автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Управление бизнес-процессами строительной организации на основе когнитивно-графовой модели

На правах рукописи

ПОЛУМОРДВИНОВА АННА ОЛЕГОВНА

УПРАВЛЕНИЕ БИЗНЕС-ПРОЦЕССАМИ СТРОИТЕЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ НА ОСНОВЕ КОГНИТИВНО-ГРАФОВОЙ МОДЕЛИ

Специальность: 05.13.10 - Управление в социальных и экономических

системах

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 6 МАЙ 2013

Астрахань-2013

005058257

005058257

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Астраханский государственный технический университет»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Шуршев Валерий Федорович.

Заслуженный деятель науки РФ, заведующий кафедрой «Системы

автоматизированного проектирования и поискового конструирования»

Волгоградского государственного

технического университета, доктор технических наук, профессор Камаев Валерий Анатольевич, Заведующая кафедрой «Производственный менеджмент и организация

предпринимательства» ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный

технический университет», доктор экономических наук, профессор Карлина Елена Прокофьевна. ФГБОУ ВПО «Саратовский

государственный технический университет имени Ю.А. Гагарина»

Защита состоится 16 мая 2013 года в 15:30 на заседании

диссертационного совета Д.307.001.06 на базе Астраханского

государственного технического университета по адресу: 414056, г. Астрахань, ул. Татищева 16, ауд. Г. 313.

Ваши отзывы в количестве двух экземпляров, заверенные гербовой печатью организации, просим присылать по адресу: 414056, г. Астрахань, ул. Татищева, 16, ученому секретарю диссертационного совета Д.307.001.06.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного технического университета.

Автореферат разослан «15» апреля 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А. А. Ханова

/и

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Одним из важнейших направлений развития экономики России является строительная отрасль, основной задачей которой является обеспечение комфортным жильем граждан России по доступным ценам. В управлении строительной организацией активно развивается использование инновационных средств анализа технологических и производственных процессов, в рамках которого принято представлять основные организационные направления в виде совокупности бизнес-процессов, требующих структуризации. Мониторинговые исследования показали, что 62% строительных организаций считают необходимым регламентировать внутренние бизнес-процессы в целях повышения эффективности функционирования и скорости принятия управленческих решений в реализации строительных проектов.

Основными современными причинами отсутствия четкой регламентации внутренних бизнес-процессов являются: их сложность и высокая стоимость описания (41%), некомпетентность персонала (72%), нестабильность функций строительной компании (46%), высокая стоимость привлечения консультантов (38 %).

Сдерживающими факторами в рационализации управления в строительных организациях являются: отсутствие общепринятой структуры бизнес-процессов управления, неопределенность учета связей между их элементами, значительный спектр показателей процессов строительства, которые слабоструктурированы и измеряются в различных метрических системах, а так же субъективность руководителя, приводящая систему к состоянию неопределенности. Одним из подходов, применяемых к анализу слабо структурированных проблемных областей, является когнитивный анализ, интерпретирующий изучаемую систему в виде модели, к которой далее возможно применять необходимые методы исследования.

Степень разработанности темы. В области технологий, изучающих проектное управление организацией и ее бизнес-процессами, использование когнитивно-графового моделирования накоплен положительный опыт, отраженный в трудах отечественных и зарубежных ученых Андрейчикова A.B., Жарикова О.Н., Костюченко В.В., Крюкова K.M., Квятковской И.Ю., Карлиной Е.П., Коврига C.B., Максимова В.И., Робертса Ф.С., Смирнова А.Ю., Силова В.Б., Толмена Э. и др.

Авторы отмечают проблематику управления проектами строительной организации, обоснованную различиями в управленческой и информационной средах строительной организации. Сложность анализа организации с точки зрения управленческих механизмов проявляется в отсутствии унификации типовых бизнес-процессов, наличии значительного количества вновь появляющихся факторов влияния внешней среды, необходимости оценки качества бизнес-процессов. Необходима адаптация известных методологий к задачам строительной организации, вследствие чего актуальной является задача управления бизнес-процессами

строительной организации в условиях неопределенности, с учетом макро- и микроуровней системы бизнес-процессов.

Целью диссертационной работы является совершенствование механизмов управления основными бизнес-процессами строительной организации, основанное на совокупности аналитических и математических методов, алгоритмического и программного обеспечения.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе необходимо решить следующие задачи:

1) провести анализ современной теоретической базы в части принятия управленческих решений при исследовании бизнес-процессов строительной отрасли и приложений когнитивно-графового моделирования к проектному управлению;

2) создать комплексную методику для анализа бизнес-процессов, с применением аспектов проектного, ситуационного управления, управления качеством, информационного анализа систем и создание на ее основе модели бизнес-процессов управления строительной организацией;

3) идентифицировать и структурировать основные бизнес-процессы строительной организации на основе управления строительным проектом, разработать когнитивно-графовую модель системы бизнес-процессов строительной отрасли;

4) сформировать процедуру поддержки принятия решений при управлении строительным проектом с использованием методов ситуационного управления;

5) разработать программно-алгоритмический комплекс поддержки принятия решений с использованием когнитивно-графовой модели с учетом количественных и качественных оценок.

Научная новизна результатов исследования состоит в следующем:

1) разработана комплексная методика анализа системы бизнес-процессов, позволяющая ранжировать бизнес-процессы по степени значимости с точки зрения взаимодействия процессов управления строительной организации между собой;

2) разработана когнитивно-графовая модель БП «Управление строительным проектом», позволяющая формализовать процесс управления строительной организацией;

3) сформирована процедура поддержки принятия решения по управлению БП строительной организации, отличающаяся возможностью формирования последовательности управляющих воздействий лица принимающего решение на всех стадиях жизненного цикла строительного проекта, в условиях инициализации различных ситуаций в процессе исполнения бизнес-процессов.

Методология и методы исследований. Для решения вышестоящих задач и достижения поставленной цели использованы методы теории искусственного интеллекта, когнитивно-графового моделирования, проектного управления, аналитических сетей, анализа иерархий, теории

систем и системного анализа, математической статистики, методов проектирования и программирования информационных систем.

Объект исследования: система основных бизнес-процессов управления строительной организацией.

Предмет исследования: математические модели, методы, алгоритмы поддержки принятия решений применяемые в управлении строительной организацией.

Теоретическая и практическая значимость работы. На основе полученных теоретических результатов (комплексная методика, когнитивно-графовая модель, процедура поддержки принятия решения) разработана информационная система анализа сетевых и иерархических данных для принятия решений в строительной отрасли, позволяющая применять как количественные, так и качественные оценю! экспертов. Программный комплекс позволяет поддерживать процесс принятия управленческих решений с помощью опыта и знаний эксперта, сокращая финансовые и временные затраты на процесс анализа строительного проекта.

Степень достоверности исследования обусловлена корректным применением известных методов в комплексе для анализа бизнес-процессов строительной организации, соответствием результатов вычислений эмпирическим знаниям экспертов, а так же подтверждена внедрением в Министерстве строительства и дорожного хозяйства Астраханской области, Автономном учреждении Астраханской области «Государственная экспертиза проектов документов территориального планирования, проектной документации и результатов инженерных изысканий», Астраханском филиале ЗАО «ДАР/ВОДГЕО», а также в ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет» при обучении студентов информационного и строительного направлений.

Положения, выносимые на защиту:

1) система бизнес-процессов управления строительной организацией;

2) когнитивно-графовая модель бизнес-процесса «Управление строительным проектом»;

3) комплексная методика анализа бизнес-процессов;

4) процедура поддержки принятия решения по управлению БП строительной организации.

Степень достоверности и апробация научных результатов. Результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на: XV, XVI, XVII, XVIII Международных студенческих школах-семинарах «Новые информационные технологии» (Украина 2008 — 2011 г.), 15 конференции «Математика, компьютер, образование» (Дубна, 2009 г.), Международной научно-практической конференции «Эволюция системы научных коммуникаций Ассоциации университетов Прикаспийских государств» (Астрахань, 2010 г.), Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Инновации и актуальные проблемы техники и технологий» (Саратов, 2010 г.), Международной научной конференции «Инновационные

технологии в управлении, образовании, промышленности «Астинтех» (Астрахань, 2010 г.), Международной научной конференции Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-23 (Белгород, 2010).

Исследования поддержаны грантом Государственного фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса».

Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в 12 научных работах, в том числе в 3 статьях в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК РФ для опубликования основных научных результатов диссертации, 1 свидетельстве о государственной регистрации программ для ЭВМ.

В работе [1], выполненной в соавторстве, автором разработана методика анализа иерархической или сетевой системы элементов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 92 наименований. Содержание работы изложено на 124 страницах, иллюстрировано 40 рисунками и 6 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены цель и задачи исследования, сформулированы научная новизна, теоретическая и практическая значимость диссертационной работы, приведены данные об апробации работы.

В первой главе представлено исследование теоретических основ, методов, тенденций развития систем поддержки принятия управленческих решений в области управления строительством, описаны основные проблемы слабоструктурированных систем и предложены варианты их решения, рассмотрено ситуационное управление и выявлена необходимость применения продукционных правил, как инструмента анализа системы бизнес-процессов (БП) управления строительной организацией.

Система управления строительной организацией обладает признаками социально-экономической системы и характеризуется такими свойствами, как сложность, многокомпонентность, разнородность, стохастичность, множество взаимодействующих связей между элементами системы. Анализ работ показал, что сложные модели БП строительства и построенные на их основе системы поддержки принятия решений в строительной отрасли не ориентированы непосредственно на пользователей - экспертов и руководителей и применимы только при их логическом развитии и совершенствовании на основе принципиально новых, комплексных методологий. Практика показывает, что система управления проектами в строительной организации представляется в виде иерархической или сетевой структуры со слабо формализованными зависимостями. Анализ информационных систем для принятия управленческих решений показал, что они характеризуются узкой предметной направленностью, неспособностью

использования их в строительной отрасли, невозможностью свободного доступа к диалоговому комплексу для прикладного использования.

Для развития и повышения эффективности функционирования и управления строительной организацией необходимо создание системы поддержки принятия управленческих решений, а в качестве основы для построения системы БП управления строительной организацией предлагается выбрать когнитивно-графовую модель, отображающую факторы-показатели процесса управления проектами строительной организации.

Во второй главе разработана система бизнес-процессов управления строительной организацией, как основа для построения когнитивно-графовой модели (КГМ) БП, учитывающая функциональные особенности отрасли. Представлена внешняя среда организации, проведен анализ сильных и слабых сторон функционирования, разработана комплексная методика для анализа системы БП. В качестве примера объекта управления использован реальный проект строительства типового жилого дома.

Для формирования модели выделены внешние (экзогенные) ВР1¥ и внутренние (эндогенные) ВРУ процессы:

ВР = {ВР]/У-,ВРУ} (1)

где ВРУ включает два подмножества:

• управленческие процессы (ВРЦ), позволяющие контролировать и координировать деятельность строительной организации, обеспечивая достижение целей предприятия;

• производственные процессы (ВРР) - обслуживание клиентов, снабжение, создание объекта:

ВРУ = {ВРи; ВРР} (2)

Глобальной целью управления строительной организацией является принятие оптимального управленческого решения руководителем. В рамках обозначенной цели необходимо решить подзадачи реализации объявленной методики, изучения внешней среды, создания КГМ, построения проектной диаграммы, выявления набора продукций, вынесения рекомендаций по принятию оптимального решения.

Методика комплексного анализа системы БП реализуется по следующим этапам:

1. Создать и определить структуру БП управления строительной организации в виде графической модели, созданной из концептов, составляющих систему (рисунок 1), используя мнения когнитолога и владельца проблемы, а также определить предел детализации п основного БП.

2. Формализовать структуру основного процесса, задавая базисные бизнес-процессы и подпроцессы, условия соподчиненности, и связи.

Когнитивно-графовая модель БП управления строительной организацией представлена в виде:

5= {ВР,Р,М,и}, (3)

где ВРк — множество БП, к = 1, К;

Р = {Ркл} - множество подпроцессов к-го БП, г = 1, пк, где пк — количество подпроцессов к-то БП;

М = {т,у-}, где тгу — множество мощностей связей между / и у'-ым БП для ¿,у = 1, К; множество мощностей связей между подпроцессами к-то БП для 1,у = 1 ,пк\ множество мощностей связей между /' иу'-ым подпроцессами Кх и К2 БП, для I = 1 ,пк1,] = 1,пк2.

1/ — множество экспертов.

3. Построить матрицы парных сравнений Е путем назначения весов связей для элементов множества М экспертным путем, применяя числовые или лингвистические шкалы оценивания в зависимости от постановки задачи.

Е0 =

' 1

т2Х ... т2Х , (4) ** II

™К,1 ... 1 )

\рп

Р1 "1 "" т2Л

1пк д

Р 2

"тГ,2"' 1

ГПпк, 2

р„.

1 У

(5)

где Е0 — матрица парных сравнений взаимовлияния бизнес-процессов ВРк между собой. Вектор предельных приоритетов данной матрицы является результирующим для задачи анализа макроуровня, учитывающей только взаимовлияние БП между собой. Ек - матрица парных сравнений подпроцессов к-то БП. При оценке влияния подпроцессов разных БП матрица Е имеет вид:

/

\р,

Р1

"Г" т2,1

ЩпК11

V1 Р2

Рг "11,2 1

тпК1.1

..р/л«.; т2,пК2

(6)

1 /

4. При обработке вышеперечисленных матриц парных сравнений бизнес-процессов ВРк, подпроцессов Р формируются УУц - матрицы парных сравнений, составленные из векторов приоритетов \мк.

5. Формируется субматрица БМ, составленная из векторов приоритетов матриц парных сравнений и записывается блочно по БП и подпроцессам,

отражающим непосредственную связь или влияние между 1-ым и у'-ым элементом. Нулевые элементы вектора указывают на отсутствие влияния (таблица 1).

6. Осуществляется нормирование вектора предельных приоритетов для всех элементов системы основных БП строительной организации, позволяющего определить отношение линейного порядка на множестве БП и ранжировать их по значимости.

Таблица 1 - Формирование субматрицы векторов приоритетов

ВРг

врк

р\ р\

РК2

ВРХ

р\

У/,-

Ч/к

ВРк

W11

Проведено сравнение результатов вычисления предельных приоритетов с помощью методики и эмпирических знаний экспертов, показавшее, что относительное отклонение расчетных значений составляет не более 4,9 % от экспертных данных (рисунок 1).

Определениетехнико-экономических показателей соответствие нормативным Составление задания на

проектирование

срокам наличие исполнительской документации

5

4.8 4

Планирование строительно-монтажных работ

соответствие проектной документации

наличие технических условии подключения к...

уровень проектно-сметнои документации

наличие исходных данных

мониторинг и контроль, строительно-монтажных...

проектирование

- управление проектом

строительство

сдача объекта в эксплуатацию ... согласование проектной документации

Рисунок 1 - Среднее отклонение элементов системы от планового значения (экспертного) к фактическому (рассчитанному по методике), % Разработанная комплексная методика применена для анализа БП «Управление строительным проектом» в целях успешного и эффективного функционирования строительной организации.

В третьей главе выявлены основные БП и подпроцессы глобального БП «Управление строительным проектом», с использованием которых построена и проанализирована КГМ, рассмотрен пример ситуации внутри БП «Строительство», разработана процедура формирования управляющих воздействий на основе оценки ситуации в строительной организации с применением продукционных правил и проектного управления.

Анализ процесса управления строительной организации позволил выявить, что надстройкой технической системы строительного производства (ВРР) является система управленческих процессов (ВРЦ), для обеспечения которой требуется выполнение определенного набора условий, связанных с наличием комплекта исполнительной документации. Целью успешного функционирования строительной организации является своевременная реализация строительного проекта при выполнении всех условий. Когнитивно-графовая модель БП «Управление строительным проектом» (рисунок 2) состоит из множества БП (концептов), характеризуемых наличием определенной исполнительной документации, и расширена до вида:

5 = {ВР, Р, М, и, О}, (7)

где О - множество пакетов исполнительной документации.

Определение технико-экономических показа^ел'

Проектирование ' "и

Наличие исполните! документации

Наличие актов на ^

скрытые работь^ ^

Соответствие нормативным срокам

Согласование

_______^ Л проектной

документации

Строительство

Выполнение технических условий, выданных !спертн ы м и^рганам и

Сда^а объекта в эксплуатацию

УрЪвень квалификации /проектировщиков

докумнтации

документации

Рисунок 2 — Фрагмент КГМ БП «Управление строительным проектом»

В целях повышения эффективности работы строительной организации была разработана процедура поддержка принятия решения по управлению БП (рисунок 3), в соответствие с которой каждый БП системы £ является этапом в последовательной или параллельной цепочке действий, ведущих к достижению глобальной цели по принятию рационального решения по управлению проектом.

Процедура позволяет зафиксировать отклонение технологий при исследовании ситуации в работе по проекту и состоит из следующих этапов:

1) выявить активный в настоящее время этап с помощью мнений экспертов;

2) представить БП в виде последовательности подпроцессов, обладающих перечнем характеристик (состояние БП на каждом этапе сопровождается наличием необходимого множества условий (документов)):

ВР1] = {ВРи1...ВРип}> (8)

^ Начало

_ »_

Представление БП в виде совокупности условий перехода к _следующему этапу_

)

Рисунок 3 - Алгоритм исполнения ситуации

Для строительного производства характерно как последовательное, так и параллельное выполнение этапов, пограничной стадией каждого этапа является формирование пакета исполнительной документации:

О = {Я1...О*...£>"}, (9)

где О - множество пакетов исполнительной документации, характеризующей каждый БП.

В* = {<*?...£&}. (10)

где Ок- множество документов в пакете исполнительной документации каждого БП, каждому из которых назначается признак наличия йрк из множества:

ОР = {йрк}, (11)

где <1рк е {0,1}

3) формировать вывод о переходе к следующему этапу, оценивая состояние условий БП. Если условие достигается, то происходит переход от ВРи1 к ВР(/;+1. Если хотя бы одно условие не выполнено, то по пути следования массива возникают дополнительные условия перехода.

Задача идентификации ситуации для заданного бизнес-процесса ВР в процессе управления строительным проектом описывается моделью:

<ВР,/ЛШ,ЯВР,/ЛШНвр1РК>, (12)

где /ЛШ - вектор значений приоритетов БП в системе, который показывает необходимость активации БП на настоящий момент времени;

НВР - ситуация в системе Б, определяемая ЛПР с помощью комплексной методики;

1ЫОНвр - вектор значений индикаторов (документов) БП для ситуации НВР, определяемый наличием/отсутствием документа;

РР - продукционные правила определения ситуации в системе 5".

Рисунок 4 - БП «Строительство» Для каждого БП момент перехода на следующий этап определен, как веха (х - некоторое элементарное событие). Совокупность всех возможных элементарных событий в процессе управления строительным проектом описывается пространством событий:

Х = {х1.х2._х/), (13)

где J - общее количество вех, а

Н = {К,}12.../1в}, (14)

где Н — возможные ситуации (исходы при переходе на следующий этап); В — общее количество возможных исходов.

Каждому БП соответствует набор индикаторов (исполнительных документов), а практика управления строительной организацией показывает, что при наличии или отсутствии условия появляется необходимость применения продукционного фронта. Связь между входными и выходными параметрами модели задается с помощью формализации профессиональных знаний эксперта в виде продукции правил.

Продукционный фронт (рисунок 5) описывается кортежем

{(ф);ЯВР; УР;Л-> В; ЦУНп}, (15)

где £р - имя продукции, выделяющее ее из множества продукций; IIР - условие применения продукции, для которого используется индикатор необходимости активации продукции, формулируемый с помощью лингвистической оценки ЛПР (К):

К= {(высокий), (средний), (низкий)}. (16)

А -* В - ядро продукции, интерпретируемое фразой «если А то В». 1!УНп - постусловие продукции (управляющее воздействие ЛПР).

ВР111

Условие возврата на предыдущий этап

-—Аг»В..................I

'Ситуация\ х (Н> .....

ври 2

(Управляющее воздействие

\ (и)

Условие перехода на следующий этап без дополнительных затрат

Условие перехода на следующий этап после УВ

Рисунок 5 — Формирование продукционного фронта

В результате анализа ситуации выделено: Н1 = {Л}; к\] - ситуация внутри БП, Н2 = ; Щ} - ситуация в системе, иУНп{1) = {ирг ...иип} -множество необходимых управляющих воздействий в данной ситуации, формируемое экспертами, N0 = {(Ц); (Д); (Н)} - множество нечетких оценок экспертов для характеристик управляющих воздействий, формирующих лингвистическое множество, где (Ц) - целесообразный, (Д) - допустимый, (Н)- нецелесообразный.

Например, подпроцесс «Устройство наружных инженерных сетей» может быть не завершен до момента завершения процесса «Прокладка инженерных сетей», но завершен до начала процесса «Кровельные и отделочные работы». Завершенность процесса возможна при наличии таких документов, как исполнительные чертежи (йсхемы сварных стыков трубопроводов (<¿2, «¿Рг)> каталоги координат йр\), полевые геодезические материалы исполнительной съемки (<¿4, йр\).

Примеры управляющих воздействий (11УНп(Ы0)у.

• перейти на следующий этап строительного производства «Возведение коробки здания» с привлечением дополнительных трудовых ресурсов для параллельного завершения предыдущего этапа;

• замена подрядчика на данном этапе и возобновление работ только при наличии выигранного тендера на выполнение работ другой подрядной организации.

Пример продукционного правила для рассматриваемого примера:

Если (V" <1р} = 0), то действие = {БП не переходит к следующему этапу; происходит остановка БП; продление сроков текущего этапа).

По итогам анализа БП ЛПР принимает решение (по принятию или отклонению предложенных управляющих воздействий (иУНп(ИОУ)), которое характеризуется нечеткими оценками (N0).

В четвертой главе представлена разработанная информационная система поддержки принятия решений (СППР) для анализа систем бизнес-процессов управления строительной организацией на основе разработанной методики.

При разработке структуры и функциональных возможностей СППР реализованы принципы модульного проектирования \Утс1ош8-приложений. СППР состоит из блока ввода информации об изучаемом объекте, модуля расчетов, блока вывода графических и числовых результатов. Экономический эффект выявлен при сокращении временных затрат на исследование схемы основных БП строительной организации с помощью СППР в 16 раз, что подтверждено мнениями опытных экспертов в строительной отрасли, а также проведенными испытаниями системы. Исследования показали, что при анализе схемы основных БП строительной организации вручную исследователь тратит около 48 часов, а при работе с СППР - 3 часа. Система анализа сетевых и иерархических данных в строительной отрасли позволяет лицу, принимающему решение, изучить полученный результат и сделать выводы, соответствующие поставленной задаче, при этом опираясь на результаты, подсчитанные наукоемкой информационной системой.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведены аналитические исследования разработок и теорий в области построения и решения задач принятия управленческих решений при исследовании БП управления строительной отраслью, показавшие, что существуют аспекты неработоспособности традиционных математических моделей применительно к данной предметной области, выявлены задачи, стоящие перед исследователями в процессе анализа строительной организации, и предложены варианты их решений.

2. Выявлены и структурированы основные БП управления строительной организацией на основе мнений экспертов, характеризующие основную специфику работы специалистов над строительным проектом.

3. Реализован системный подход в анализе БП, создана когнитивно-графовая модель системы БП «Управление строительным проектом», позволяющая решать задачи, возникающие в случае слабой формализации проблем управления.

4. Создана комплексная методика для анализа системы БП управления строительной организации, которая позволяет выполнить поставленные задачи для выявления рекомендаций по вынесению оптимального управленческого решения в строительной организации в условиях слабоструктурированности с достоверностью 95 %, с помощью которой проведен анализ внешней среды строительной организации.

5. Разработана процедура поддержки принятия решения по управлению БП строительной организации, апробированная для реального примера работы над строительным проектом, предложены варианты управляющих воздействий для принятия управленческих решений на основе продукционных правил.

6. Разработаны модель и алгоритмы работы информационной системы анализа сетевых и иерархических данных. Создана СППР для анализа

системы бизнес-процессов управления строительной организацией, позволяющая создавать и анализировать когнитивно-графовую модель управления строительной организации, ранжировать значительное число объектов по степени значимости, рассматривать количественные и качественные мнения экспертов, позволяющая многократно снизить время на проработку данных, эффективность подтверждается уменьшением трудозатрат в результате внедрения ИС.

7. Новизна разработанного программного продукта подтверждается свидетельством об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2011614509 от 7 июня 2011 г.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в журналах, периодических изданиях, включенных в список ВАК РФ

1. Полумордвинова, А.О., Квятковская, И.Ю. Информационная система поиска оптимального управленческого решения // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология - 2009. - № 2. - С. 61 - 65.

2. Полумордвинова, А.О. Автоматизация процесса оперативного управления капитальным строительством на основе системного подхода // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. -«Астраханский университет». - 2010. - №3 (11). - С. 84 - 88.

3. Полумордвинова, А.О. Методика исследования бизнес-процессов объекта строительства на основании теоретико-множественной модели строительной организации в разрезе управления функционированием // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. - 2011. - № 1.-С. 177- 180.

Статьи в материалах международных, всероссийских конференций, в

сборниках

4. Полумордвинова, А.О. Оценка взаимовлияния кластеров системы образования с использованием нечетких множеств // сборник трудов Международной научно-практической конференции «Эволюция системы научных коммуникаций Ассоциации университетов Прикаспийских государств». - Астрахань. - «Типография «Нова». - 2008. - С. 89 - 92.

5. Полумордвинова, А.О. Разработка инновационной системы поддержки принятия управленческих решений в сфере регионального строительства // Материалы 7-ой Всероссийской конференции по теоретическим основам проектирования и разработке распределенных информационных систем «ПРИС-2009». - 2009. - С. 136 - 137.

6. Полумордвинова, А.О. Информационная система анализа сетевых и иерархических данных в строительной области // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. - 2010. - № I. - С. 28 - 33.

7. Полумордвинова, А.О. Автоматизация процесса оперативного управления капитальным строительством // Сборник трудов научной конференции Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-23/ Белгород 24-29 мая. -2010. -Том 12.-С. 12- 14.

8. Полумордвинова, А.О. Разработка информационной системы поддержки оперативного управления организации строительной отрасли // Материалы Международной научной конференции «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «Астинтех -2010». - Издательский дом "Астраханский университет". - 2010. - С.172 -173.

9. Полумордвинова, А.О. Информационная поддержка оперативного управления в строительной отрасли с использованием когнитивных карт // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. - 2010. - № 2.-С. 51 -54.

10. Полумордвинова, А.О. Актуальные вопросы в изучении слабоструктурированных систем // Материалы конференции XII Санкт-Петербургской международной конференции «Региональная информатика» - Санкт-Петербург - 20 - 22 октября. - 2010. - С. 59-61.

11. Полумордвинова, А.О. Инновационные подходы в строительстве// Сборник статей международной научно-практической конференции «Информационные технологии» «Биотехнологии» «Фундаментальные и прикладные исследования университетов, интеграция в региональный инновационный комплекс». Доклады молодых ученых в рамках программы «У.М.Н.И.К.». Том 2. - 2010. - С. 58 - 60.

Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ

12. Информационная система анализа сетевых и иерархических данных Св. об офиц. per. прогр. для ЭВМ № 2011614509, Россия/ Полумордвинова А.О. - Заявл. 20.04.2011, зарег. 7.06.2011.

Подписано в печать 15.04.13 г. Тираж 100 экз. Заказ № 267 Типография ФГБОУ ВПО «АГТУ», тел. 61-45-23 г. Астрахань, Татищева 16ж.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ «АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

04^0135755° На правах рукописи

ПОЛУ МОРДВИНОВ А АННА ОЛЕГОВНА

УПРАВЛЕНИЕ БИЗНЕС-ПРОЦЕССАМИ СТРОИТЕЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ НА ОСНОВЕ КОГНИТИВНО-ГРАФОВОЙ МОДЕЛИ

Специальность 05.13Л0 Управление в социальных и экономических

системах

ДИССЕРТАЦИЯ

На соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Шуршев В.Ф.

Астрахань - 2013 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..........................................................................................................5

ГЛАВА 1 ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ И АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИХ РЕШЕНИЯ..................................15

1.1 Основы управления строительной организацией и основные тенденции развития руководства проектами.............................................................................15

1.1.1 Особенности управления проектами строительной организации .. 17

1.1.2 Применение когнитивных моделей в системах поддержки принятия решений.................................................................................................21

1.1.2.1 Построение когнитивно-графовой модели.................................21

1.1.2.2 Анализ данных сетевой или иерархической структуры...........23

1.2 Анализ информационных систем в работе строительных организаций29

1.3 Выводы по первой главе............................................................................38

ГЛАВА 2 МЕТОДИКА КОМПЛЕКСНОГО АНАЛИЗА СИСТЕМЫ

БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ СТРОИТЕЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ............................40

2.1 Формализованное представление совокупности бизнес-процессов строительной организации.......................................................................................41

2.1.1 Этапы комплексной методики анализа бизнес-процессов..............43

2.1.2 Применение нечетких оценок в анализе бизнес-процессов строительной организации...................................................................................46

2.2 Исследование макроуровня системы строительной отрасли.................51

2.2.1 Создание системы факторов, формирующих внешнюю среду организации............................................................................................................51

2.2.2 Комплексный анализ факторов, составляющих внешнюю среду строительной организации...................................................................................55

2.2.3 Формирование матриц парных сравнений........................................60

2.3 Выводы по второй главе.............................................................................67

ГЛАВА 3 ПОСТРОЕНИЕ И АНАЛИЗ КОГНИТИВНО-ГРАФОВОЙ МОДЕЛИ ОСНОВНЫХ БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ......................................................................69

3.1 Построение когнитивно-графовой модели основных бизнес-процессов строительной организации.......................................................................................69

3.1.1 Обоснование выбора способа реализации представления совокупности бизнес-процессов управления строительной организации......69

3.1.2 Идентификация бизнес-процессов и подпроцессов управления строительным проектом.......................................................................................70

3.2 Системно-информационный анализ когнитивно - графовой модели системы основных бизнес-процессов строительной организации......................83

3.2.1 Процедура поддержки принятия решения по управлению бизнес-процессами.............................................................................................................84

3.2.2 Реализация фронта продукции, как этапа процедуры принятия решения по управлению бизнес-процессами.....................................................87

3.3 Выводы по третьей главе............................................................................91

ГЛАВА 4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ

АНАЛИЗА СЕТЕВЫХ И ИЕРАРХИЧЕСКИХ ДАННЫХ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ 93

4.1 Обработка исходной и выходной информации.......................................95

4.2 Алгоритм работы системы.......................................................................99

4.3 Функциональные модули системы..........................................................102

4.3.1 Разработка качественной модели системы......................................102

4.3.2 Модуль работы с «утяжеляющими» систему элементами...........104

4.3.3 Модуль составления матриц парных сравнений............................105

4.4 Оценка качества и адекватности информационной системы...............107

4.5 Выводы по 4 главе.....................................................................................108

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...............................................................................................110

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ТЕКСТЕ.....................113

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..............................................................................114

Приложение А (справочное) Обзор строительной отрасли 2010-2011 гг. 125 Приложение Б (обязательное) Некоторые матрицы парных сравнений при исследовании когнитивно-графовой модели «Управление строительным

проектом».................................................................................................................138

Приложение В (обязательное) Акты о внедрении программной разработки

...................................................................................................................................140

ПРИЛОЖЕНИЕ Г (обязательное) Свидетельство о регистрации программной разработки........................................................................................145

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В 2012 году рост ВВП составил 4,3 %, что выше аналогичного показателя 2011 года: на протяжении первого полугодия 2012 года экономика страны восстанавливалась сравнительно невысокими темпами (4,3% в I квартале и 3,4 - во II квартале), однако, с августа - сентября 2012 года, несмотря на ухудшение ситуации в мировой экономике (проблемы еврозоны , экономический кризис), сохранение высоких цен на нефть позволило экономике России увеличить темпы роста до 4,8 % (в III и IV квартале).

Рисунок 1 - Динамика основных экономических показателей России 2003 -

2012 г.%

Негативные тенденции в мировой экономике и экономике России в частности в 2012 году привели к стагнации реальных доходов населения и ослаблению курса рубля. В таких условиях население склонно выводить деньги из банковских депозитов, при этом ключевым альтернативным источником сбережения продолжает оставаться недвижимость, так как одной из основных задач строительной отрасли является обеспечение комфортным жильем граждан России по разумным ценам. Мировой финансовый кризис привел к

тому, что к концу 2008 года ситуация в строительстве России стала очень тяжелой. Ведь основными источниками финансирования строек были средства граждан, а также кредиты и инвестиции. И в ситуации кризиса в первую очередь пострадала отрасль жилищного строительства, так как банки прекратили кредитование, нарушили сроки выдачи кредитов, поставив строителей в исключительно тяжелое положение, а для граждан создалась иллюзия, что покупать жилье заведомо невыгодно. Те компании, у кого объекты были в готовности 50 процентов и выше, закончили строительство. В 2010 году объемы строительства упали почти на 20 миллионов квадратных метров. В 2011 и 2012 годах ситуация сохранила характер. В результате сегодня нарушаются контрольные цифры, которые были определены президентом и председателем правительства. Помимо кризиса в 201 1 году на всей территории Российской Федерации отменена процедура выдачи лицензий на ведение строительной деятельности, введен институт саморегулирования (СРО).

Рисунок 2 - Динамика основных показателей инвестиционной и строительной деятельности в 2001 -2012 гг. В связи с этим проведена ревизия всего российского строительного рынка, а это значит проведена большая работа по отбору компаний, отвечающих

критериям принятия в СРО, что в свою очередь, требует доработки нормативно-правовой базы, поправок в закон.

Структура объема строительных работ по федеральным округам в 2009 -2012 гг. была примерно одинаковая, так сокращение доли строительных работ в Южном федеральном округе в 2010 году связано с выделением из состава округа нескольких регионов и образованием Северо - Кавказского федерального округа, а за счет множества инвестиционных проектов в Московском регионе Центральный регион остается лидирующим в области объемов строительства (рисунок 3) .

Динамика объема строительных работ в России по Федеральным округам в 2005-2012 гг, млрд. руб.

Динамика объема строительных работ н России но Федеральным округам в 2005-2012 гг, %

1ЦФ0 1ПФ0 УрФО ПрФО 1ЮФ0 |СФ0 1ДФ0 СКФ0

|ЦФ0 1СЗФ0 УрФО ПрФО |ЮФ0 |СФ0 1ДФ0 СКФ0

111111

2(105 2006 2007 200Н 2009 2010 2011 2012

2005 2006 2007 200Х 2009 201(1 2011 2012

Рисунок 3 - Динамика и структура объема строительных работ

Самым социально - значимым проектом за последние годы в строительной отрасли стал национальный проект Правительства РФ «Доступное жилье», в рамках которого к 2015 году прогнозируется увеличение объемов ввода жилья до 100 млн. кв. м. в год (рисунок 4). Среди методов управлении строительной отраслью активно развивается направление использования инновационных средств анализа технологических и производственных процессов, в рамках которого принято представлять основные отраслевые направления в виде

совокупности бизнес-процессов, требующих структуризации. Мониторинговые исследования показали, что 62% строительных организаций необходимо регламентировать внутренние бизнес-процессы в целях повышения эффективности функционирования и скорости принятия управленческих решений в реализации строительных проектов.

январь фшраль ыгрт шрель их нюиь июль ж густ севмбрь оторь юязрь лембрь -2005 - 2006 - 2007 - 2008 - 2009 «■■■»2010 —.......»2011

Рисунок 4 - Динамика ввода жилья в России

Основными современными причинами отсутствия четкой регламентации внутренних бизнес-процессов являются: их сложность и высокая стоимость описания (41%), некомпетентность персонала (72%), нестабильность функций строительной компании (46%), высокая стоимость привлечения консультантов (38 %).

В связи с полученными данными, особого внимания заслуживает, непосредственно, процесс управления строительным проектом. В данном исследовании анализ бизнес-процессов управления строительной организации проводится на примере проекта строительства жилого дома в Советском районе г. Астрахани по ул. Боевая ООО «Комстрой Инвест». Для строительной организации сдерживающими факторами в рационализации управления являются: отсутствие общепринятой структуры бизнес-процессов.

неопределенность учета связей между их элементами, значительный спектр показателей процессов строительства, измеренных в различных метрических системах [1]. При использовании информационных технологий в управлении строительной организацией, как правило, приходится сталкиваться с тем, что -в отличие от большинства технических систем - объект управления не только не формализован, но слабо структурирован, и субъективность руководителя приводит систему к состоянию неопределенности. Одним из подходов к анализу слабо структурированных проблемных областей, является когнитивный анализ, который позволяет в различных интерпретациях представлять изучаемую систему в виде модели и применять к ней необходимые методы анализа.

В современной социально-экономической обстановке в условиях поиска оптимальных путей информатизации общества и вхождения России в мировое информационное пространство первостепенное значение приобретает решение многоаспектной проблемы документационного обеспечения управления, при помощи которого процессы документирования, организации документов и документооборота приобретают нормативный или упорядоченный характер.

Степень разработанности темы. В области технологий, изучающих проектное управление организацией и ее бизнес-процессами, использование когнитивно-графового моделирования накоплен положительный опыт, отраженный в трудах отечественных и зарубежных ученых Андрейчикова A.B., Жарикова О.Н., Костюченко В.В., Крюкова K.M., Квятковской И.Ю., Карлиной Е.П., Коврига C.B., Максимова В.И., Робертса Ф.С., Смирнова А.Ю., Силова В.Б., Толмена Э. и др.

Авторы отмечают проблематику управления проектами строительной организации, обоснованную различиями в управленческой и информационной средах строительной организации. Сложность анализа организации с точки

зрения управленческих механизмов проявляется в отсутствии унификации типовых бизнес-процессов, наличии значительного количества вновь появляющихся факторов влияния внешней среды, необходимости оценки качества бизнес-процессов. Необходима адаптация известных методологий к задачам строительной организации, вследствие чего актуальной является задача управления бизнес-процессами строительной организации в условиях неопределенности, с учетом макро- и микроуровней системы бизнес-процессов.

Целью диссертационной работы является совершенствование механизмов управления основными бизнес-процессами строительной организации, основанное на совокупности аналитических и математических методов, алгоритмического и программного обеспечения.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе необходимо решить следующие задачи:

1) провести анализ современной теоретической базы в части принятия управленческих решений при исследовании бизнес-процессов строительной отрасли и приложений когнитивно-графового моделирования к проектному управлению;

2) создать комплексную методику для анализа бизнес-процессов с применением аспектов проектного, ситуационного управления, управления качеством, информационного анализа систем и создание на ее основе модели бизнес-процессов управления строительной организацией;

3) идентифицировать и структурировать основные бизнес-процессы строительной организации на основе управления строительным проектом, разработать когнитивно-графовую модель системы бизнес-процессов строительной отрасли;

4) сформировать процедуру поддержки принятия решений при управлении строительным проектом с использованием методов ситуационного управления;

5) разработать программно-алгоритмический комплекс поддержки принятия решений с использованием когнитивно-графовой модели с учетом количественных и качественных оценок.

Научная новизна результатов исследования состоит в следующем:

1) разработана комплексная методика анализа системы бизнес-процессов, позволяющая ранжировать бизнес-процессы по степени значимости с точки зрения взаимодействия процессов управления строительной организации между собой;

2) разработана когнитивно-графовая модель бизнес-процесса «Управление строительным проектом», позволяющая формализовать процесс управления строительной организацией;

3) сформирована процедура поддержки принятия решения по управлению бизнес-процессами строительной организации, отличающаяся возможностью формирования последовательности управляющих воздействий лица, принимающего решение на всех стадиях жизненного цикла строительного проекта, в условиях инициализации различных ситуаций в процессе исполнения бизнес-процессов.

Методология и методы исследований. Для решения вышестоящих задач и достижения поставленной цели использованы методы теории искусственного интеллекта, когнитивно-графового моделирования, проектного управления, аналитических сетей, анализа иерархий, теории систем и системного анализа, математической статистики, методов проектирования и программирования информационных систем.

Объект исследования: система основных бизнес-процессов управления строительной организацией.

Предмет исследования: математические модели, методы, алгоритмы поддержки принятия решений, применяемые в управлении строительной организацией.

Теоретическая и практическая значимость работы. На основе полученных теоретических результатов (комплексная методика, когнитивно-графовая модель, процедура поддержки принятия решения) разработана информационная система анализа сетевых и иерархических данных для принятия решений в строительной отрасли, позволяющая применять как количественные, так и качественные оценки экспертов. Программный комплекс позволяет поддерживать процесс принятия управленческих решений с помощью опыта и знаний эксперта, сокращая финансовые и временные затраты на процесс анализа строительного проекта.

Степень достоверности исследования обусловлена корректным применением известных методов в комплексе для анализа бизнес-процессов строительной организации, соответствием результатов вычислений эмпирическим знаниям экспертов, а так же подтверждена внедрением в Министерстве строительства и дорожного хозяйства Астраханской области, Автономном учреждении Астраханской области «Государственная экспертиза проектов документов территориального планирования, проектной документации и результатов инженерных изысканий», Астраханском филиале ЗАО «ДАР/ВОДГЕО», а также в ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет» при обучении студентов информационного и строительного направлений.

Положения, выносимые на защиту:

1) система бизнес-процессов управления строительной организацией;

2) когнитивно-графовая модель бизнес-процесса «Управление строительным проектом»;

3) комплексная методика анализа бизнес-процессов;

4) процедура поддержки принятия решения по управлению