Введение к работе
Актуальность темы. Возникнув в середине 20-го ос::а, са неполных тридцать лет информатика преодолела огромный пут: от экзотической науки до непосредственной производительной силы общества. Б настоящее время эффективность многих производств и качество продукции напрямую зависят от степени автоматизации технологических и управленческих процессов. Дальнейший прогресс промышленного производства, в первую очередь, связывается с успехами и перспективами развития информатики. Грядущая промышленная революция должна сопровождаться появлением новых информационных технологий и коренными изменениями в информационной структуре общества В этой связи на порядок дня стал ряд крупных научных проблем как фундаментального, так и прикладного характера, требующих незамедлительного решения.
Блок фундаментальных проблем информатики на современном этапе связан с интеллектуализацией процессов переработки информации. Теоретической базой для их решения являются работы в области искусственного интеллекта и ЭВМ пятого поколения, которые, в свою очередь, немыслимы без развития дискретной математики, логики, теории программирования параллельных процессов, лингвистики, психологии, нейронных и транспьютерных сетей и других научных направлений.
Об успехах фундаментальных исследований можно судить по интенсивности перемещения проблем из фундаментальной в прикладную область. Так, к настоящему времени проектирование и использование баз знаний, создание интеллектуальных решателей, использующих знания при Еыработке управленческих решений, построение дружественного интерфейса "человек-компьютер" на основе профессионально-ограниченных естественных языков, разработка лингвистических и сетевых процессоров и другие подобного рода проблемы приобрели чисто прикладной характер и существенно продвинулись по пути их практической реализации.
Традиционные прикладные проблемы информатики группируются, вокруг идеи всеобъемлющей информатизации общества. Объективность ее возникновения и необходимость практического решения обусловлены значительным расширением сферы применения экономи-
- 4 -ко-математических методов и вычислительной техники. Причем это расширение имеет как экстенсивную составляющую, связанную с проникновением идеи автоматизации в новые сферы человеческой жизни, так и интенсивную составляющую, связанную с серьезным углублением автоматизируемых функций в традиционных прикладных областях информатики.
Расширение сферы информатизации влечет за собой увеличение обьемов проектных работ, связанных с созданием новых и развитием существующих автоматизированных информационных систем (АИС). Вместе с тем, дефицитность большинства видов ресурсов, необходимых для создания/развития ЛИС, обуславливает постоянное отставание совокупного производственного потенциала АИС-строительных организаций* от растущих потребностей информатизации. В первую очередь это относится к трудовым ресурсам. Несмотря на то. что, как показывает зарубежный опыт, численность занятых проектированием АИС удваивается в каждые 8-10 лет, нехватка специалистов в этой области деятельности будет ощущаться до конца 20-х годов 21 века.
Кроме очевидного пути, связанного с улучшением подготовки специалистов в области информатики и достижением всеобщей компьютерной грамотности, решаемых в системе образования и высшей школы, в настоящее время четко обозначены еще два направления преодоления увеличивающегося разрыва между потребностями в информатизации и возможностями удовлетворения этих потребностей. Первое связано с автоматизацией проектирования АИС, а второе - с разработкой методов и инструментария экономики жизненного цикла АИС. При этом, если первое направление успешно развивается на протяжении последних 10-15 лет, то второе -переживает период становления.
Возникнув на стыке кибернетики, информатики и системотехники, экономика жизненного цикла АИС , как научная дисциплина.
* Класс "АИС-строительные организации" образуют научно-исследовательские институты, конструкторские бюро, разрабатьшающие подразделения вычислительных центров, технологические лаборатории и др. структурные образования, занятые разработкой и развитием автоматизированных информационных систем.
- 5 -находится на этапе накопления знаний о процессах проектирования систем различных классов и выработки собственной методологии. Этот трудный для всякой "стыковой" научной дисциплины этап осложняется еще специфическими особенностями АИС и технологических процессов их построения: невещественность» программ и информации, являющихся основными конечными продуктами проектной деятельности; отсутствием метрики для измерения характеристик проекта по мере его развития: наличием большого числа творческих элементов в профессиональной деятельности проектировщиков АИС, плохо поддающихся инженерно-экономической оценке; высоким уровнем требований к жизнеспособности, адаптивности и сопровождаемое^ систем и т, л.
Научное направление "Экономика жизненного цикла АИС" возникло не на пустом месте и имеет корни в традиционной экономической науке. К пионерским работам этого направления относятся труды Голосова 0. В.. йуценко С. П., Подольского ЕЙ. и их последователей Антонова А. Г. „ Взаагеа И. Я. , Кутера М. И. , посвященные проблекам ЕОЕШіедкя эффективности автоматизированных систем обработки данных и вычислительных центров. Однако в них исследуется вторая половина жизненного цикла АИС, которую одни авторы называет стадией эксплуатации, а другие - стадией функционирования системы. Экономические проблемы первой половины дкзнешюго цикла - проектирование и внедрение системы - исследованы в недостаточной мере. В настоящее время имеются только отдельные попытки решения частных задач в рамках исследования смедных проблем - технологии проектирования АИС (Евдокимов В. В. , Кульба В. Е , Хотяшов Э. Н.), экономики программных продуктов (Лнпаев В. В. , Потапов А. И. , Тихомиров В. П.), организации и управления научного производства (Беклешов В. К. , Завлин Е R , Комков Е Г.) и др.
Тем не менее, ориентация на промышленно-поточный способ проектирования АИС с профессиональным разделением труда требует строгого планирования проектных работ в рамках каждого проекта и надлежащей координации проектной деятельности в АИС-строительной организации. Трудность практического решения ?тсй сложной глобальной проблемы связана с нереиенностью целого ряда более частных локальных проблем и. в первую очередь, с от-
- о -
сутствием общепринятого подхода к эконометриэации жизненного цикла АИС.
Для выработки такого подхода необходимо исследовать объективные экономические законы развития информационных систем, технологию их создания и внедрения, установить наиболее существенные факторы, влияющие на эффективность и кзчество процессов проектирования, определить обобщающе характеристики последних и на этой основе обрисовать контуры и обозначить методологическую базу нового раздела экономической науки, приз-еанногс обеспечить решение практических задач управления проектированием АИС.
Привлечение экономико-математических методов и вычислительной техники для выработки управленческих решений требует наличия хорошо структурированной информационно-логической модели предметной области. Традиционная сетевая модель жизненного цикла АИС (ШЩ АИС) имеет, по крайней мере, две особенности, которые умаляют ее практическую ценность. Это отсутствие четко детерминированных границ между соседними состояниями системы и статичность'модели. Первое означает, что конец предшествующего и начало последующего этапов жизненного цикла перекрываются и не могут быть точно определены во времени, а второе то, что традиционная модель представляет собой "застывшее" отображение процесса, задающее перечень и логическую последовательность состояний АИС. Однако для решения практических управленческих задач этого недостаточно и требуется либо учитывать динамику в МЩ АИС. либо .переходить непосредственно к динамическим моделям.
Сложные задачи управления инженерно-творческими процессами проектирования АКС не могут быть решены простыми методами. Поэтому требуют дальнейшего развития экономико-математические модели, призванные оптимизировать планово-управленческие решения в этой области человеческой деятельности. Известные модели планирования процессов проектирования, как правило, оперируют весьма крупнами планово-учетными единицами, а результаты их решения- не всегда адекватно отражают реальную действительность. Выходит, что проектирование АИС и планирование проектных работ существуют как бы в различных измерениях: проектирование осуществляется пооперационно, а планы разрабатываются на уровне
- V -этапов. Для согласования отмеченных сторон единого процесса необходима углубленная и комплексная проработка вопросов планирования проектных работ в разрезе ресурсов,сроков и исполнителей.
Новые методы планирования предполагают соответствующие изменения в реализации функций контроля, учета, анализа и регулирования процессов проектирования, призванных обеспечить обратную связь в общем контуре управления. Это обстоятельство обуславливает необходимость разработки современной информационной технологии управления проектированием АИС. Нетривиальность этой проблемы обьясняется невозможностью полной формализации управленческих процедур и большой ролью человека в процессах выработки и принятия управленческих решений.
Система управления проектированием АИС призвана обеспечить органическое сопряжение технологии проектирования и системы административно-организационного руководства, принятой в АИС-строительной организации. Важность этого ее назначения особенно возрастает в условиях перехода к рыночным экономическим отношениям. Кроме традиционных элементов сопряжения требуется разработать методы адаптации системы управления проектированием АИС и всего хозяйственного механизма АИС-строительной организации к меняющейся коньюнктуре рынка.
Настоятельная необходимость комплексного решения перечисленных проблем в концептуальном, методологическом, организационном, технологическом и административно-хозяйственном аспектах предопределила выбор темы, структуру и содержание настоящей диссертационной работы.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является разработка теоретических и методологических положений нового научного направления "Экономика жизненного цикла АИС", основанного на применении экономико-математических методов планирования, призванного рационализировать капиталовложения в автоматизацию организационного управления, прогнозировать затраты и длительность создания АИС для различных обь-ектов, составлять обоснованняе планы разработки конкретных систем и обеспечивать их практическое выполнение, осуществлять координацию проектных работ в рамках АИС-строительной организации и способствовать ее гармоническому развитии в условиях
- 8 -рыночных отношений.
Указанная цель включает следующие подцели и задачи исследования:
-
обоснование концепции и методологии экономики жизненного цикла АИС. как основы для автоматизации управления процессами их создания: структурная декомпозиция сложной кибернетической системы "АИС-строительная организация"; вычленение, классификация и определение методов реализации функций управления проектной деятельностью по созданию АИС.
-
повышение адекватности моделирования жизненного" цикла АИС организационно-экономического типа: выбор и развитие аппарата моделирования жизненного цикла АИС; разработка процедур построения, ранжирования и устранения альтернативности моделей процессов проектирования АИС; построение многоуровневой модели жизненного цикла АИС организационно-экономического типа.
-
установление аналитических зависимостей между параметрами среды проектирования, технико-экономическими показателями проектируемых систем и затратами ресурсов и построение на этой основе комплекса взаимосвязанных экономико-математических моделей, оптимизирующих планово-управленческие решения: параметризация среды проектирования; формирование пооперационных нормативов на проектирование АИС и разработка механизма их актуализации; вывод аналитических формул трудоемкости операций проектирования и выработка рекомендаций по их применению; разработка экономико-математической модели задачи планирования ресурсов на проектирование АИС и методов ее решения; разработка экономико-математической модели задачи планирования контроля за развитием проекта и методов ее решения; разработка экономико-математической модели задачи календарного планирования процесса проектирования и методов ее решения.
-
разработка информационной технологии управления проектированием АИС: декомпозиция функций и синтез модели управления проектной деятельностью АИС-строительной организации; исследование квалификационного состава сотрудников АИС-строитель-шх организаций и выработка рекомендаций по формированию проектных коллективов; разработка структуры информационной базы системы управления проектированием АИС.
5) разработка методического аппарата адаптации' хозяйственного механизма АИС-строительной организации к условиям рыночных экономических отношений: выработка принципов и рекомендаций по проектированию противозатратного хозяйственного механизма АИС-строителъной организации; исследование динамики распределительных соотношений между структурными подразделениями АИС-строительной организации и синтез схемы функционирования ее хозяйственного механизма
Предмет и обьект исследования. Предмет исследования составляют процессы проектирования автоматизированных информационных систем организационно-экономического типа.
Обьект исследования образуют АИС-строительные организации различной ведомственной принадлежности и структурного построения.
Методика исследования. Исследование базируется на методологии научного познания и её конкретных воплощениях в различных прикладных направлениях математики, кибернетики, экономики, информатики и системотехники. Теоретическую и методологическую основу решения блока задач структурирования предметной области составили методы анализа и синтеза сложных систем (работы Е Г. Бусленко, Дж. Клира, Е. 3. майминаса, U. Месаровича, Г. С. Поспелова, їй И. Черняка); моделирования жизненного цикла АИС организационно-экономического типа - теория сетей Петри и современные подходы к проектированию информационных систем (работы Г. Джексона, Д. Гантера, В. Л. Евдокимова, А. Г. Мамиконова, Э. Е Хотяпюва); разработки экономико-математических моделей планирования процессов проектирования АИС - теория оптимального управления и методы математического программирования (работы Р. Беллмана, В. М. Глушкова, Л. В. Канторовича, В. Леонтьева, В. А. Трапезникова); обоснования принятых решений и синтеза новой информационной технологии управления проектированием АИС -методы организации научного производства (работы В. К Беклеше-ва. Л. Л. Вегера, Г. М. Доброва, Е В. Липаева, R Г. Камкова). В процессе исследования проанализированы и использованы разработки ведущих организаций в области экономико-математического моделирования и проектирования информационных систем (Института проблем информатики РАН, Института кибернетики АН Украины,
Центрального экономико-математического института РАН, НПО "Центрпрограммсистем", НПО "Электронмат"), а такие работы кафедр и лабораторий ряда известных вузов (<Еинансовой академии при Правительстве Российской Федерации, Львовского университета, Московского эконрмико-стзтистического института. Киевского института"народного хозяйства. Латвийского университета).
Источниковую базу исследования составили плановая, нормативная, учетно-статистическая документация АИС-строительных :рганизаций и фактические данные, полученные путем проведения экспериментов и непосредственного наблюдения за развитием процессов проектирования АИС.
Для обработки исходных данных использовались известные пакеты прикладных программ "АРМ-статистическая обработка данных" (АРМ-СТАТ), "Графическая обработка информации" (ГРАФИН) и ряд оригинальных программ, разработанных под руководством автора Прикладные программы автоматизированной системы управления проектными работами в АИС-строительной организации написаны на языке "С". Информационная база системы проектировалась и поддерживается средствами СУБД DB-Vista.
Научная новизна диссертации заключается в формировании фундаментальных положений нового направления экономической натки - экономики жизненного цикла АИС, основанного на комплексном применении методов информационно-логического и экономико-математического моделирования и обеспечивающего методическую базу решения практических задач управления проектированием АИС.
На защиту выносятся следующие основные положения и результаты исследования:
нзучно-обоснованный подход к структуризации управления проектной деятельностью в АИС-строительной организации, ориентированный на формализацию и автоматизацию процедур выработки и принятия решений;
математический аппарат построения и анализа моделей процессов проектирования АИС (процедуры формирования, ранжирования и устранения альтернативности), являющийся дальнейшим развитием теории сетей Петри;
модель жизненного цикла АИС организационно-экономического
типа, основанная на принципиально новом подходе к структурированию среды проектирования, а такие использовании изобразительных и языковых средств сетей Петри для ее формализованного представления;
комплекс взаимосвязанных экономико-математических моделей, позволяющий в интерактивном режиме формировать рациональные управленческие решения, повышающие эффективность использования научно-технического и ресурсоного потенциала АИС-строи-тельной организации;
технологический комплекс управления проектированием АИС в АЙС~строительной организации, включающий оптимизационные модели планирования, инструктивно-методический материал по выполнению функций контроля, учета, анализа и регулирования процессов проектирования, а также программно-инструментальные средства его поддержки, ориентированные на профессионально-должностные потребности лиц принимающих решения;
структура распределенной базы данных системы управления проектированием АИС, отражающая особенности предложенной технологии выработки и реализации управленчесішх решений;
методический аппарат адаптации хозяйственного механизма АИС-строительной организации к условиям рыночной экономики, использующий аналитические методы математического анализа
Практическая значимость полученных результатов. Основные положения, выводы и рекомендации диссертации базируются на научно-обоснованной методологии исследования экономики жизненно-то цикла автоматизированных информационных систем и нацелены на комплексное решение проблемы управления научно-исследовательскими и опытно-конструкторскими работами по созданию АИС организационно-экономического типа. Они могут быть использованы просістішми организациями, конструкторскими бюро, технологическими лабораториями, разрабатывающими подразделениями внчис лительных центров и другими структурами, специализирующимися на проектировании АИС, для совершенствования организационного управления проектными работами с целью повышения надежности процессов проектирования и качества проектируемых систем, рационального использования ресурсного и научно-технического потенциала, внедрения- прогрессивной системы мотивации и оплаты
- 12 -труда, стабилизации экономического положения и достижения других положительных ориентиров.
Самостоятельное практическое значение имеют:
программно-алгоритмический комплекс моделирования процессов проектирования АИС, отличающийся высокой адаптивностью к предметным областям, основные процессы которых имеют топологический характер;
методика пооперационного планирования трудоемкости проектирования АИС, ее нормативная база и программно-инструментальная поддержка;
программно-информационное обеспечение задачи распределения ресурсов по операциям процесса проектирования АИС, допускающее адаптацию к другим предметным областям, основные процессы которых описываются сетевыми моделями;
программно-информационное обеспечение задачи выбора стратегии контроля за развитием проекта АИС, имеющее хорошие перспективы распространения в сферу других научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок;
программно-информационное обеспечение задачи календарного планирования процесса проектирования АИС,. границы потенциальной применимости которого очерчены множеством топологических процессов;
инструктивно-методическое, программно-инструментальное и информационно-справочное обеспечение технологии управления проектированием ЛИС в АИС-строительной организации;
методы адаптации хозяйственного механизма. АИС-строительной организации к рыночным экономическим условиям.
Внедрение и апробация результатов исследования. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом МНТК "Персональные ЭВМ" (п. 1.11.4) в рамках научной программы "Экспериментальная система проектирования, разработки и сопровождения программного обеспечения" (НИР"Экспромпт", N г/р 01870097515), координацию которой по постановлению Совета Министров СССР 'Л 48/6 от 16. 06.87 г. , и распоряжению президиума Академии наук СССР N 63 от 14.10.87 г. осуществлял Институт проблем информатики, по договорам с которым за период 1985-92 гг. под научным руководством и с непосредственным участием автора в рамках
этой программы выполнено 5 научно-исследовательских тем, в комплексе решающих проблему организационного управления проектными работами по созданию АИС. Основные результаты исследований обрели форму, программных продуктов и методических рекомендаций и нашли практическое применение в ряде организаций системы Академии наук (Институт экономики АН Украины, Институт проблем информатики РАН), высшей школы (Финансовая академия при Правительстве Российской Федерации, Львовский университет, Московский экономике-статистический институт), отраслевых научно-исследовательских организаций (Центр информационных технологий ГКНТ Украины, НТО "Центрпрограммсистем", ГВЦ "Мосэнерго") и коммерческих организаций научно-технического профиля (научно-внедренческий центр "Инд", СП "Новинтех", СП "Интеркомпьютер", научно-внедренческое предприятие "Форс" и др.).
Основные результаты исследования обсуждались и получили положительную оценку на 23 научных конференциях и семинарах, наиболее представительными из которых являются: "Повышекит чі-фективности и качества автоматизированных систем управления" (Всесоюзная научно-техническая конфереция ВСНГ0,Казань,1982). "Анализ эффективности и качества проектирования и функционирования АСУ в народном хозяйстве" (Всесоюзная научная конференция. МЭСИ, Москва,1983),"Проблемы и методы ускорения научно-технического прогресса на основе применения вычислительной техники-и автоматизированных систем" (Всесоюзная конференция. ИПОУ ГКНТ СССР, Москва, 1985), "Программное обеспечение ЭВМ" (II Международная научно-техническая конференция, центрпрограммсистем, Калинин. 1987), "Автоматизация проектирования систем планирования и управления^V Всесоюзная конференция. ИЛУ, Москва. 1987), "Применение вычислительной техники и математических методов в научных и экономических исследованиях" (Научно-техническая конференция, ИК АН УССР, Киев, 1988). "Программное обеспечение ЭВМ"(111 Международная научно-техническая конференция, Центрпрограммсистем, Тверь,1990). "Новые информационные технологии в планировании и производстве'Ч Научно-практический семинар, МДНТП, Москва. 1991) ."Маркетинг: опыт и проблемы" (Международный семинар. Латвийский ун-т. Рига.
- 14 -1992).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 48 работ (в т.ч. 4 монографии), в которых автору принадлежит 43,0 п.л.
Обьем и структура работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, объединенных в три раздела, заключения, списка литературы и приложений. Общий обьем работы составляет 540 страниц машинописного текста, включая 42 рисунка, 14 таблиц и 22 приложения. Логическая структура исследования приведена на рис. 1.