструментальной поддержки и преимуществ реализации в применении к задачам формирования типовых документов концептуального проектирования. Оценка для задачи формирования документа «Техническое задание» при помощи разработанных методов и средств показала увеличение уровня автоматизации на 3,4%. При совместном использовании разработанных средств и средств RUP произошло увеличение на 15,5%. Аналогичная оценка для задачи формирования документа «Концепция» показала увеличение уровня автоматизации на 6,4% и 23,2% соответственно.

В заключении приводится описание основных результатов работы, харакгеризуется их практическая значимость, а также отмечены перспективы развития разработанного подхода и комплекса инструментальных средств.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В диссертационной работе разработаны методы и средства, направленные на совершенствование процессов ППР при концептуальном проектировании АС в корпоративных средах за счёт информационного сопровождения этих процессов в виде формализации представления проектных задач на основе конструктивного учёта и использования причинно-следственных факторов ПД, в том числе факторов мотивации и целеполагания. Применение разработанной системы методов и средств направлено на повышение обоснованности и качества принимаемых проектных решений на ранних стадиях проектирования, в результате чего, сокращаются затраты и сроки проектирования, а также снижаются риски, связанные с успешностью завершения проектов АС.

В результате проведённых исследований получено следующее:

1. Разработан подход к конструктивному учёту и использованию в поддержке Ш1Р логики мотивации и целеполагания проектных групп, а также ПСЗ, связанных с процессом и результатом проектирования. Применение данного подхода позволяет повысить эффективность управления процессами ППР и качество процессов документирования проектных решений.

2 Разработана система мотивационно-целевых и причинно-следственных моделей состояния проектов. Использование таких моделей в ПД позволяет: 1) облегчить понимание задачи, 2) рационально представить результаты проектирования в форме специфических единиц опыта, удобных для изучения и использования в последующем проектировании, 3) повысить доверие к результату решения задачи проектирования.

3. Проведена формализация ПСЗ мотивационно-целевых моделей и QA-протоколов проектов при помощи средств каузальной логики.

4. Разработана система показателей субъективной эффективности, основанных на оценках важности элементов мотивационно-целевых моделей, формируемых в проектных группах, и предложены формулы для расчёта этих показателей. Данные показатели могут приняться в качестве специфических критериев в задачах выбора, а также для повышения заинтересованности членов проектных групп.

5. Разработана система правил мотивационно-целевого и причинно-следственного сопровождения процесса ППР, описанных при помощи продукционной логической схемы, представляющей условный деятельностный рефлекс. Данная система правил регламентирует применение разработанных моделей в ПД для достижения эффектов, обусловленных конструктивным учётом и использованием причинно-следственного потенциала элементов ПД.

6. Разработан комплекс методик работы с разработанными моделями при концептуальном проектировании в корпоративных средах. Практическое применение методик предлагается проводить в согласовании с технологией ООАП Rational Unified Process, в связи с чем, описание системы методик проведено в форме, принятой в RUP.

7. Разработан программный комплекс инструментальной поддержки предложенных методик, встраиваемый в клиент-серверную версию QA-процессора NetWIQA, реализующего вопросно-ответное документирование хода ПД при выполнений действий дополнительного потока работ RUP

«Взаимодействие с опытом». Разработанные программные средства позволяют' а) регистрировать причинно-следственные элементы ПД в QA-протоколе проекта, б) работать с мотивационно-целевыми и причинно-следственными моделями ' состояния проекта, в) вести расширяемые библиотеки опыта и производить поиск проектных решений в них.

8. Сформирована библиотека типовых мотивов и целей ПД, которая может быть использована для облегчения поиска формулировок мотивов и целей в реальном проектировании АС при выявлении требований.

9. Проведена количественная оценка эффектов применения разработанных методов и средств для совершенствования процессов работы с требованиями на основе разработанной методики. Оценивание показало увеличение уровня автоматизации по сравнению с аналогичными средствами технологии RUP: а) при формировании документа «Техническое задание» на 3,4% и на 15,5% при совместном использовании указанных средств; б) при формировании документа «Концепция» на 6,4% и 23,2% соответственно.

ПУБЛИКАЦИИ

1. РОСПАТЕНТ: Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005611316. - Москва, 2005.

2. Карпушин А.Н. Адаптация положений целевой теории мотивации для организации поддержки принятия решений в автоматизированном проектировании. // Информатика, системы искусственного интеллекта и моделирование технических систем: Труды международной конференции «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке и технике - КЛШ1-2005» / под общей ред. Л.И.Волгина. - Ульяновск: УлГТУ, 2005. - Т2. - с. 49.

3. Карпушин А.Н. Конструктивная работа с логикой мотиваций и целеполагания в автоматизированном проектировании. // Логические системы, алгебраические логики и релягорная схемотехника: Труды международной конференции «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке и технике - КЛИН-2004» / под общей ред. Л.И.Волгина. - Ульяновск: УлГТУ, 2004. - Т2. - с. 64-65.

4. Карпушин А.Н. Разработка средств моделирования условных деятельностных рефлексов для оформления результатов автоматизированного проектирования. // Информатика, системы искусственного интеллекта и моделирование технических систем: труды международной конференции «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке и технике - КЛИН-2005» / под общей ред. Л.И.Волгина. - Ульяновск: УлГТУ, 2005. - Т2. - с.47-48.

5. Карпушин А.Н., Соснин П.И. Моделирование мотивационно-целевых отношений в системах продукций. // Труды девятой национальной конференции по искусственному интеллекту с международным участием. -М.: Физматлит, 2004. - Т1. - с. 76-84.

6. Стецко A.A., Соснин П.И., Карпушин А.Н. Инструментально-технологический комплекс для обобщения и использования опыта проектной организации. // Автоматизация процессов управления,2004,- №2(4).- с. 18-23.

7 Karpushin A N About one approach to simulating of motive-object orientations // Interactive Systems: The Problems of Human-Computer Interaction. Proceedings of the International Conference. - Ulyanovsk: U1STU, 2003. - pp.36-38.

8. Karpushin A.N. Formalising of cause-effect dependences of motivation-objective model of project's state. // Interactive Systems: The Problems of Human-Computer Interaction. Collection of scientific papers. Ulyanovsk: U1STU,2005.~ pp 128-134.

9. Karpushin A.N. The constructive using of motivation-objective structures in the tasks of making project's decisions. // Interactive Systems: The Problems of Human-Computer Interaction. Collection of scientific papers. - Ulyanovsk U1STU, 2005. - pp. 122-127.

10. The question-answer processor for CAD in corporate environment / Sosnin P., Karpushin A., Kozlov D, Mulin A., Salmov A., Tjurin S. // Interactive Systems-The Problems of Human-Computer Interaction. Collection of scientific papers. -Ulyanovsk: U1STU, 2003. - pp. 65-70.

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

RUP - Rational Unified Process;

QA-единица - вопросно-ответная единица;

QA-протокол - вопросно-ответный протокол;

OA-процессор - вопросно-ответный процессор;

АС - автоматизированная система;

ЖЦ - жизненный цикл;

МЦ-структура - мотивационно-целевая структура;

ООАП - объектно-ориентированный анализ и проектирование;

ПД - проектная деятельность;

ПО - программное обеспечение;

ППР - принятие проектных решений;

ПСЗ - причинно-следственные закономерности;

САПР - система автоматизации проектирования;

СППР - система поддержки принятия решений;

УДР - условный деятельностный рефлекс.

АВТОРЕФЕРАТ

КАРПУШИН Алексей Николаевич

Средства мотнвационно-целевого и причинно-следственного сопровождения процесса принятия проектных решений

Подписано в печать 31.10.2005. Формат 60x84/16. Бумага писчая. Уел, п. л. 1,17. Уч.-изд.л. 1,00. Тираж 100 экз. Заказ № /£>//

Типография УлГТУ. 432027. Ульяновск, Сев. Венец, 32.

»20771

РНБ Русский фонд

2006-4 21086

Введение.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ КОНСТРУКТИВНОГО УЧЁТА ПРИЧИННО-СЛЕДСТВЕННОГО ПОТЕНЦИАЛА ЭЛЕМЕНТОВ ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ПРОЦЕССАХ ФОРМИРОВАНИЯ И ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ НА ЭТАПЕ КОНЦЕПТУАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ.

1.1. Объектно-ориентированный анализ и проектирование автоматизированных систем.

- 1.1.1. Особенности проектирования автоматизированных систем.

1.1.2. Методологии анализа и проектирования автоматизированных систем.

1.1.3. Rational Unified Process (RUP).

1.2. Базис конструктивного учёта причинно-следственного потенциала элементов проектной деятельности в процессе формирования и принятия проектных решений.

1.2.1. Варианты постановки задачи принятия решений.

1.2.2. Типология инструментальных средств автоматизации проектирования.

1.2.3. Вопросно-ответный подход к автоматизации проектирования.

1.2.4. Способы оценивания проектных решений при проектировании автоматизированных систем.

1.3. Принятие решений в проектировании автоматизированных систем.

1.4. Элементы проектной деятельности и связанный с ними причинно-следственный потенциал.

1.4.1. Структуризация проектной деятельности

1.4.2. Причинно-следственный потенциал проектной деятельности.

1.4.2.1. Феномены мотивации и целеполагания. Различные трактовки мотивации.

1.4.2.2. Целевая теория мотивации.

1.4.2.3. Конструктивный учёт мотивации в автоматизированном проектировании.

1.4.2.4. Конструктивный учёт целеполагания в автоматизированном проектировании.

1.4.2.5. Конструктивный учёт предусловий, постусловий и нормативов в автоматизированном проектировании.

-31.4.2.6. Конструктивный учёт причинно-следственных закономерностей процесса и объекта проектирования.

1.5. Постановка задачи.

1.6. Выводы по главе

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ПОДХОДА К КОНСТРУКТИВНОМУ УЧЁТУ ПРИЧИННО-СЛЕДСТВЕННОГО ПОТЕНЦИАЛА ЭЛЕМЕНТОВ ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ПРОЦЕССАХ ФОРМИРОВАНИЯ И ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ.

2.1. Мотивы и цели в процессах формирования и принятия проектных решений.

2.1.1. Структура мотивов и целей проекта и её представление в вопросно-ответном протоколе.

2.1.2. Мотивационно-целевая модель состояния проекта.

2.1.3. Формализация зависимостей, имеющихся в мотивационно-целевой модели

2.1.4. Применение мотивационно-целевой модели в актах принятия проектных решений.

2.1.5. Другие эффекты от применения мотивационно-целевой модели в проектной деятельности.

2.2. Система причинно-следственных закономерностей проекта.

2.2.1. Формализация причинно-следственных закономерностей вопросно-ответного протокола проекта.

2.2.2. Спецификации причинно-следственных моделей состояния проекта.

2.2.2.1. Модель схемы условного деятельностного рефлекса задачи.

2.2.2.2. Графовая модель задачной структуры проекта.

2.2.2.3. Сетевые причинно-следственные модели.

2.3. Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКИ КОНСТРУКТИВНОГО УЧЁТА ПРИЧИННО-СЛЕДСТВЕННОГО ПОТЕНЦИАЛА ЭЛЕМЕНТОВ ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ИХ ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ ПОДДЕРЖКА.

3.1. Система правил мотивационно-целевого и причинно-следственного сопровождения процесса принятия решений.

3.2. Комплекс методик мотивационно-целевого и причинно-следственного сопровождения процесса принятия решений.

-43.3. Вопросно-ответный процессор NetWIQA.

3.3.1. Структура процессора и назначение его компонент.

3.3.2. Подключение дополнительных функциональных подсистем к вопросно-ответному процессору NetWIQA.

3.4. Общая постановка задачи на проектирование комплекса средств мотивационно-целевого и причинно-следственного сопровождения процесса принятия проектных решений.

3.5. Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСА СРЕДСТВ МОТИВАЦИОИНО-ЦЕЛЕВОГО И ПРИЧИННО-СЛЕДСТВЕННОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ ПРОЦЕССА ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ.

4.1. Детализация поставленных задач при помощи описания динамических аспектов вида системы с точки зрения прецедентов.

4.2. Реализация подсистемы мотивационно-целевого и причинно-следственного моделирования.

4.2.1. Вид системы с точки зрения проектирования.

4.2.2. Адаптация вопросно-ответного процессора NetWIQA для обеспечения возможности решения поставленных задач.

4.2.3. Вид системы с точки зрения реализации.

4.2.4. Пользовательский интерфейс разработанных компонент.

4.3. Пример использования разработанного комплекса средств в процессе принятия проектных решений.

4.4. Оценивание эффектов совершенствования проектной деятельности за счёт использования предлагаемых методов и средств.

4.5. Формирование библиотек типовых мотивов и целей проектной деятельности.

4.6. Выводы по главе 4.

Актуальность работы.

Результативность и многие другие важные характеристики процесса проектирования, в том числе и в актах принятия проектных решений (ППР), существенным образом зависят от того, насколько полно и последовательно используется причинно-следственный потенциал всего того, что вовлечено в работу.

Причинно-следственный потенциал проектной деятельности (ПД) является сложноструктурированным образованием, в состав которого входят:

• совокупность мотиваций каждого члена группы проектировщиков и проектной группы в целом;

• совокупность факторов, обеспечивающих степень мотивации по каждой из составляющих проектных работ;

• рациональная система целеполаганий, используемая в проекте;

• адекватный учёт причинно-следственных закономерностей процесса и объекта проектирования;

• обязательное следование нормативам процесса проектирования;

• набор предусловий и постусловий, учитываемых в процессе формирования проектных решений.

Конструктивный учёт и использование указанных причинно-следственных факторов деятельности позволяет добиться ряда полезных эффектов, направленных на совершенствование процессов проектирования. Однако, зачастую, в реальной практике проектных работ и их регламенте ряд из отмеченных выше элементов игнорируется. Исследование современных инструментальных средств, технологий и методов концептуального проектирования автоматизированных систем (АС) показало, что на практике они в достаточной мере обеспечивают конструктивный учёт условий и постусловий при помощи средств ресурсного планирования, а также средств задания требований и контроля за количественно оцениваемыми характеристиками систем. Кроме того, широко используются средства, обеспечивающие работу с различными нормативами процесса проектирования, такими как стандарты IDEF, UML, STEP, ISO.

Определённый опыт накоплен в области конструктивного учёта целеполагания, в частности - подход к управлению проектированием при помощи деревьев целей, представление целей в постусловной части продукции и т.д. Однако в существующих подходах цели (как инструменты оперативного контроля за ходом проекта) явно не связываются ни с эффектами, которые намечено достичь в проектировании, ни с проектными спецификациями, обеспечивающими достижение этих целей.

К сожалению, конструктивный учёт и использование мотивации в автоматизированном проектировании практически не проводится, хотя работу с данным феноменом вполне можно включить в практику ПД и одним из направлений использования мотивации может являться перевод в разряд мотивов нацеленности проектировщиков на достижение важных качественных характеристик. В автоматизированном проектировании эффективность и другие характеристики принято оценивать при помощи количественных показателей процесса и/или объекта проектирования в сопоставлении с прототипами, а в тех случаях, когда спецификации имеют качественный характер, они обычно декларируются без оценивания и аргументации. В то же время именно качественные характеристики в виде эффектов для пользователей ожидаемых от решения задачи проектирования стоят в основе проекта. Перевод таких характеристик в разряд мотивов, их представление в проекте в конструктивных формах, а также использование в ПД, позволит внести положительный вклад, как в сам процесс проектирования, так и в задачи управления им.

В истории психологии феномен мотивации широко исследовался, в частности, в работах Х.Хекхаузена, А.Маслоу, Д.Аткинсона, Л.Фестингера, Л.С.Выготского, Н.Н.Ланге, А.Ф.Лазурского, А.Н.Леонтьева и многих других. В диссертационной работе предлагается подход, решающий задачу обеспечения конструктивного учёта и использования мотивации с позиций целевой теории мотивации Э.Локе.

Другим важным аспектом совершенствования процессов ППР является учёт и использование в них причинно-следственных закономерностей и причин различных уровней в роли факторов. Конструктивный учёт и использование таких феноменов, как мотивация и целеполагание, позволяет организовать оценивание альтернатив в задачах ППР по субъективным критериям эффективности с точки зрения их значимости для пользователя, а конструктивная работа с логикой причинно-следственных закономерностей позволяет использовать специфические средства аргументации и организовать управление процессами ППР. Базовым средством решения задачи организации конструктивного учёта и использования причинно-следственного потенциала является инструментально-технологическая поддержка рассуждений различных типов.

Исследования в области объектно-ориентированного анализа и проектирования (ООАП) программных и автоматизированных систем связаны с работами таких зарубежных и отечественных учёных, как Г.Буч, И.Якобсон, Д.Рамбо, Э.Йорден, У.Ройс, Ф.Крачтен, П.Кролл, А.Кокбёрн, В.А.Семёнов, Н.Н.Мансуров, С.В.Морозов, О.А.Тарлапан, А.М.Вендров и др. Наиболее известной и широко применяемой для концептуального проектирования АС реализацией данного подхода является Rational Unified Process (RUP). Однако данная технология, равно как и другие родственные технологии, не содержит в своём составе средств моделирования рассуждений, в том числе связанных с мотивацией и целеполаганием, в то время как конструктивный учёт этих элементов ПД и других причинно-следственных факторов позволяет повысить эффективность действий проектировщиков, а также обоснованность и качество принимаемых проектных решений на ранних стадиях проектирования (в особенности при работе с требованиями). В результате сокращаются затраты и сроки проектирования, а также снижаются риски, связанные с успешностью завершения проекта.

На основании вышесказанного можно утверждать, что исследование и разработка системы методов и средств конструктивного учёта и использования причинно-следственного потенциала ПД ("в том числе связанного с мотивацией и целеполаганием'), направленных на совершенствование процессов ППР при концептуальном проектировании АС в корпоративных средах, является в настоящее время актуальной задачей.

Целью работы является разработка системы методов и средств, обслуживающих конструктивное включение в процессы автоматизированного проектирования причинно-следственных закономерностей, а также потенциалов мотиваций и целеполагания, обеспечивающих повышение рациональности действий проектировщиков в корпоративных средах за счёт включения в процесс проектирования дополнительных управляющих воздействий и дополнительных средств выбора.

В соответствии с поставленной целью в работе формулируются и решаются следующие задачи исследований:

1. Исследование и разработка системы мотивационно-целевых и причинно-следственных моделей проектов, исполняемых в вопросно-ответных корпоративных средах автоматизированного проектирования.

2. Разработка системы правил и рекомендаций для конструктивного учёта в процессах принятия проектных решений феноменов мотивации и целеполагания.

3. Разработка инструментария мотивационно-целевого и причинно-следственного моделирования в задачах управления и ППР в корпоративных средах автоматизированного проектирования.

Областью исследований диссертационной работы являются методы и средства ООАП, обеспечивающие конструктивное использование причинно-следственного потенциала ПД при разработке АС, нацеленное на формализацию проектных задач.

Объект исследований диссертационной работы составляют методы и средства решения задач управления и документирования в процессах ППР в корпоративных средах автоматизированного проектирования.

Специфику направления исследований диссертационной работы определяет рациональное использование в оперативной ПД объективных и субъективных факторов, в том числе связанных с мотивациями, которые позитивно воздействуют на характеристики активности и целеустремлённости проектировщиков.

Предмет исследований диссертационной работы составляет разработка мотивационно-целевых и причинно-следственных моделей состояния проекта, а также методик их использования в ППР и формировании базы опыта проектной организации.

Методы исследований основаны на использовании положений и методов содержательно-эволюционного подхода к интеллектуальной деятельности в человеко-компьютерных средах [103,106,107], целевой теории мотивации [123,146,147], теории принятия решений [30,60,67,69,70,80,89,98,99, 124], теории множеств [26], теории графов [116,120], теории автоматизированного проектирования [87,95], методологии объектно-ориентированного анализа, проектирования и программирования [27,29,62,63,113,119], методологии управления проектами [96,105,114,117].

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием достоверных знаний, методов и средств из теории множеств и теории графов, из прикладной информатики, программной инженерии, логики, целевой теории мотивации. Практический вклад в достоверность обеспечивается использованием разработанных средств в ПД, что подтверждается актом о внедрении.

На научную новизну претендуют:

1) Система мотивационно-целевых и причинно-следственных моделей проектов, сущность которой определяет система вопросно-ответных отношений между мотивами, целями и спецификациями процесса и результата автоматизированного проектирования. Использование таких моделей позволяет повысить эффективность управления ходом автоматизированного проектирования за счёт организации контроля за рациональностью принимаемых проектных решений; повысить качество принимаемых проектных решений за счёт обеспечения возможности выбора из альтернатив по критериям субъективной эффективности; облегчить понимание задачи и повысить доверие к результату решения за счёт явного представления структуры причинно-следственных закономерностей задачи; а также рационально организовать полученные результаты проектирования в форме специфических единиц опыта, что облегчает использование этих результатов в дальнейшем проектировании.

2) Система продукций, регламентирующая правила и методики работы с мотивационно-целевыми и причинно-следственными моделями в автоматизированном проектировании. В основе системы правил лежат вопросно-ответное представление типовых проектных решений и вопросно-ответный анализ ситуаций процесса проектирования, а представления методик согласованы с требованиями технологии ООАП Rational Unified Process.

Практическую ценность работы составляют:

1) Разработанная подсистема мотиваиионно-иелевого и причинно-следственного моделирования для QA-npoueccopa NetWIQA, обеспечивающая: а) регистрацию в QA-протоколе мотивов, целей, спецификаций, б) оперативное формирование мотивационно-целевых и причинно-следственных моделей состояния проекта, в) использование моделей в процессах ППР и в формировании базы опыта проектной организации.

2) Разработанная подсистема автоматизированного поиска в опыте для QA-npoueccopa NetWIQA, позволяющая осуществлять поиск единиц опыта различного типа (QA-единицы, вопросно-ответные прецеденты, схемы условных деятельностных рефлексов, МЦ-структуры) в вопросно-ответной базе опыта проектной организации, как по их тексту, так и по сходным мотивам и целям.

3) Разработанный комплекс методик мотиваиионно-иелевого и причинно-следственного сопровождения ППР в автоматизированном проектировании с использованием QA-npoueccopa NetWIQA.

4) Разработанная библиотека типовых мотивов и иелей проектирования АС.

Реализация и внедрение результатов работы. Разработанные программные средства и комплекс методик их использования в составе QA-процессора NetWIQA внедрены в проектную деятельность ФГУП НПО «Марс».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: международных конференциях «Interactive Systems: The Problems of Human-Computer Interaction» (IS-2003, IS-2005), г. Ульяновск, 2003,2005; международных конференциях «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке и технике» (КЛИН-2004, КЛИН-2005), г. Ульяновск,

-112004,2005; девятой национальной конференции по искусственному интеллекту с международным участием (КИИ-2004), г. Тверь, 2004; ежегодных внутривузовских конференциях профессорско-преподавательского состава, г. Ульяновск, 2003, 2004.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав с выводами, заключения, библиографического списка использованной литературы (161 наименование), изложенных на 199 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 51 рисунок и 8 таблиц.

4.6. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

1. Для обеспечения обучающего сопровождения и лучшего понимания комплекса средств мотивационно-целевого и причинно-следственного сопровождения процесса ППР целесообразно использовать приведённое в данной главе описание разработанной системы по стандартам RUP, включающее описание динамических аспектов вида системы с точки зрения прецедентов при помощи диаграмм взаимодействий, описание вида системы с точки зрения проектирования при помощи диаграммы классов и диаграмм деятельности, а также описание пользовательского представления разработанной системы.

2. Для обеспечения функционирования подсистемы мотивационно-целевого и причинно-следственного моделирования необходимо использовать адаптированную версию серверной части QA-процессора NetWIQA, включающую расширенную структуру данных и дополнительный набор методов COM-интерфейсов серверных компонент.

3. Для доступа пользователя к системе команд мотивационно-целевого и причинно-следственного сопровождения процесса ППР необходимо использовать интерфейсные элементы плагинов подсистемы мотивационно-целевого и причинно-следственного моделирования для QA-процессора NetWIQA, разработанные в традиционном для Windows-приложений виде.

4. Для оперативной работы с мотивами, целями и спецификациями, подразумевающей их явное представление в QA-протоколе и регистрацию сетевых связей, целесообразно использовать команды плагина регистрации мотивов, целей и спецификаций.

-1845. Для формирования мотивационно-целевых моделей состояния проекта и их анализа целесообразно использовать команды плагина работы с МЦ-структурами.

6. Для формирования схем условных деятельностных рефлексов задач и оформления с их помощью результатов проектирования целесообразно использовать команды плагина работы со схемами УДР.

7. Для формирования специфических ценностей для последующего проектирования, включающих библиотеки типовых мотивов и целей ПД, целесообразно использовать команды плагина формирования соответствующих библиотек, входящего в состав подсистемы мотивационно-целевого и причинно-следственного моделирования QA-процессора NetWIQA.

8. Для организации поиска проектных решений в вопросно-ответной базе опыта целесообразно использовать команды подсистемы автоматизированного поиска в опыте для QA-процессора NetWIQA.

9. Использование разработанного комплекса методов и средств в составе QA-процессора NetWIQA в процессах работы с требованиями позволяет повысить, по сравнению с аналогичными средствами технологии RUP, уровень автоматизации формирования документа «Техническое задание» на 3,4%, а при совместном использовании разработанных средств и средств RUP - на 16,3%. Для задачи формирования документа «Концепция» происходит увеличение уровня автоматизации на 6,4% и 23,2% соответственно.

10. Для поиска формулировок мотивов и целей при проектировании АС могут быть использованы предлагаемые библиотеки типовых мотивов и целей, в основу которых положены характеристики качества программных систем, регламентированные российскими и международными стандартами.

-185 -ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение представленной диссертационной работы необходимо отметить, что все задачи исследований, поставленные в данной работе, решены. Разработан подход к конструктивному учёту в ПД логики мотивации и целеполагания проектных групп, а также ПСЗ, связанных с процессом и результатов проектирования. При этом разработаны мотивационно-целевая и причинно-следственные модели состояния проекта и произведена формализация ПСЗ, учитываемых в таких моделях, в терминах каузальной логики. Кроме того, предложены система правил и комплекс методик работы с моделями, а также система показателей оценивания эффективности проектных решений, основывающаяся на субъективных оценках важности.

Разработанная система артефактов ПД и действий по работе с ними в полной мере обеспечивает конструктивный учёт в процессе и результатах проектирования причинно-следственного потенциала различных элементов ПД - мотивации, целеполагания, систем условий и нормативов, причинно-следственных закономерностей процесса и объекта проектирования. Работа с данной системой артефактов встроена в вопросно-ответную корпоративную среду, реализующую оперативное вопросно-ответное документирование хода решения проектных задач в рамках дополнительного потока работ RUP «Взаимодействие с опытом». Практическое использование в процессе проектирования действий данного потока работ, связанных с элементами ПД, обладающими причинно-следственным потенциалом, составляет содержание мотивационно-целевого и причинно-следственного сопровождения процесса ППР. На научную новизну претендуют: • Система мотивационно-целевых и причинно-следственных моделей проектов. сущность которой определяет система вопросно-ответных отношений между мотивами, целями и спецификациями процесса и результата автоматизированного проектирования. Использование таких моделей позволяет повысить эффективность управления ходом автоматизированного проектирования за счёт организации контроля за рациональностью принимаемых проектных решений; повысить качество принимаемых проектных решений за счёт обеспечения возможности выбора из альтернатив по критериям субъективной эффективности; облегчить понимание задачи и повысить доверие к результату решения за счёт явного представления структуры ПСЗ задачи; а также рационально организовать полученные результаты проектирования в форме специфических единиц опыта, что облегчает использование этих результатов в дальнейшем проектировании.

• Система продукций, регламентирующая правила и методики работы с мотивационно-целевыми и причинно-следственными моделями в автоматизированном проектировании. В основе системы правил лежат вопросно-ответное представление типовых проектных решений и вопросно-ответный анализ ситуаций процесса проектирования, а представления методик согласованы с требованиями технологии ООАП Rational Unified Process.

Практическую ценность диссертационной работы составляет разработка комплекса средств инструментальной поддержки работы с указанной группой артефактов. Этот комплекс включает подсистему мотивационно-целевого и причинно-следственного моделирования, а также подсистему автоматизированного поиска проектных решений в вопросно-ответной базе опыта, предназначенные для функционирования в составе клиент-серверной компонентной версии QA-процессора NetWIQA.

В настоящее время на рынке ПО для поддержки проектирования программных и автоматизированных систем не существует средств, обеспечивающих комплексный и полноценный конструктивный учёт и использование причинно-следственного потенциала ПД, в частности отсутствуют средства учёта мотивации. Даже такая мощная технология как RUP, не поддерживает работу с мотивами, целями и их причинно-следственными взаимосвязями. Кроме того, в известных технологиях проектирования АС (в том числе в RUP) отсутствуют средства моделирования рассуждений и их оперативного документирования, позволяющие проследить последовательность и основания принятия тех или иных проектных решений, т.е. имеются средства формирования разнообразных артефактов проектирования, а средств описания хода проектных работ по их формированию не существует.

Таким образом, использование единой БД проекта, формируемой на основе QA-протоколирования и встраивание в вопросно-ответную среду, является принципиальным качественным отличием и несомненным преимуществом разработанного комплекса инструментальных средств мотивационно-целевого и причинно-следственного моделирования. Сравнивая с другими инструментами и формами, которые могли бы быть использованы для фиксирования систем мотив и целей, такими как, например, средства ведения дневников программиста, средства управления программными проектами, средства ведения логов действий, в качестве преимуществ вопросно-ответного подхода необходимо отметить естественную структуризацию протокола в форме вопросов и ответов различных типов, а также наличие развитых средств анализа.

Что касается имеющихся на рынке систем управления проектами, таких как, например, Microsoft Project или средства управления проектами АС из пакета Rational

Suite, то они нацелены на создание и утверждение ресурсных и календарных планов, основанных на типовых методиках разработки проекта, поэтому для оперативного управления процессом ППР на стадии концептуального проектирования они малопригодны. Таким образом, использование QA-процессора NetWIQA с дополнениями, позволяющими организовать выбор очередных шагов работы над проектом на основе сложившихся ПСЗ, в том числе и с учётом систем мотивов и целей, имеет преимущества и в задачах управления на ранних стадиях проектирования.

Центральное место на этапе концептуального проектирования АС занимает работа с требованиями, и по сравнению с этим процессом в технологии RUP, поддерживаемым инструментальным средством Rational RequisitePro, предлагаемая система методов и средств обеспечивает более строгую иерархическую формализацию системы требований. Такая организация требований позволяет проще и нагляднее организовать и документировать их, в том числе нагляднее представляя трассировки требований и облегчая их задание. Это, в свою очередь, помогает преодолеть синдром «неоткрытых руин» в выявлении требований; упрощает управление изменениями; повышает качество пакета требований за счёт организации контроля за корректностью и полнотой системы требований, а также гарантирования их трассируемости; облегчает ревизию требований и обеспечивает проведение процедуры верификации.

Результаты решения задач исследований диссертационной работы открывают возможность достижения ряда практически полезных эффектов для улучшения качества ПД, в числе которых можно выделить следующие:

• Возможность использования специфических средств причинно-следственной аргументации, позволяющих убедиться или убедить, что тот или иной эффект проекта реализован, а также определить, за счёт каких именно проектных решений были достигнуты цели и эффекты проекта. Такой эффект очень полезен для проведения экспертизы и ревизии проекта, в том числе и на ранних стадиях.

• Возможность оценивания альтернатив в актах ППР по критериям субъективной эффективности, что позволяет совершать обоснованный выбор спецификаций, вносящих наибольший вклад в достижение мотивов и целей проекта. Этот эффект тем более ценен, что в принятии решений на этапе концептуального проектирования АС весьма трудно «на глаз» определить вклад проектных спецификаций в решение задач, а учёт этого может существенно сократить затраты на проектирование.

• Оценивание важности спецификаций также позволяет организовать оперативное управление ходом проектирования (в том числе количественно обоснованное управление масштабом проекта), повышая тем самым рациональность этого процесса, а кроме того, позволяет оценить вклад сотрудников в проект для последующего их мотивирования.

• Явное представление структуры проекта, включающее мотивы его разработки, поставленные цели и соответствующие им принятые решения, что позволяет облегчить понимание задачи, а также сильнее мотивирует субъекта к деятельности.

• Оформление результатов проектирования с включением мотивационно-целевой и причинно-следственной моделей обеспечивает доверие к результату, способствует его адаптации к новым задачным ситуациям, а также облегчает понимание решения сторонними лицами, что повышает эффективность действий при применении результатов и обучении.

• Возможность создания специфических средств поиска проектных решений в базе опыта проектной организации на основе проверки трёхступенчатой системы условий - на уровнях мотивов, целей, пред- и постусловий, что помогает в последующем проектировании, особенно при решении сходных задач. Адекватно оценить количественный эффект для результатов ПД, достигаемый применением разработанных средств, весьма затруднительно по причине качественного характера улучшаемых характеристик, например, «понимание», «рациональность», кроме того ряд эффектов являются качественными. Оценивание же таких характеристик проекта как затраты времени и объём работ весьма затруднено из-за того, что эффекты существенно различаются для различных проектов, а реализовать один и тот же проект различными группами, с использованием предлагаемых средств и без них, не было возможности. Тем не менее, возможно оценить количественный эффект применения разработанных методов и средств для процесса проектирования, и для этого по разработанной методике были оценены эффекты совершенствования процессов работы с требованиями. Оценивание показало увеличение уровня автоматизации документирования работы с требованиями по сравнению с аналогичными средствами технологии RUP: а) при формировании документа «Техническое задание» на 3,4%, и на 16,3% при совместном использовании разработанных средств и средств RUP; б) при формировании документа «Концепция» на 6,4% и 23,2% соответственно.

Перспективой развития разработанного подхода и комплекса средств является разработка средств поиска проектных решений на основе предикативного анализа «смысла» мотивов и целей, разработка методик и инструментов формирования планов работ в установленных формах на основе мотивационно-целевой модели, а также реализация средств автоматизированного верифицирования системы требований.

1. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания: ГОСТ 34.601-90. Введ. 01.01.1992. -М.: Изд-во стандартов, 1992. - 11 с.

2. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы: ГОСТ 34.692-89. Введ. 01.01.1990. -М.: Изд-во стандартов, 1990. - 18 с.

3. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Термины и определения: ГОСТ 34.003-90. Введ. 01.01.1992. - М.: Изд-во стандартов, 1992. - 23 с.

4. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Типовые требования и показатели качества функционирования информационных систем. Общие положения: ГОСТ РВ 51987-2002. Введ. 01.07.2003. - М.: Изд-во стандартов, 2003.

5. Информационная технология. Оценка программной продукции. Характеристики качества и руководства по их применению: ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126-93. Введ. 01.07.1994. - М.: Изд-во стандартов, 1994. - 19 с.

6. Информационная технология. Процессы жизненного цикла программных средств: ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-99. Введ. 01.07.2000. - М.: Издательство стандартов, 2000.-46 с.

7. Методические указания. Автоматизированные системы. Основные положения: РД 50-680-88. Введ. 01.01.1990.-М.: Изд-во стандартов, 1990.-8 с.

8. Оценка качества программных средств. Общие положения: ГОСТ 28195-89. Введ. 01.07.1990. -М.: Изд-во стандартов, 1990. - 39 с.

9. Software engineering Product quality - Part 1: Quality model: ISO/IEC 9126-1:2001. -Введ. 15.06.2001.-31 с.

10. Software engineering Product quality - Part 2: External metrics: ISO/IEC TR 91262:2003. - Введ. 24.02.2004. -M.: Изд-во стандартов, 2004. - 98 с.

11. Software engineering Product quality - Part 3: Internal metrics: ISO/IEC TR 912613