Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Анализ существующих подходов и методов формирования структуры программного обеспечения предметно-ориентированной информационно-управляющей системы рассматриваемой предметной области 16
1.1 Актуальность исследуемой проблемы 16
1.2 Анализ существующих методов по решению исследуемой проблемы 20
1.3 Анализ возможности организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем в рассматриваемой предметной области 34
1.4 Цели и задачи исследования 48
Результаты и выводы по главе 1 51
2.1 Определение основных интеграционных процессов разнородных данных и
метаданных, с учетом особенности рассматриваемо предметной области 53
2.2 Разработка модели интеграционных бизнес-процессов рассматриваемой предметной области на примере вуза и предприятия 59
2.3 Формирование морфологической таблицы смежности рассматриваемых интеграционных процессов разнородных данных и метаданных 75
Результаты и выводы по главе 2 82
ГЛАВА 3 Разработка структуры информационной среды для организации программ, программных компексов и систем 85
3.1 Разработка методики формирования математического и программного обеспечения рассматриваемой предметной области на примере вуза и предприятия 85
3.2 Комплексная модель программного обеспечения информационной среды 99
Результаты и выводы и результаты по главе 3 120
ГЛАВА 4 Структура программного обеспечения для реализации референтной модели организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем (на конкретном примере) 123
4.1 Разработка структуры программного обеспечения для реализации референтной модели 123
4.2 Специфические требования к аппаратно-программному комплексу для организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем 136
4.3 Оценка эффективности разработки предметно-ориен-тированной информационно-управляющей системы 140
Результаты и выводы по главе 4 145
Заключение 147
Список литературы 149
- Анализ возможности организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем в рассматриваемой предметной области
- Разработка модели интеграционных бизнес-процессов рассматриваемой предметной области на примере вуза и предприятия
- Комплексная модель программного обеспечения информационной среды
- Специфические требования к аппаратно-программному комплексу для организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В настоящее время при проектировании программных систем широко используется математическое и программное обеспечение, позволяющее формировать информационное взаимодействие объектов между вузом и предприятием, образующих образовательно-производственную среду (ОПС) для организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем с учетом выполнения условий идентификации и прослеживаемости. Однако для обработки множества разнородных данных и метаданных в программных системах ОПС требуется формализация и структурирование образующегося контента, учитывая при этом предметно-ориентированную направленность.
Большинство предметно-ориентированных программных систем настроено на применение web-портальных и кроссплатформенных технологий, позволяющих совмещать различные сервисы, в том числе в форме гетерогенного хранилища данных ОПС. Ряд web-портальных и кроссплатформенных технологий пополняются системами электронного обучения (СЭО), такими как Прометей, Educon, Mirapolis, AcademicNT, Sakai, MyWebCT, Moodle основанными на технологии web 2.0, системами управления проектами в соответствии со стандартом PMBoK (Microsoft Project, PM Expert, Битрикс, Projects Manager, 1С «Проектный офис», Teamcenter PLM «Управления проектами» и др.), системами автоматизации управления бизнес-процессами социальной BPM-лаборатории включающую программное обеспечение Horus (Карлсруэ, Германия), а также системами электронного документооборота (WSS Docs, Дело, Евфрат, Lotus Notes). Такие web-портальные и кроссплатформенные технологии в большинстве представляют предметно-ориентированные информационно-управляющие системы (ИУС) и часто в организациях используются автономно, а не комплексно, при этом, не выполняя обработку разнородных данных и метаданных из условий идентификации и прослеживаемости информационных объектов.
Таким образом, актуальной проблемой становится исследование процессов унификации информации в программах, программных комплексах и системах при проектировании предметно-ориентированной ИУС в соответствии международным стандартам ISO/IEC 15288 «Системная инженерия» и ISO 9001 «Система менеджмента качества», т. е. возникает вопрос разработки новых моделей и методов проектирования предметно-ориентированной ИУС на примере программного обеспечения ОПС, с применением системных моделей.
Степень разработанности темы. В своей работе автор опирается на труды
отечественных и зарубежных ученых: в области математического и программного
обеспечения моделей интеграционных процессов разнородных данных,
системного проектирования и разработки информационно-управляющих
систем – А. В. Речкалова, Г. Г. Куликова, А. П. Бельтюкова и др.; в области
информационных моделей данных – Н. И. Юсуповой, О. Н. Сметаниной,
В. В. Миронова; в области управления и теории систем и системного анализа,
распределенной обработки данных, а также управления процессами в открытом
информационно-образовательном пространстве высших учебных
заведений – А. Обервайза, Ю. Ф. Тельнова, Н. В. Тихомировой, Д. Ш. Султановой, М. Б. Гузаирова и др.; в области моделей передачи данных – А. Х. Султанова; в области менеджмента качества – У. Э. Деминга, У. Л. Шухарта, Б. Смита и др.; в области информационного и программного обеспечения поддержки жизненного цикла (ЖЦ) сложных систем – И. А. Кривошеева, А. И. Левина, Е. В. Судова, И. П. Норенкова и др.; в области менеджмента качества, моделирования и программной реализации бизнес-процессов – М. Хаммера, Дж. Чампи, Д. Росса,
Г. Н. Калянова и др., в области построения и применения нечетких моделей, систем и их программной реализации Л. Заде и др.
Проведенным анализом, в рамках проектирования предметно-ориентированной ИУС, на примере вуза и предприятия, установлено, что для обработки разнородных данных и метаданных, необходимо учитывать специфические особенности программного обеспечения ОПС, которые в недостаточной степени изучены и требуют исследований, направленных на разработку метода, методики, моделей формализации структуры контента программного обеспечения из условий идентификации и прослеживаемости.
Объектом исследования является математическое и программное обеспечение для проектирования предметно-ориентированной ИУС рассматриваемой предметной области.
Предметом исследования являются предметно-ориентированные языки и методы системной инженерии, математического и программного обеспечения и средства их реализации для проектирования предметно-ориентированной ИУС.
Цель и задачи исследования. Целью работы является повышение эффективности обработки, передачи и интеграции разнородных данных и метаданных в предметно-ориентированной ИУС исходя из условий идентификации и прослеживаемости на основе разработки математического и программного обеспечения ОПС. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
Провести анализ существующих подходов и методов формирования структуры программного обеспечения предметно-ориентированной ИУС рассматриваемой предметной области (соответствует п. 1 паспорта специальности).
-
Разработать метод формирования структуры программного обеспечения информационной среды на основе контента предметно-ориентированной ИУС для организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем рассматриваемой предметной области (соответствует п. 1 и 3 паспорта специальности).
-
Разработать методику формирования математического и программного обеспечения для организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем в предметно-ориентированной ИУС рассматриваемой предметной области (соответствует п. 1 паспорта специальности).
-
Разработать комплексную модель программного обеспечения информационной среды предметно-ориентированной ИУС для организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем рассматриваемой предметной области (соответствует п. 3 паспорта специальности).
-
Разработать структуру программного обеспечения для реализации референтной модели организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем в предметно-ориентированной ИУС рассматриваемой предметной области (соответствует п. 3 паспорта специальности) (на примере взаимодействия филиала ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет» в г. Кумертау и АО «Кумертауское авиационное производственное предприятие»).
Научная новизна:
1. Разработан метод формирования структуры программного обеспечения информационной среды на основе контента предметно-ориентированной ИУС, отличительной особенностью которого является применение теории категорий и теории множеств в качестве формального аппарата описания информационных
объектов для моделирования ОПС и организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем рассматриваемой предметной области.
2. Разработана методика формирования математического и программного
обеспечения для организации взаимодействия программ, программных
комплексов и систем в предметно-ориентированной ИУС рассматриваемой
предметной области, новизна которого заключается в том, что выделяются
вертикальные и горизонтальные процессы, взаимодействие между которыми
осуществляется за счет выделения параметров интеграции в явной форме, что
позволяет формализовать и структурировать контент.
3. Разработана комплексная модель программного обеспечения
информационной среды предметно-ориентированной ИУС для организации
взаимодействия программ, программных комплексов и систем рассматриваемой
предметной области, новизна которой заключается в том, что учитываются и
прослеживаются основные параметры ЖЦ бизнес-процессов. Это позволяет
идентифицировать и прослеживать, а также рационально во времени
согласовывать взаимосвязанные процессы, которые необходимо контролировать.
4. Предложена структура программного обеспечения для реализации
референтной модели организации взаимодействия программ и программных
систем в предметно-ориентированной ИУС рассматриваемой предметной области
(на примере взаимодействия филиала ФГБОУ ВО «Уфимский государственный
авиационный технический университет» в г. Кумертау и АО «Кумертауское
авиационное производственное предприятие»), новизна которой обусловлена
реализацией предложенных метода, методики и комплексной модели, что
позволяет проектировать предметно-ориентированную систему из условий
идентификации и прослеживаемости.
Научная новизна результатов исследований в целом обуславливается научно-обоснованной адаптацией известных подходов и методов в двух рассматриваемых областях (вуза и предприятия) для разработки предметно-ориентированной ИУС.
Результаты могут быть квалифицированы как решение актуальной задачи повышения эффективности обработки, передачи и интеграции разнородных данных и метаданных объектов в предметно-ориентированной ИУС новым, более эффективным способом за счет формализации и структурирования контента на основе программного обеспечения для организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем в рассматриваемой предметной области образующейся информационной среде.
Основные положения, выносимые на защиту соответствуют международным стандартам системной инженерии и системы менеджмента качества.
Теоретическая и практическая ценность. Теоретическая значимость диссертационного исследования заключается в:
-
Разработанном методе формирования структуры программного обеспечения информационной среды на основе контента предметно-ориентированной ИУС для моделирования ОПС и организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем рассматриваемой предметной области на основе положений теории множеств, теории категорий, методов нечеткой логики, стандартов системной инженерии и системы менеджмента качества, позволяющих выявить информационные потоки, связи между процессами для обеспечения идентификации и прослеживаемости объектов.
-
Разработанной методике формирования математического и программного обеспечения для организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем в предметно-ориентированной ИУС рассматриваемой предметной области, с выделением вертикальных и горизонтальных процессов,
что позволяет формализовать и структурировать контент в динамике из условий идентификации и прослеживаемости.
3. Разработанной комплексной модели программного обеспечения
информационной среды предметно-ориентированной ИУС для организации
взаимодействия программ, программных комплексов и систем рассматриваемой
предметной области, в основе которой лежит теоретико-множественное
представление ЖЦ системы, что обеспечивает возможность систематизации
информационных процессов.
4. Разработанной структуре программного обеспечения для реализации
референтной модели предметно-ориентированной ИУС рассматриваемой
предметной области на примере филиала ФГБОУ ВО «Уфимский
государственный авиационный технический университет» в г. Кумертау и АО
«Кумертауское авиационное производственное предприятие» на основе
предложенных метода, методики и комплексной модели, применение которых
позволит повысить организованность взаимодействия участников в
информационной среде за счет распределенной обработки данных.
Практическая значимость заключается в том, что разработанные метод, методика и модели позволяют в 1,5–2 раза повысить эффективность обработки, передачи и интеграции разнородных данных и метаданных предметно-ориентированной ИУС рассматриваемой предметной области за счет доступности структурированного контента.
Разработаны типовые модели интеграционных процессов для обработки разнородных данных ОПС, которые могут быть использованы в виде интерактивных инструкций.
Результаты работы внедрены в учебный процесс кафедры автоматизированных систем управления ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет», в учебный процесс кафедр филиала ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет» в г. Кумертау и базовой кафедры конструкторско-технологического обеспечения, в учебный и производственный процесс АО «Кумертауское авиационное производственное предприятие», что подтверждено актами внедрения и свидетельствами о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015613509, № 2016612322.
Методология и методы исследования. Поставленные в диссертационном исследовании задачи разработки математического и программного обеспечения интеграционных процессов разнородных данных предметно-ориентированной ИУС, из условий идентификации и прослеживаемости, объектов были использованы базовые положения методологии теории систем и системного анализа, системного моделирования, метод непрерывного улучшения качества бизнес-процессов, математический аппарат теории нечетких множеств, теории категорий. В качестве средства моделирования были применены методологии SADT (включая IDEF0, IDEF3 и IDEF1X), BPMS, BPMN и др.
Для обработки разнородных данных и метаданных предметно-ориентированной ИУС были использованы методы объектно-ориентированного и системного программирования на основе клиент-серверной архитектуры.
Положения, выносимые на защиту
1. Метод формирования структуры программного обеспечения информационной среды на основе контента предметно-ориентированной ИУС для организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем рассматриваемой предметной области.
-
Методика формирования математического и программного обеспечения для организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем в предметно-ориентированной ИУС рассматриваемой предметной области.
-
Комплексная модель программного обеспечения информационной среды предметно-ориентированной ИУС для организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем рассматриваемой предметной области.
-
Структура программного обеспечения для реализации референтной модели предметно-ориентированной ИУС рассматриваемой предметной области (на примере взаимодействия филиала ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет» в г. Кумертау и АО «Кумертауское авиационное производственное предприятие»).
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность полученных результатов и выводов в диссертационной работе подтверждается корректным использованием теории систем и системного анализа, теории организационного управления, математического аппарата теории нечетких множеств, средств моделирования методологии SADT, BPMS, BPMN, а также методов объектно-ориентированного и системного программирования на основе клиент-серверной архитектуры.
Основные научные и практические результаты диссертационной работы были представлены на заседаниях кафедры АСУ и обсуждались на следующих конференциях, семинарах и конкурсах: IV Всероссийской зимней школе-семинаре аспирантов и молодых ученых (с международным участием) «Информатика, управление и компьютерные науки» (г. Уфа, 2009 г.), Международной научно-практической конференции «Современные тенденции в образовании и науке» (г. Тамбов, 2013 г.), IX Всероссийском конкурсе деловых, инновационно-технических идей и проектов «Проекты и идеи, направленные на сопряженное развитие науки, инноваций и производства» МСЭФ (г. Москва, 2013 г.), II Международной конференции «Интеллектуальные технологии обработки информации и управления» ITIPM (г. Уфа, 2014г.), XV Международной научно-технической конференции «Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике» (г. Пенза,2015г.), Международной конференции «Технологии цифровой обработки и хранения информации» (г. Уфа, 2015 г.), Международной конференции «Информационные технологии для интеллектуальных поддержки принятия решений» (Уфа, 2016 г.), Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии и техника» (Пенза, 2016 г.).
Результаты получены в рамках исследований программного обеспечения для многоуровневого структурирования контента информационной среды, проводимых на кафедре автоматизированных систем управления УГАТУ при поддержке РФФИ (грант № 16-37-00064).
Публикации. Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в 15 источниках, в том числе 3 статьи – в научных изданиях из списка ВАК, в коллективной монографии (изд-во «Наука: информ» г. Москва, г. Воронеж), 9 работ – в материалах и трудах конференций и 2 свидетельств о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015613509 и № 2016612322.
За работу по теме диссертационного исследования автор удостоена Диплома Всероссийского конкурса деловых, инновационно-технических идей и проектов «Проекты и идеи, направленных на сопряжение науки, инноваций и производства» за 2013 год, проводимого Молодежным союзом экономистов и финансистов Российской Федерации.
Личный вклад автора. Постановка основных задач принадлежит научному руководителю. Самостоятельно были разработаны: метод формирования структуры программного обеспечения информационной среды на основе контента предметно-ориентированной ИУС, методика формирования математического и программного обеспечения, комплексная модель программного обеспечения информационной среды предметно-ориентированной ИУС, структура программного обеспечения для реализации референтной модели предметно-ориентированной ИУС рассматриваемой предметной области (на примере взаимодействия филиала ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет» в г. Кумертау (далее филиал) и АО «Кумертауское авиационное производственное предприятие» (далее АО КумАПП)). В работах, опубликованных в соавторстве, совместно с научным руководителем или другими членами научного коллектива и приведенных в конце автореферата, личный вклад автора составляет: в работе [1] автором разработана модель ЖЦ системы проекта «Формирование интеграционных процессов разнородных данных и метаданных ОПС», проведен анализ возможности организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем в рассматриваемой предметной области; в работе [2] автором разработан метод формирования структуры программного обеспечения информационной среды на основе контента предметно-ориентированной ИУС рассматриваемой предметной области; в [3] автору принадлежит доработка семантической модели совершенствования учебного процесса с учетом внешнего контура качества, разработка методики формирования математического и программного обеспечения рассматриваемой предметной области; в работе [4] автор разработал модель взаимодействия в ОПС для подготовки обучающихся, в работах [5, 6] автором разработаны подсистемы web-портала филиала; в работе [8] автором построена логическая схема построения ЕИП с внешним каналом связи для соединения сетей филиала и АО КумАПП; в работе [9] автором сделан обзор BPM-систем, построены процессная архитектура подготовки обучающихся вузом с предприятием–работодателем; в работе [10] автором построена матрица распределения полномочий, описана модель Захмана; в работе [11] автором приведен обзор систем по технологии web 2.0; в работе [12] автором построена семантическую модель совершенствования учебного процесса с учетом внешнего контура качества; в работе [14] автором получены экспериментальные данные и приведены результаты имитационного моделирования эффективности применения предложенных научных и практических результатов рассматриваемой предметной области.
Опубликованные работы полностью отражают основное содержание диссертационной работы. Все основные положения и результаты, выносимые на защиту, отражены в публикациях автора: по главе 1 – [1, 4, 11]; по главе 2 – [2]; по главе 3 – [1, 3, 4, 9, 10, 12]; по главе 4 – [8, 5, 6, 7, 11, 13, 14, 15].
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения и списка литературы. Работа изложена на 163 страницах машинописного текста. Список литературы включает 144 наименования.
Благодарности. Автор выражает благодарность доктору технических наук, профессору Г.Г. Куликову, а также кандидату технических наук М. А. Шилиной за консультации и ценные советы при работе над диссертацией.
Анализ возможности организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем в рассматриваемой предметной области
В современном мире существует множество форм взаимодействия вуза и предприятия в процессе подготовки обучающихся.
Так, в США взаимодействие вуза и бизнеса ярко представлено в исследовательских вузах, их стратегической целью является усиление взаимовыгодных отношений, упор делается на дополнительном образовании и подготовке высококвалифицированных и востребованных специалистов. В структуру исследовательских вузов входят офисы бизнес-партнерства, выполняющие функции координации вуза с предприятием [30].
В работе Д. Ш. Султанова отмечает, что высокая эффективность исследовательских университетов обусловлена большой коммерциализацией собственных разработок за счет организации функциональной структуры ОПС [99]: — создание при исследовательских вузах технопарков, где проводятся научные исследования профессорско-преподавательским составом (ППС), и осваиваются научные гранты. В технопарках для выполнения научных исследований используется современное высокотехнологичное оборудование; — в исследовательских вузах развито предпринимательство. Университет предоставляют свои мощности для открытия start-up и их коммерциализации студентам, аспирантам и ППС, также осуществляет поиск инвесторов для проектов; — студенты, аспиранты и ППС привлекаются к работе с промышленными предприятиями и выполнению договоров по заказу промышленности; организацию привлечения инвесторов берут на себя созданные при вузах департаменты по работе с промышленностью [98]. Главным в организации взаимодействия исследовательского вуза в США с производственным предприятием является завоевание доверия со стороны корпоративных клиентов [94].
С целью повышения уровня развития экономики отдельных регионов и страны в целом в США и европейских странах (Великобритания, Германия, Швеция, Дания, Италия, Франция, Финляндия, Норвегия и др.), в Индии, Юго-Восточной Азии, Китае, Японии идет активное формирование кластеров по видам деятельности организаций.
Кластер - это сконцентрированные по географическому признаку группы взаимосвязанных компаний, специализированных поставщиков услуг, фирм в соответствующих отраслях, а также связанных с их деятельностью организаций (например, университетов, агентств по стандартизации, а также торговых объединений) в определенных областях, конкурирующих, но вместе с тем ведущих совместную работу [79].
Целью создания и совершенствования кластеров есть упрочнение взаимодействия между представителями промышленности, вузами, поставщиками, производителями определенной отрасли в ОПС.
В настоящее время взаимодействие вуза и предприятия в Японии реализуется в виде технополисов. Ученые совместно в ОПС проводят исследования в лабораториях, промышленных центрах и доводят замысел до готового продукта. Японские технополисы заполнены исследовательскими и технологическими центрами, вузами, жилыми массивами, парками [67].
В Великобритании эффективное сотрудничество вуза и предприятия промышленности позволило создать партнерства, основными направлениями сотрудничества являются: создание малых инновационных предприятий на базе университетов, развитие лицензирования и бизнес- инкубаторов [57].
Зарубежные формы взаимодействия нашли свое отражение и в России. Так, 7 октября 2008 года Указ Президента Российской Федерации № 1448 «О реализации пилотного проекта по созданию национальных исследовательских университетов» дал старт для формирования исследовательских университетов. Основная задача исследовательских университетов заключается в развитии приоритетных направлений науки, техники, технологий, отраслей экономики. Генерирование полученных знаний в коммерческий продукт, привлечение производственных предприятий, взаимодействие подразделений в национальном исследовательском университете создают ОПС.
В России продуктивно работают отраслевые кластеры, их основная задача – объединение вуза и промышленного предприятия, создание исследовательских лабораторий, взаимодействующих в ОПС. Привлечение студентов, аспирантов, ППС к производству высокотехнологичной продукции способствует эффективному развитию экономики регионов. Кластеры соответствуют приоритетным направлениям развития науки РФ [17]. Федеральный закон № 273 от 29 декабря 2012 года «Об образовании в Российской Федерации» [120] способствовал развитию сетевых электронных университетов, которые объединяют в себе образовательную среду нескольких вузов, научных организаций и производственную среду предприятий в ОПС, для совместной подготовки востребованных специалистов с использованием современных информационных технологий и программного обеспечения.
В России существует множество форм взаимодействия вузов и производственных предприятий, образующих ОПС, среди них можно выделить такие организационные формы, как университетские комплексы, университетские образовательные округа, учебно-научно-производственные комплексы, учебно-научные и инновационные комплексы, научно-образовательные инновационные комплексы, научно-образовательные центры, базовые кафедры [56].
Многие авторы научной школы УГАТУ активно исследуют и внедряют формы взаимодействия вуза с предприятием. Так, заслуживает внимание статья М. Б. Гузаирова и Б. Г. Ильясова, где рассматриваются вопросы подготовки профессиональных кадров высшей квалификации, за счет интеграции образования и производства в рамках производственных (технологических) научно-исследовательских образовательных комплексов, с проведением практических, лабораторных занятий и выполнением курсового проектирования на специализированных учебных площадках крупных предприятий. При этом формируется единая информационная среда для подготовки магистрантов, аспирантов и переподготовки/повышение квалификации, создается координационный совет для эффективного управления тремя взаимодействующими объектами: общеобразовательным университетом, научно-исследовательским университетом и научно-производственным (технологическим) университетом [26, 27].
Разработка модели интеграционных бизнес-процессов рассматриваемой предметной области на примере вуза и предприятия
Для структурирования контента ОПС, а в дальнейшем на его основе разработка предметно-ориентированной ИУС, могут применяться формальные логические свойства и правила, которые должны базироваться на основных положениях грамматик Н. Хомского [131].
Так, первоначально бизнес-процессы множества объектов А,В нецелесообразно описывать целиком, так как цель формализации разрабатываемого метода – структурирование действий процесса совместной подготовки обучающихся по требованиям CALS и проектного управления, поэтому далее рассматриваем и формализуем их взаимодействие в виде интеграционных процессов.
В соответствии с требованиями стандарта ISO/IEC 15288 [19] наиболее важным процессом во взаимодействии двух объектов (вуза и предприятия), образующем третий – КЦ, является процесс «соглашения».
Процесс «соглашения» можно обозначить PS . В процессе «соглашения» участвуют лица, принимающие решение (ЛПР), – участники КЦ. У каждого ЛПР существует своя роль.
Независимо от того, являются ли ЛПР пользователями или операторами, они представляют собой сложные агенты системы, поведение которых зачастую трудно предсказать [100].
В стандарте ISO/IEC 15288 [19] процессы соглашения состоят из: 1) процесса приобретения, например, в соответствии с требованиями предприятия к будущим специалистам или образовательной услуги заключается соглашение на подготовку обучающихся или предоставление образовательной услуги – PSpr ; 2) процесса поставки, поставлять продукт или услугу в соответствии с критериями соглашения, например, в соответствии с требованиями предприятия, вуз должен подготовить обучающихся по ООП, или согласно программе стажировок промышленное предприятие проводит стажировку сотрудников вуза - PSpo.
В исследовании [92] отмечено, что формула 2.1 определяет отношение между взаимодействующими организациями, на примере нашей области исследования - это вуз и предприятие, образующие КЦ в виде упорядоченного множества.
Цель КЦ - повышение эффективности процессов взаимодействия вуза и предприятия, путем обработки и интеграции данных. На основе цели формализации разрабатываемого метода можно выделить задачи, которые позволяет согласовывать и контролировать КЦ: - постоянный контроль и мониторинг данных и метаданных ЖЦ системы подготовки обучающихся со стороны предприятия; - привлечение руководства и лучших сотрудников предприятия к образовательному процессу, учебно-методической и научной работе вуза, в том числе к разработке и модернизации ФОС; - сбор данных и обеспечение прохождения учебной, производственной и преддипломной практик на базе предприятия, тем самым обучающиеся вовлекаются в реальный производственный процесс; - возможность работы со студентами вуза консультантов из числа работников предприятия при подготовке дипломных работ, магистерских и кандидатских диссертаций по заданию предприятия; - обучение сотрудников предприятия по направлениям подготовки, сформированным с учетом его потребностей; - организация совместного проведения научных исследований в области разработки, производства, внедрения и эксплуатации высокотехнологичной промышленной продукции и проведение НИР, НИОКР, выполнение работ по хозяйственным договорам в интересах предприятия и др. КЦ объединяет сотрудников вуза и предприятия разного профиля, территориально удаленных друг от друга, при этом вуз имеет возможность повысить качество подготовки обучающихся, в т.ч. за счет более оперативного учета требований предприятия к молодым специалистам, совершенствования лабораторий, материальной базы и т.п., тем самым повышая уровень их востребованности на рынке труда. Предприятие в свою очередь повысить совершенствует производство своей продукции.
Таким образом, в соответствии с требованиями стандарта ISO/IEC 15288, определены основные интеграционные процессы разнородных данных и метаданных подготовки обучающихся вуза, с учетом особенностей функционирования предприятия, в соответствии с процессами «соглашения». Применение процессов соглашения и создание программного обеспечения интеграционных процессов в предметно-ориентированной ИУС, путем формализации и структурирования разнородных бизнес-процессов обучения совместной подготовки обучающихся будет способствовать эффективной коммуникации между вузом и предприятием в ЕИП или ОПС.
Комплексная модель программного обеспечения информационной среды
Применение принципов рассматриваемых систем при разработке, сопровождении и развитии программного обеспечения программных систем, таких как набор базовых стандартов, образующих комплекс интерфейсов, протоколов взаимодействия, а также форматы обмена данными и т. п., составляет предмет так называемой функциональной стандартизации [49].
При этом следует определить требования для совершенствования контента информационного обеспечения правового, технического, программного, организационного и т. п. для всех уровней, например: 1. Обеспечение возможности для манипулирования различными локальными базами данных, использования произвольного связывания их по мере необходимости и формирования на их основе электронных ответов в форме документов. 2. Обеспечение максимально удобного и простого интерфейса при проектировании, разработке и настройке программного обеспечения, которое позволяет формировать собственные учеты, необходимые для пользователей системы, с возможностью дополнения учетных данных, а также проводить их анализ, при этом, передавать только ту информацию на вышестоящий уровень, которая необходима. 3. Проведение анализа затрат на автоматизацию рутинных видов работ. Так, довольно просто оценить прямую экономию рабочего времени. Провести анализ эффективности применения существующих решений в смежных подразделениях, как у «соседей», т.е. оценить прецедент успешного использования системы другими.
Необходимо также отметить, что большинство мер, ведущих к росту эффективности обработки разнородных данных и метаданных в предметно-ориентированной ИУС организации взаимодействия программ программных комплексов и систем это результат повседневной работы, наработка конкретных изменений, закрепляемых в нормативной документации, должностных инструкциях и регламентах. Быстрое наращивание объемов доступной информации, установка нового программного обеспечения, организация доступа в режиме реального времени к базам данных и знаний приводят к тому, что при такой скорости изменений каждый сотрудник будет нуждаться в постоянном переобучении или столкнется с проблемой интеллектуальной несостоятельности и должностного несоответствия.
Таким образом, анализ и определение требований для совершенствования контента информационной среды определяется методика синтеза, как последовательность действий по автоматизации существующих регламентов. На основе результатов логико-семантического анализа рассматриваемой предметной области строится схема оперативного управления, модель совершенствования рассматриваемых интеграционных процессов разнородных данных и метаданных из условий идентификации и прослеживаемости и т.д.
В соответствии с законодательством Российской Федерации [22, 80, 106, 107, 120] образовательные организации должны сформировать информационно-образовательную среду, которая позволит обеспечивать взаимодействие всех участников образовательного процесса, в том числе предприятий. Активное участие предприятий предусматривает прямое воздействие на учебный процесс и позволяет будущим выпускникам еще в процессе обучения находить работу по специальности благодаря системе стажировок и грантов. Университеты в свою очередь регулярно организуют и проводят курсы повышения квалификации, переподготовку сотрудников предприятий по востребованным направлениям. Для повышения эффективности интеграционных процессов взаимодействия вуза и предприятия за счет автоматизации получения, обработки и комплексного анализа разнородных данных в ОПС требуется разработать комплексную модель информационной среды для организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем.
Комплексная модель информационной среды должна обеспечивать эффективное использование знаний, представленных в информационных ресурсах. В модель информационной среды входят не только современное программное обеспечение, но и объект управления. Более подробно рассмотрим модель информационной среды.
Для этого определим схему оперативного управления ОПС. В работе ОПС для совместной подготовки обучающихся рассматривается в качестве объекта управления (ОУ), а в качестве управления понимаются ИО процесса подготовки, их характеристики. Схема управления (рис. 3.1) представлена в виде контура управления, разработанного в соответствии с концепцией, предложенной профессором И. Ю. Юсуповым [125].
При подготовке обучающихся вузом совместно с предприятием, осуществляются бизнес-процессы x1,..., xn в ОПС и формируется информационная среда, учитывающая количественные и качественные характеристики ИО, под воздействием возмущающей внешней среды ( E1,..., Em ). Первично в объекте управления выделяются количественной характеристики ИО, на основе количественных характеристик ИО формируются качественные характеристики ИО в ОПС.
Специфические требования к аппаратно-программному комплексу для организации взаимодействия программ, программных комплексов и систем
Организацию взаимодействия программ, программных комплексов и систем в ОПС, а также ее участниками (сотрудников предприятия, ППС вуза, обучающихся) можно рассматривать на различных уровнях:
1-й уровень. На уровне физического и социального взаимодействия – это решение и обсуждение бытовых, общекультурных, профессиональных вопросов, поиск и обмен информацией, общение. Структура организационного и функционального взаимодействия определяется такими правилами, как «каждый с каждым». На этом же уровне возможны локальные взаимодействия внутри сообществ по определенным интересам (направлениям).
2-й уровень. Данный уровень предполагает наличие некоторых общих точек взаимодействия. Это создание групп с общедоступной и структурированной информацией по тематикам, с правилами упорядочивания, включения, исключения из групп участников и т.д.
3-й уровень предполагает организацию и поддержание устойчивых структур взаимодействия. Для реализации взаимодействия могут быть использованы как правила, так и бизнес-процессы. Наличие бизнес-процессов определяет динамические свойства в программной системе.
4-й уровень – это структура организационного управления. Здесь можно выделить иерархические отношения «один ко многим», «многие к одному». Этот уровень требует разработки правил, различного программного обеспечения.
Отметим, что первые три уровня определяются и реализуются правилами взаимодействия его участников. В кибернетике эти правила определяют системные свойства коллектива как самоорганизацию. Технологической базой первых трех уровней являются социальные сети.
Общение занимает важное место в процессе подготовки обучающихся. Социальные сети предоставляют возможность пользователям контактировать между собой как с, так и без использования дополнительных инструментов, например, таких, как создание рассматриваемых и закрытых групп, сообществ, благодаря которым возможно обсуждение и обмен информацией в узком кругу по различным тематикам направлений подготовки.
Для четвертого уровня – являются BPM-системы. В основе BPM-систем лежит концепция процессного управления организацией, направление подготовки обучающихся рассматривается как проект, включающий все стадии жизненного цикла системы в пределах области его применения в соответствии со стандартом ISO/IEC 15288. Для постоянного улучшения бизнес-процесса подготовки обучающихся периодически или при возникновении важных событий проводится оценка развития проекта и достижений относительно требований, планов и целей бизнеса. В случае обнаружения существенных отклонений информация о результатах оценки сообщается заинтересованным сторонам для осуществления адекватных управляющих воздействий [19].
BPM представляет собой платформу для взаимодействующих структурных подразделений организации, территориально удаленных друг от друга, сотрудничество происходит в приложениях, доступных в архитектуре программных систем. Гибкость в дизайне и контроль бизнес-процессов являются ключом к быстрому реагированию платформы на изменения бизнес-стратегии организации. Эффективность использования BPM-систем заключается в доступности для пользователей из различных территориально удаленных рабочих мест, путем простых и легко понятных моделей бизнес-процессов разработанных в нотации BPMN 2.0. Нотация BPMN была разработана организацией «Business Process Management Initiative (BPMI), текущая версия BPMN – 2.0 положена в основу концепции управления бизнес-процессами BPM [113].
Многие системы, реализующие концепцию BPM-управления бизнес-процессами представлены на рынке современных информационных технологий, например такие как система Horus Business Modeler, которая поддерживает территориально удаленный доступ по технологии Web 2.0. Horus Business Modeler (далее Horus) предоставляет возможность взаимодействующим структурным подразделениям организации использовать современный набор инструментов для управления бизнес-процессом [135].
Horus предоставляет собой современный набор инструментов для управления бизнес-процессом рассматриваемой предметной области, с помощью которых образуется бизнес-сообщество (можно рассматривать с разных точек зрения членов бизнес-сообщества), состояние которого можно любое время и в любом месте по технологии Web 2.0. Доступ к Horus-инструментам и контенту реализован с использованием облачных вычислений, позволяющих моделировать, симулировать, визуализировать, документировать бизнес-процесс рассматриваемой предметной области.
В Horus участники работают в «закрытых» бизнес-сообществах, образуя виртуальное предприятие. Участники бизнес-сообщества получают постоянный или временный доступ к виртуальному предприятию, настройки доступа. Также в соответствии со своими профессиональными компетенциями участники вне зависимости от территориального расположения закрепляется за определенным процессом/группой процессов. Таким образом, формируются территориально разнородные команды, отвечающие за моделирование процессов согласно своим компетенциям.