Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Назначение и области применения информационно-аналитических систем в органах внутренних дел 17
1.1. Аналитическая работа и информационно-аналитические системы органов внутренних дел 17
1.2. Понятие информационно-аналитической системы 39
1.3. Проблемы разработки, внедрения и эксплуатации информационно-аналитических систем органов внутренних дел 54
1.4. Определение цели и задач исследования 73
Выводы по первой главе 75
Глава 2. Разработка и обоснование методологии моделирования информационно-аналитических систем 77
2.1. Методология моделирования информационно-аналитических систем 77
2.2. Математические модели внутрисистемных показателей эргатических систем на основе теории конфликта 89
2.3. Методы и алгоритмы вычисления оценок конфликтных отношений элементов системы 117
Выводы по второй главе 132
Глава 3. Моделирование информационно аналитических систем органов внутренних дел 133
3.1. Математическая модель информационно-аналитической системы 133
3.2. Разработка программного обеспечения и повышение его производительности 143
3.3. Комплексный анализ информационно-аналитической системы органов внутренних дел и её модификаций 163
Выводы по третьей главе 178
Глава 4. Модели расчёта внешних показателей эффективности информационно-аналитических систем 179
4.1. Внешние показатели эффективности функционирования ИАС ОВД 179
4.2. Исследование связи между внутрисистемными и внешними показателями 187
4.3. Разработка алгоритмов обработки экспертных оценок 197
Выводы по четвертой главе 208
Глава 5. Исследование элементов информационно-аналитических систем органов внутренних дел 210
5.1. Разработка алгоритмов кластерного анализа элементов системы 210
5.2. Разработка комплекса программ кластерного анализа 222
5.3. Кластерный анализ элементов информационно-аналитических систем органов внутренних дел 237
Выводы по пятой главе 253
Глава 6. Повышение эффективности функционирования элементов информационно аналитических систем органов внутренних дел 255
6.1. Модели обмена, обработки и хранения информации на примере хранилища данных 255
6.2. Разработка математических моделей на основе теории массового обслуживания 264
6.3. Имитационное моделирование процессов обработки заявок 271
Выводы по шестой главе 278
Заключение 280
Список сокращений и условных обозначений 283
Список литературы 285
- Аналитическая работа и информационно-аналитические системы органов внутренних дел
- Математические модели внутрисистемных показателей эргатических систем на основе теории конфликта
- Внешние показатели эффективности функционирования ИАС ОВД
- Модели обмена, обработки и хранения информации на примере хранилища данных
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Ежегодно различными
организациями публикуются результаты исследований по генерации данных, по увеличению их объема: созданного, обработанного, переданного, сохраненного. Эти результаты говорят о зеттабайтах информации, которыми владеет человечество и ежегодно производит. Не исключением в этом явлении являются органы внутренних дел, так в частности, только количество заявлений на предоставление государственных услуг увеличилось с 105 273 796 в 2016 году до 629 362 894 в 2017 году, а за первый квартал 2018 года составило уже 331 929 995.
Если 100 лет назад производилось на несколько порядков меньше данных, то имеющихся на то время возможностей хватало на обработку их большей части. Однако в настоящее время этих возможностей хватать перестало. Виной тому не низкая производительность средств обработки или нежелание человека, а использование старых, проверенных временем способов обработки данных, извлечения информации. В условиях взрывного роста объема генерируемых данных эти способы перестали давать нужный эффект.
Исследование данной проблемы привело к возникновению новых подходов к обработке информации с целью извлечения знаний. Значительный вклад внесли Д.А. Поспелов, Д.А. Новиков, В.Н. Бурков, В.И. Варшавский, Г.С. Осипов, В.Н. Вагин, В.Ф. Хорошевский, Н.А. Коргин и др. Решением, как и следовало предполагать, явилось создание инструментов в виде аппаратных, программных или аппаратно-программных средств, которые аналитики всех уровней (начиная с простых аналитиков логистических компаний и заканчивая аналитиками международных организаций) взяли на вооружение.
Неизбежно было и проникновение инструментария для проведения анализа в органы внутренних дел, для которых аналитическая деятельность давно является неотъемлемой частью работы по защите жизни, здоровья, прав и свобод граждан Российской Федерации, противодействию преступности, охране общественного порядка, собственности и обеспечению общественной безопасности.
Необходимость проведения аналитической работы в ОВД потребовала
целого ряда исследований (И.В. Горошко, В.Д. Малков, В.А. Минаев,
В.В. Меньших, В.И. Сумин, Ю.Е. Аврутин и др.), направленных как на
организацию процессов управления силами и средствами ОВД, развитие
методик аналитической работы, так и на разработку и внедрение аппаратных и
программных средств. В одном из таких исследований целью было заявлено
совершенствование информационно-аналитического обеспечения
организационно-управленческой деятельности. Результатом работы по данному направлению стала разработка Единой системы информационно-аналитического обеспечения деятельности МВД России, её концепции, этапов внедрения.
Информационно-аналитические системы, являясь по своей сути эргатическими системами, потребовали решения множества задач по
оптимизации, по выбору как технических, так и архитектурных решений, по
учету характера отношений элементов системы. В связи с изложенным
возникла проблема разработки теоретических основ структурно-
параметрического моделирования эргатических систем предметного
назначения в интересах повышения эффективности их функционирования.
Комплексное решение проблемы повышения эффективности
информационно-аналитических систем в настоящее время недостаточно проработано. Таким образом, тема диссертационного исследования является актуальной.
Объектом исследования являются информационно-аналитические системы органов внутренних дел.
Предметом исследования являются математические модели, численные методы, алгоритмы и комплекс программ эргатических систем предметного назначения в интересах повышения эффективности их функционирования (на примере информационно-аналитических систем органов внутренних дел).
Научная проблема: Разработка теоретических основ структурно-
параметрического моделирования эргатических систем предметного
назначения в интересах повышения эффективности их функционирования (на
примере ИАС ОВД).
Цель исследования: Разработка моделей, методов, алгоритмов и комплексов программ структурно-параметрического анализа и оптимизации информационно-аналитических систем органов внутренних дел, а также их внедрение в практическую деятельность органов внутренних дел.
Задачи исследования:
-
Анализ информационно-аналитических систем различного назначения и перспектив их использования в деятельности ОВД.
-
Разработка методологии структурно-параметрического моделирования ИАС ОВД.
-
Разработка обобщённой математической модели эргатической системы предметного назначения и её исследование методами теории конфликтов на примере ИАС ОВД.
-
Разработка численных методов и алгоритмов расчёта показателей эффективности функционирования ИАС ОВД.
-
Разработка комплекса программ исследования конфликтности эргатических систем предметного назначения.
-
Разработка моделей, алгоритмов и комплекса программ декомпозиции эргатической системы предметного назначения.
-
Проведение вычислительных экспериментов и внедрение комплексов программ в практическую деятельность ОВД.
Методы исследования: для проведения теоретических и
экспериментальных исследований используются методы математического моделирования, экспертного оценивания, теории конфликта, теории массового обслуживания. Общей методологической основой является системный подход.
Научная новизна полученных в ходе исследования результатов заключается в том, что разработаны:
-
Методология структурно-параметрического моделирования информационно-аналитических систем ОВД, отличающаяся применением внутренних и внешних системных показателей оптимизации ].
-
Обобщённая математическая модель эргатических систем (на примере ИАС ОВД), отличающаяся комплексным учётом параметров и типов взаимодействий элементов [ ].
-
Численный метод и алгоритмы расчёта внутрисистемных показателей ИАС ОВД, основанные на использовании перманентных многочленов матриц графов системы, отличающиеся высоким быстродействием [].
-
Численный метод и алгоритмы расчёта внутрисистемных показателей ИАС ОВД, основанные на распараллеливании поиска циклов в графах системы, отличающиеся высокой точностью [ ].
-
Численный метод расчёта внешних показателей, отличающийся экстраполяцией экспертных оценок с учётом зависимости от внутрисистемных показателей [23-25].
-
Модель и алгоритм декомпозиции ИАС ОВД, отличающиеся применением критерия оптимизации числа кластеров в дивизимных процедурах кластерного анализа ].
-
Алгоритмы декомпозиции ИАС ОВД, отличающиеся градацией числа интервалов разбиения по каждому показателю элемента системы ].
-
Информационная технология, включающая комплекс моделей, алгоритмов и компьютерных программ исследования и оптимизации эргатических систем предметного назначения, отличающаяся применением единых форматов представления данных [ – ].
Теоретическая значимость заключается в том, что результаты диссертационного исследования могут быть использованы при разработке моделей и алгоритмов функционирования эргатических систем различного назначения.
Практическая значимость заключается в разработке комплексов
программ на основе численных методов и алгоритмов расчёта
внутрисистемных и внешних показателей эффективности функционирования
эргатических систем предметного назначения, снижения размерности
решаемых задач исследования; их внедрении в служебную деятельность
подразделений органов внутренних дел и компаний-разработчиков
программного обеспечения, позволяющего осуществлять аналитическую работу в органах внутренних дел, а также в учебный процесс образовательных организаций системы МВД России.
Достоверность результатов подтверждается использованием при разработке моделей известных математических методов и результатами вычислительных экспериментов.
Положения, выносимые на защиту:
1. Методология структурно-параметрического моделирования
информационно-аналитических систем ОВД, позволяющая осуществлять в итерационном режиме оптимизацию эргатических систем предметного назначения ].
2. Обобщённая математическая модель эргатических систем (на примере
ИАС ОВД), позволяющая учитывать параметры и типы взаимодействий
элементов для итерационной структурно-параметрической оптимизации
эргатических систем предметного назначения ].
3. Численный метод и алгоритмы расчёта внутрисистемных
показателей ИАС ОВД, позволяющие оперативно или с высокой точностью
осуществлять расчёт конфликтности элементов эргатических систем ].
-
Численный метод расчёта внешних показателей, позволяющий осуществлять оптимизацию системы за счёт экстраполяции экспертных оценок -].
-
Алгоритмы кластерного анализа эргатических систем, позволяющие уменьшать размерность задачи оптимизации [ ].
-
Комплекс проблемно-ориентированных компьютерных программ, позволяющий осуществлять проведение вычислительных экспериментов по исследованию и оптимизации эргатических систем ].
Реализация и внедрение результатов работы. Результаты
исследования использованы в научно-исследовательских работах:
- «Исследование эффективности функционирования, информационной
безопасности и живучести информационно-телекоммуникационных систем
органов внутренних дел в условиях конфликтного взаимодействия»
(№ госрегистрации 03083292), «Исследование особенностей функцио
нирования телекоммуникационных систем органов внутренних дел с
элементами интеллектуальных технологий в условиях информационного
конфликта» (№ госрегистрации 05110196), выполненных по инициативе
Воронежского института МВД России;
- «Исследование эффективности функционирования, живучести и
скрытности систем управления ОВД на базе цифровых транкинговых систем
радиосвязи (ЦТСРС)» (№ госрегистрации 05121870), выполненной по заявке
ОССТиА ГУ МВД России по Воронежской области;
- «Исследование помехозащищенности цифровых систем радиосвязи
ОВД в условиях информационного конфликта» (№ госрегистрации 05121869),
«Исследование инфокоммуникационных систем ОВД, работающих в
защищенном информационном пространстве» (№ госрегистрации 05134420),
выполненных по заявкам Департамента информационных технологий, связи и
защиты информации МВД России.
По всем перечисленным НИР имеются акты внедрения полученных результатов в подразделения, из которых поступили заявки.
Результаты исследования внедрены в служебную деятельность
подразделений органов внутренних дел и компаний-разработчиков
программного обеспечения, позволяющего осуществлять аналитическую работу в органах внутренних дел, а также в учебный процесс образовательных организаций системы МВД России.
Соответствие паспорту специальности. Содержание диссертации соответствует п. 2 – 5 паспорта специальности 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и
обсуждались на следующих конференциях и семинарах: Международная
научно-техническая конференция и Российская научная школа молодых
ученых и специалистов «Системные проблемы качества, математического
моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий»
(г. Москва, 2001); VII международная открытая научная конференция
«Современные проблемы информатизации в технике и технологиях»
(г. Воронеж, 2002); II Всероссийская научно-техническая конференция «Теория
конфликта и ее приложения» (г. Воронеж, 2002); Всероссийская научно-
практическая конференция «Современные проблемы борьбы с преступностью»
(г. Воронеж, 2003); Всероссийская научно-практическая конференция
курсантов, слушателей, студентов, адъюнктов и соискателей «Актуальные
вопросы эксплуатации систем охраны и защищенных телекоммуникационных
систем» (г. Воронеж, 2003, 2005, 2014, 2016); Всероссийская научно-
практическая конференция «Охрана, безопасность и связь» (г. Воронеж, 2003,
2005, 2011, 2012, 2013, 2015, 2016, 2017); IV международный семинар «Физико-
математическое моделирование систем» (г. Воронеж, 2007); Международная
научно-практическая конференция «Обеспечение законности и правопорядка в
странах СНГ» (г. Воронеж, 2009); Международная научно-практическая
конференция «Совершенствование боевой и физической подготовки курсантов
и слушателей образовательных учреждений силовых ведомств» (г. Иркутск,
2010); Международная научно-практическая конференция «Общественная
безопасность, законность и правопорядок в III тысячелетии» (г. Воронеж, 2010,
2012, 2016); Всероссийская научно-практическая конференция
«Математические методы и информационно-технические средства»
(г. Краснодар, 2010, 2015, 2017); Всероссийская конференция «Управление в органах внутренних дел: вопросы, теории, методологии, практики» (г. Москва, 2011); Всероссийская научно-практическая конференция «Особенности подготовки сотрудников полиции к применению специальных средств, физической силы и огнестрельного оружия» (г. Волгоград, 2012); Международная научно-практическая конференция «Экстремальные ситуации, конфликты, согласие» (г. Москва, 2012); 3 Всероссийская научно-практическая конференция «Информационные технологии в образовании 21 века» (г. Москва, 2013); Международная научно-практическая конференция «Теория и практика противодействия преступности в Азиатско-Тихоокеанском регионе (к 95-летию со дня образования Дальневосточного юридического института МВД России)» (г. Хабаровск, 2016); 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM (г. Челябинск, 2016); Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы прикладной математики, информатики и механики» (г. Воронеж, 2017); International Conference on Mathematical Modelling in Applied Sciences ICMMAS (г. Санкт-Петербург, 2017).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 50 печатных работ (4 монографии, 25 статей, 21 материал научных конференций), в том числе 21 работа опубликована без соавторов. Разработано 4 вычислительных
программных средства, зарегистрированных в Федеральной службе по интеллектуальной собственности. Работы [1 – 25] опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, из них 3 в изданиях, индексируемых Scopus. В работах, выполненных в соавторстве, автором лично: – предложено применение псевдообратных матриц для экстраполяции экспертных оценок; [ – предложено использование дивизимных процедур для проведения кластерного анализа; – предложена реализация технологической системы обучения на базе ситуационного центра; – предложены способы определения значений лингвистических переменных в целях экстраполяции экспертных оценок; – разработан граф состояний и алгоритм составления систем уравнений для определения вероятностных характеристик; – выделены особенности процессов принятия решений в ситуационных центрах ОВД; – разработана модель учёта приоритетов при обработке поступающих заявок; – проведен вычислительный эксперимент по выполнению аналитической работы в учебном ситуационном центре; ] – разработан метод и алгоритм вычисления оценок сбалансированности на основе перманентного многочлена; – предложена модель связи внутренних и внешних показателей; [ – проведен вычислительный эксперимент по вычислению оценок сбалансированности на примере эргатической системы централизованного наблюдения охраняемых объектов; ] – обоснованы функции агрегирования опосредованного и суммарного воздействий элементов; – обоснована методика обучения проведению аналитической работы в ситуационных центрах органов внутренних дел; – проведен вычислительный эксперимент по расчету оценок сбалансированности для различных состояний ИАС ОВД.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 197 наименований и 3 приложений. Работа изложена на 333 страницах машинописного текста (основной текст занимает 283 страницы, содержит 80 рисунков и 26 таблиц).
Аналитическая работа и информационно-аналитические системы органов внутренних дел
Информационно-аналитическая работа является одним из важных направлений в управленческой деятельности органов внутренних дел. От ее уровня, конкретного содержания и направленности в значительной степени зависит успешное выполнение поставленных задач по защите жизни, здоровья, прав и свобод граждан Российской Федерации, иностранных граждан, лиц без гражданства, для противодействия преступности, охраны общественного порядка, собственности и для обеспечения общественной безопасности.
Ведомственная наука органов внутренних дел уделяет значительное внимание вопросам организации и содержания процессов управления в целом и информационно-аналитической работы, в частности. Первые научные публикации по использованию статистических методов для оценки работы милиции появились уже в 20-е годы и на сегодняшний день их библиография в виде диссертационных исследований и монографий, статей в журналах и различных сборниках насчитывает сотни наименований [17, 148].
Особенно плодотворными для развития теории управления в сфере охраны правопорядка были 70 – 80-е годы, когда появилась целая серия фундаментальных исследований, посвященных предмету и методу этой теории, содержанию штабной функции и штабной организации в органах внутренних дел, организации информационно-аналитической работы. В числе ученых, трудами которых была заложена основа теории управления в сфере охраны правопорядка, управления органами внутренних дел, следует, прежде всего, назвать имена Г.Г. Зуйкова, Г.А. Туманова, В.З. Веселого, С.Е. Вицина, В.Д. Малкова, А.П. Ипакяна, Л.М. Колодкина, А.П. Коренева. Тогда же появились и обобщающие работы, посвященные проблемам организации процессов управления в органах внутренних дел, штабной культуре, подготовке управленческих решений, информационно-аналитической работе. Эта проблематика была отражена в диссертационных исследованиях, монографиях и статьях, подготовленных такими учеными, как Ю.Е. Лаврутин, Ю.Д. Блувштейн, В.Г. Воскресенский, Н.Н. Иванов, К.Е. Игошев, В.И. Казанцев, В.Г. Костыря, М.Л. Рогов, Л.Н. Роша и др. В конце 80-х годов интерес ученых к проблематике процессов управления, аналитической работы в органах внутренних дел заметно снизился, что в определенной мере явилось следствием политики руководства МВД СССР на свертывание научно-исследовательской работы, снижение роли штабов как органов межотраслевого управления. Лишь в 90-х годах положение начало медленно изменяться к лучшему. Защищен ряд диссертаций по управленческой проблематике. В 1990 г. под редакцией проф. В.Д. Малкова издан учебник «Теория управления в сфере правоохранительной деятельности», в 1993 г. под редакцией профессоров В.А. Минаева и А.П. Полежаева издано учебное пособие «Основы математического моделирования в деятельности органов внутренних дел», в учебнике «Административное право России», подготовленном А.П. Кореневым и изданном в 1997 г., значительное место отведено вопросам правовой регламентации управления органами внутренних дел, планирования, организации аналитической работы, контроля и проверки исполнения. В 1998 г. издана фундаментальная монография Ю.Е. Аврутина «Эффективность деятельности органов внутренних дел (опыт системного исследования)», в которой широко освещены вопросы правовой регламентации, организации и методики аналитической работы в органах внутренних дел [15, 148].
Высоко оценивая вклад названных и других ученых и практических работников в освещение проблем информационно-аналитической работы, следует признать, что каждый этап исторического развития страны ставит перед исследователем новые задачи, требующие осмысления. Не менее важно и то, что в указанных работах не было широкого ретроспективного обобщения практики становления и развития штабных аппаратов, административно-правового осмысления организационно-правовой сущности процессов управления, фрагментарно освещены вопросы информационного обеспечения аналитической работы, возможности моделирования процессов аналитической обработки информации для подготовки управленческих решений [17].
В этих условиях обращение к богатому опыту органов внутренних дел по организации информационно-аналитической работы, его критическое осмысление с позиций сегодняшнего дня, подготовка практических рекомендаций по совершенствованию организационно-правовых форм работы с информацией, использованию современных информационных технологий, включая методику статистической обработки социальной информации, является актуальной теоретической и практической задачей.
Функционирование сложных социальных систем, как правило, основано на смешанных видах социального управления. К числу таких систем относятся органы внутренних дел, в деятельности которых следует выделить административный, системный и ситуационный виды управления [14].
Административный вид проявляется в централизации управления по основным направлениям деятельности. Вся деятельность полиции подчиняется Министерству внутренних дел Российской Федерации; министр внутренних дел осуществляет руководство всей полицией Российской Федерации; руководство полицией в субъектах Федерации осуществляют министры внутренних дел, начальники главных управлений и управлений МВД России; руководство полицией в районах, городах и иных муниципальных образованиях осуществляют начальники территориальных органов внутренних дел; руководство полицией на железнодорожном, водном и воздушном транспорте, в закрытых административно-территориальных образованиях, на особо важных и режимных объектах осуществляют начальники соответствующих органов внутренних дел. Общепринятой формой осуществления руководства является приказ — подзаконный акт управления, который содержит обязательные предписания как индивидуального, так и нормативного характера.
Системный вид управления имеет несколько аспектов своего проявления.
1. Органы внутренних дел осуществляют деятельность по нескольким взаимосвязанным направлениям правоохранительной работы. Соответственно, управление по этим направлениям должно осуществляться системно — как управление по целям.
2. Основные способы и средства достижения целей правоохранительной деятельности органов внутренних дел регулируются нормами законодательства, которые также являются одним из обязательных компонентов системности управления и дополняются системой подзаконных актов управления.
3. Орган внутренних дел имеет определенную структуру служб и подразделений. Наряду с этим они обладают организационно-управленческими и информационными связями, кадрами и другими компонентами и являются социальной системой — управляемой и управляющей.
4. Органы внутренних дел входят в систему правоохранительных органов и на более высоком уровне управления — в систему органов государственной власти, то есть являются одной из подсистем государственного управления.
5. Сама деятельность органов внутренних дел осуществляется в системе общественных отношений и под непосредственным воздействием среды функционирования, которая может оказывать существенное влияние на эффективность правоохранительной деятельности (положительное и отрицательное), а также под воздействием взаимосвязанных факторов внутрисистемного характера (организованность, обеспеченность, целенаправленность и т.д.).
Ситуационное управление наиболее полно проявляется в деятельности органов внутренних дел при возникновении чрезвычайных обстоятельств, которые могут иметь различный характер. Например, это управление силами и средствами по сигналу о совершенном преступлении. Организационно-управленческая деятельность по таким сигналам осуществляется по заранее разработанным и апробированным алгоритмам, в том числе оформленным в виде актов управления. Одновременно с этим в обязанность начальника органа внутренних дел входит внесение изменений в расстановку сил и средств, в том числе создание дополнительных временных структур, в соответствии с ситуацией и целесообразностью деятельности, направленной на раскрытие преступления. Ситуационное управление не является исключительным, особенным в практике управленческой деятельности. Его применение имеет несколько форм выражения (например, изменение планов работы) и в целом предусмотрено нормативными правовыми актами, регулирующими управление в органах внутренних дел. Изменения, происходящие в обществе, технике, правовых и личностных отношениях неизменно вносят и требование по обеспечению возможности структурной и параметрической адаптации систем поддержки принятия управленческих решений, в целях обеспечения высокой эффективности их функционирования и получения достоверных адекватных результатов, полно отражающих происходящие изменения.
Взаимодействие и взаимообусловленность теории и практики управления выступают необходимыми условиями развития общества на современном этапе. Становление и развитие управления внесло существенные коррективы в различные области общественной жизни: политической, экономической, социальной. Первые внедрения в практику рекомендаций теории управления позволили многократно, но эпизодически увеличить рост производительности труда. По мере развития науки управления и совершенствования общественных отношений формируется объективная необходимость постоянного роста производительности труда и повышения эффективности систем управления, в том числе и в сфере правоохранительной деятельности.
Математические модели внутрисистемных показателей эргатических систем на основе теории конфликта
В процессе функционирования элементы воздействуют друг на друга, однако не все элементы содействуют достижению локальных целей Wi других элементов и цели W системы в целом. Некоторые взаимодействия между элементами могут существовать лишь для достижения своих локальных целей и не оказывать никакого влияния на эффективность функционирования всей системы в целом. В связи с этим наибольший интерес представляют те отношения между элементами, которые приводят к достижению общей цели W.
Рассматривая цели элементов ИАС, можно предположить, что некоторые из них будут противоположны друг другу, т.е. будут конкурировать друг с другом, а соответствующие элементы системы будут находиться в отношении конфликта. Другие же, наоборот, дополнят друг друга, способствуя достижению цели всей системы; таким образом, можно утверждать, что они кооперируются, а соответствующие элементы сотрудничают. Элементы, цели которых не взаимодействуют друг с другом, можно рассматривать как нейтральные, а элементы — как независимые. Следует отметить, что общепринятого определения конфликта не существует. По Булдингу [26], конфликт — это состязание, в котором стороны стремятся достичь несовместимых положений. Этому противоречит концепция о возможности разрешения конфликта посредством соглашения. В работах В.В. Дружинина, Т.Л. Саати, В.В. Сысоева, В.В. Меньших конфликт исследовался на основе математического моделирования, осуществлялся поиск путей к достижению оптимального решения (критериальный конфликт) [25, 47, 138, 140]. В настоящее время конфликт рассматривается не как нечто исключительное, не как синоним конфронтации, а как способ преодоления противоречий и ограничений, способ взаимодействия сложных систем [134]. Можно определить два пути системного исследования конфликта.
1. Описание взаимодействия систем в общем виде, с учетом всех существенных факторов, обнаружение и исследование конфликтующих сторон, возможного характера их взаимодействия, причин и механизмов конфликтов.
2. В предположении, что сторонам причина и характер конфликта известны, выделение главного с точки зрения исследователя фактора (в крайнем случае, 2 — 3 факторов) и построение модели для оценки значимости априорного фактора и результатов конфликта. Естественно, что рамки применения такой модели достаточно узки.
Другим важным аспектом является то, что в работах Д.Б. Десятова, В.В. Меньших, Ю.С. Сербулова, Р.А. Солодухи [26, 47, 50, 140] были рассмотрены такие понятия, как степень и интенсивность конфликта, а также меры их измерения. Это дало возможность говорить о компромиссном решении конфликта, связанном с выбором и построением различных схем компромисса, и об оптимизации, связанной с поиском введенных понятий.
Развивая идеи рефлексивного управления в конфликтах в работе В.И. Новосельцева разрабатываются математические модели динамики субъектов конфликта, предлагаются подходы к оценке вероятных рисков сторон [142].
Для описания отношений между элементами будем пользоваться терминологией теории конфликтов [138].
Рассмотрим два элемента Sb S2, которые образуют некоторую систему S (S — окружение систем Si, S2; Si, S2 — подсистемы S) с общей целью W. В процессе достижения этой цели подсистемы взаимодействуют с учетом своих локальных целей Wi, W2. Введем множество
S = {Si = (Si, S2), S2 = (Si, S2 ), S3 = ( Si, S2 ) , S4 = (Si, S2 )}, где запись Si означает отсутствие в окружении S подсистемы Si и S = ( Si, S2 )=0.
Будем считать, что цели W, Wi, W2 измеримы на множестве S и существуют вещественные функции (функции полезности) q(S), qi(S), q2(S) такие, что если Si, S2 a S и Si w S2 ( w— лучше в смысле W), то q(Si) q(S2). Соответственно — Si w S2, если qi(Si) qi(S2) и Si w S2, если q2(Si) q2(S2).
Будем считать, что система S2 конфликтует с системой Si в смысле достижения цели W (S2 I Si), если q (Si) = q (Si, S2) q (Si, S2 ) = q (S2). (2.1)
Это означает, что присутствие системы S2 в окружении системы S уменьшает общую полезность достижения цели W в смысле критерия q.
Естественно предположить, что в этом случае для Si и S2 существует противоположное отношение I, обеспечивающее выполнение условий:
q (Si) = q( Si, S2 ) q( Sb S2 ) = q (S2), (2.2)
q (SI) = q( SI, S2 ) = q( SI, S2 ) = q (S2). (2.3) В (2.2) присутствие S2 повышает ожидаемую полезность в смысле W, и говорят, что S2 сотрудничает с Si (S2 IC Si). Если же присутствие S2 никак не влияет на общую полезность (соотношение 2.3), то S2 и Si независимы (S2 1н Si).
Таким образом, в исследуемой системе можно выделить три вида отношений между элементами: конфликт, сотрудничество и независимость. Определение отношений, преобладающих над другими в системе, позволит сделать вывод об эффективности её функционирования и выработать рекомендации по изменению её структуры (применению тех или иных управляющих воздействий).
Обозначим q(Wis Wk) — величину изменения локальной функции полезности qk элемента Sk, реализующего цель Wk, за счет увеличения элементом Si, реализующим цель Wi, своей функции полезности qi.
Тогда возникают следующие ситуации:
1а. Si Ic Sk, если q(Wis Wk) 0.
При увеличении функции полезности qi(Si) увеличивается функция полезности qk(Sk). Элемент Si сотрудничает с элементом Sk.
2а. Si I Sk, если q(Wis Wk) 0.
При увеличении функции полезности qi(Si) функция полезности qk(Sk) уменьшается. Элемент Si конфликтует с элементом Sk.
3а. Si 1н Sk, если q(Wis Wk) = 0.
При увеличении функции полезности qi(Si) функция полезности qk(Sk) не изменяется. Элемент Si независим к элементу Sk.
Можно ввести также q (Wis Wk) — величину изменения локальной функции полезности qk элемента Sk, реализующего цель Wk, за счет уменьшения элементом Si, реализующим цель Wi, своей функции полезности qi. Аналогично предыдущему случаю возникают следующие ситуации:
1б. Si I Sk, если qXWi, Wk) 0. При уменьшении функции полезности qi(Si) увеличивается функция полезности qk(Sk). Элемент Si конфликтует с элементом Sk.
2б. Si Ic Sk, если q (W, Wk) 0.
При уменьшении функции полезности qi(S) функция полезности qk(Sk) уменьшается. Элемент Si сотрудничает с элементом Sk.
3б. Si 1н Sk, если q (W, Wk) = 0.
При уменьшении функции полезности qi(Si) функция полезности qk(Sk) не изменяется. Элемент Si независим к элементу Sk.
При рассмотрении систем будем считать, что элементы системы ведут себя синхронно, т.е. если Si конфликтует с Sk (Si I Sk), то выполняются оба условия: q(W1; Wk) 0 и q (W, Wk) 0.
Поэтому в дальнейшем можно будет рассматривать только величину q(Wb Wk).
Для изучения структурных характеристик отношений конфликта, сотрудничества, независимости необходима математическая модель ИАС. Компонентами такой модели должны быть:
1. Непустое множество элементов.
2. Непустое множество отношений, в которых находятся элементы рассматриваемой системы.
3. Определение каждого отношения как позитивного или негативного (с возможной числовой характеристикой степени позитивности или негативности отношений).
4. Отношение положительной обратной связи между элементами системы, если она находится в бесконфликтном состоянии, и отношение отрицательной обратной связи, если она находится в конфликтном состоянии.
Моделью, объединяющей все четыре указанных компонента, является знаковый орграф (ориентированный, направленный граф, все дуги которого отмечены знаками «+» или «-»). Это и неудивительно, так как теория графов и была создана, прежде всего, для исследования структурных характеристик самых разнообразных явлений — от механических до социальных и психологических [38]. Для дальнейшего анализа будем использовать ряд определений [130].
Внешние показатели эффективности функционирования ИАС ОВД
Современное развитие общества требует постоянного мониторинга и анализа информации, поступающей из различных источников, что требует использования современных информационных технологий. Несомненно, что сложность с которой приходится сталкиваться при разработке и использовании таких систем, материальные и организационные затраты вызывают необходимость оценки эффективности информационно-аналитических систем (ИАС), определения их желательных свойств и характеристик. Как было указано выше (см. п.1.2), основные свойства и характеристики ИАС распределены исследователями Gartner по трем категориям:
1. Интеграция: инфраструктура ИАС, управление метаданными, инструменты разработки, совместная работа, коллаж и моделирование данных бизнес-пользователями, встраиваемая аналитика, поддержка больших данных.
2. Доставка информации: отчетность, приборные панели (dashboards), специальные запросы, интеграция с Microsoft Office, использование поисковых технологий, мобильный доступ.
3. Анализ: аналитическая обработка в реальном времени, интерактивная визуализация, прогнозное моделирование и извлечение данных, показатели, директивное моделирование и оптимизация, анализ геопространственных параметров, встроенная расширенная аналитика.
Другими исследователя в данной области [152] приводятся следующие свойства, которыми должна обладать ИАС для успешной работы аналитиков:
- обеспечение легкого доступа к данным;
- учёт контекста выполняемых аналитических запросов;
- доступность аналитических методов для всех;
- использование технологий поиска данных с возможностью проведения экспериментальных расчётов;
- быстрое получение первых результатов сложных долговременных аналитических расчётов;
- уменьшение интервала времени между каким-либо событием (например, совершением транзакции) и появлением данных о нём в информационно-аналитической системе;
- широкое применение средств визуализации;
- сотрудничество и взаимодействие с другими пользователями;
- использование единой платформы для разных аналитических приложений;
- использование готовых решений для часто выполняемых аналитических исследований.
Следует отметить, что перечисленные выше свойства и характеристики, которыми должны обладать ИАС не являются однозначными для различных категорий пользователей: разработчиков, администраторов, аналитиков, руководителей организации. Нередко между ними могут возникать и конфликты интересов, например, администраторы могут в большей степени быть заинтересованы в поддержании стандартов внедрения, поддержки и развития ИАС, в то время как аналитики в простоте и гибкости использования имеющихся инструментов. В свою очередь руководители заинтересованы в повышении эффективности функционирования всей организации при использовании ИАС: уменьшении времени реагирования на какое-либо событие, увеличении точности прогнозирования развития ситуаций, уменьшении издержек для достижения поставленных целей, улучшении экономических показателей, таких как:
- сокращение производственного цикла;
- увеличение выручки;
- уменьшение оборотных средств в запасах;
- повышение эффективности использования ресурсов;
- ускорение вывода нового товара на рынок и т.д.
Более того общим недостатком перечисленных свойств, которыми желательно бы обладала конкретная ИАС для той или иной организации (в том числе и для органов внутренних дел), является отсутствие формализованных методов оценки эффективности работы ИАС.
Органы внутренних дел, решая возложенные на них задачи, также испытывают необходимость разработки и использования информационно-аналитического обеспечения деятельности в целях увеличения количества видов актуальной структурированной информации, одновременно доступной сотрудникам МВД России с автоматизированных рабочих мест, обеспечения возможности поиска информации [61]. Однако, отсутствует формализованная система оценки эффективности использования ИАС в деятельности органов внутренних дел, в связи с чем предлагается следующее:
1. Определить категории пользователей ИАС ОВД.
2. Для каждой категории разработать перечень требуемых показателей ИАС ОВД, предложить подходы к их расчёту.
3. Сформировать подход к оценке эффективности ИАС ОВД в служебной деятельности.
С учётом особенностей деятельности органов внутренних дел (в частности полиции) можно выделить следующие категории пользователей:
К1 — сотрудники-руководители, которые самостоятельно могут и не работать непосредственно с ИАС, но ожидающие улучшения служебной деятельности от её применения.
К2 — сотрудники-администраторы, выполняющие техническую поддержку и сопровождение ИАС.
К3— сотрудники-аналитики, непосредственно осуществляющие анализ сведений, с целью выявления зависимостей и характерных закономерностей, подготовки отчётов, аналитических справок, тематических обзоров.
К4 — сотрудники-операторы, служебная деятельность которых связана с наполнением информационных ресурсов (ввод данных по основным направлениям служебной деятельности).
Поскольку в настоящее время разработка ИАС ОВД преимущественно осуществляется сторонними организациями, то такая категория пользователей как «сотрудники-разработчики» отсутствует.
Для сотрудников-руководителей перечень ключевых показателей будет состоять из:
k11 — времени принятия управленческих решений (оперативности);
k12 — общего процента раскрываемости преступлений;
k13 — числа задач, для решения которых применяется ИАС.
Определить значения указанных показателей можно, основываясь на статистической отчётности после внедрения ИАС в практическую деятельность ОВД, либо также с помощью опроса экспертов.
Для категории К2 показателями будут:
k21 — качество программного обеспечения (функциональные возможности, надежность, практичность, эффективность, сопровождаемость, мобильность14);
k22 — надежность аппаратного обеспечения;
k23 — время настройки и конфигурирования аппаратного и программного обеспечения.
Получение значений показателей для различных ИАС возможно также с помощью экспертного опроса, однако, следует предположить, что будет достаточно сложной задачей. Её сложность объясняется субъективизмом специалистов, а также невозможностью привлечения экспертов, знакомых со всеми ИАС, особенностями масштабируемости, обеспечения отказоустойчивости, конфигурирования их на практике. С другой стороны, рассмотрение различных ИАС, существующих на рынке, позволяет сделать вывод о достаточно близких решениях, используемых информационных технологиях. Следовательно, показатели категории К3 на первом этапе оценки эффективности ИАС ОВД можно опустить.
Для категории К3 следует выделить косвенные показатели эффективности, которые отражаются на результатах служебной деятельности не непосредственно, а за счёт повышения уровня управления, оперативности и действенности принимаемых решений, совершенствования всей информационной системы объекта, т. е. косвенным путём. Эти косвенные показатели практически невозможно оценить в денежных единицах.
Модели обмена, обработки и хранения информации на примере хранилища данных
В обобщенной модели ИАС ОВД, рассмотренной выше, осуществляется обмен, обработка, хранение и анализ данных. Результат расчёта оценок сбалансированности показал, что именно хранилище данных представляет собой наиболее конфликтный элемент ИАС ОВД (см. Рисунок 3.4). В связи с этим рассмотрим данный элемент с точки зрения теории массового обслуживания и предложим различные подходы к повышению эффективности его функционирования и снижения его несбалансированности в составе ИАС ОВД. Стоит отметить, что выбор теории массового обслуживания определяется характером функционирования хранилища данных, а его вероятностные характеристики могут быть приняты в качестве функции полезности элемента q3 — качественного показателя эффективности функционирования хранилища данных. Поскольку хранилище данных может реализовы-ваться по-разному в связи с разными объемами и видами потоков данных, то построим концептуальные модели обмена, обработки и хранения информации в ИАС в зависимости от вида выполняемой аналитической работы: стратегического, комплексного и текущего. Для частного вида аналитической работы построение модели не представляется возможным ввиду индивидуального характера проведения анализа.
Для стратегического вида аналитической работы целесообразно строить центрально-местные системы обмена, обработки и хранения информации. Хранилище данных для достижения свой локальной цели W3 в этом случае должно обеспечивать сбор исторических сведений из различных структурных подразделений ОВД по направлениям деятельности и обеспечивать их хранение в локальных базах данных БДi. Агрегированные данные по территориальным подразделениям различных субъектов Российской Федерации будут предоставляться для анализа.
В тоже время можно существенно упростить подход к построению хранилища данных ИАС ОВД, осуществив перенос процесса агрегирования информации в информационные системы территориальных подразделений органов внутренних дел, это к тому же приведет к снижению загруженности каналов связи, поскольку передаются не все данные, а только результаты их агрегирования.
Рассмотрим структурную схему, представляющую собой концептуальную модель обмена, обработки и хранения информации в хранилище данных ИАС ОВД (Рисунок 6.1). Модель показывает, как под управлением УПроц осуществляется передача данных с помощью специализированных приложений по направлениям деятельности из БОДиВИ в множество баз данных (БзД).
Использование нескольких БзД позволит разделить физически и логически данные, хранимые в ИС, на отдельные блоки, что с одной стороны увеличит занимаемый объем (поскольку одни и те же данные могут дублироваться), но с другой стороны облегчит их обработку.
Для получения агрегированных данных потребуется сформировать запрос к блоку запросов, с помощью агрегаторов Агр. 1 – Агр. R (представляющих собой набор хранимых процедур и триггеров, управляемых УПроц), при этом происходит наполнение набора данных соответствующими сводными показателями. Сформированный набор данных, соответствующих запросу, отправляется через БЗапр для дальнейшего проведения анализа. При необходимости получить детализированные данные можно использовать также агрегаторы, но уже без создания сводных показателей.
Соответственно агрегаторы могут быть созданы заранее для получения различных наборов данных в виде шаблонов, либо с помощью УПроц непосредственно во время проведения анализа данных в ИАС ОВД. Кроме того, можно с помощью УПроц посылать запросы к информационным системам территориальных подразделений органов внутренних дел для большей детализации отдельных сведений.
Особенности проведения комплексного анализа (см. с. 24) требуют использования не только данных из информационных систем территориальных подразделений органов внутренних дел по направлениям деятельности, но также и сведения из других источников информации, которые могут быть предоставлены также другими федеральными органами государственной власти, находиться в открытом доступе в различных средствах массовой информации или поступать из обзоров различных организаций. При этом первоначальные вневедомственные источники данных будут носить неструктурированный характер, а, следовательно, в хранилище данных либо необходимо предусмотреть наличие баз данных, позволяющих работать с такими видами данных, либо осуществлять предварительную трудоемкую работу по переводу необходимых неструктурированных данных в формализованный упорядоченный вид в соответствии с направленностью комплексного анализа. В связи с этим для проведения комплексного анализа ИАС ОВД, в целом по структуре будет аналогично модели для стратегического анализа, но в целом включать дополнительные элементы (см. Рисунок 6.2).
Соответственно на рисунке 6.2 элементы хранилища данных разделены по характеру обрабатываемых данных. Такое физическое разделение в первую очередь должно способствовать обеспечению информационной безопасности обрабатываемых данных и их защите от несанкционированного доступа. Верхняя часть приложений Прил. 1 – Прил. N1 и БзД 1 – БзД L1 будут обрабатывать и хранить данные из вневедоственных внешних источников данных, и как было сказано выше, обеспечивать хранение данных в неструктурированном виде (в том числе могут быть определены и мультимедийные материалы, видео- и аудиозаписи). Нижняя часть ХрД в виде Прил. 1 – Прил. N2 и БзД 1 – БзД L2 будут содержать требуемые данные из ведомственных источников данных.
Соответственно агрегаторы могут работать как с БзД, содержащими как ведомственные, так и вневедомственные данные. Аналогично модели для стратегического анализа агрегаторы могут быть созданы заранее для получения различных наборов данных в виде шаблонов, либо с помощью УПроц непосредственно во время проведения анализа данных.