Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Информационные системы территориально-распределенного предприятия 9
1.1. Системы автоматизации проектирования и производства 10
1.2. Автоматизированные информационные системы управления предприятием 12
1.3. Принципы построения информационных систем предприятия 25
1.4. Системы поддержки принятия решений 31
1.5. Обзор существующих систем поддержки принятия решений 35
1.6. Выводы 42
Глава 2. Модель процесса поддержки принятия решений в распределенной СППР 44
2.1. Описание основных компонент распределенной СППР , 46
2.2. Постановка задачи 51
2.3. Информационная структура предприятия 55
2.3.1. Анализ типов иерархий 57
2.3.2. Распределение знаний по несбалансированной иерархии
подчиненности сотрудников предприятия 58
2.4. Процесс принятия решений в распределенной СППР 63
2.4.1. Модель процесса принятия групповых решений 66
2.4.2. Комбинированный подход построения групповой иерархии 7!
2.5. Выводы 81
Глава 3. Построение сетевой инфраструктуры распределенной СППР 83
3.1 Трехуровневая модель архитектуры "клиент -сервер" в J2EE ,.,.,., 84
3,1.1. Трехуровневая архитектура модели «клиент-сервер» СППР 84
ЗЛ .2. INTRANET-технологии 90
3.1.3. Трехуровневая модель J2EE 93
3.2. Модель сетевой инфраструктуры распределенной СППР 102
3.2.1, Модель распределенной сетевой инфраструктуры предприятия 104
3.2.2, Модель трехуровневой архитектуры распределенной СППР 114
3.3. Прикладное программное обеспечение трехуровневой архитектуры 125
3.3.1. Интерфейс пользователя 126
3.3.2. Сервера бизнес логики распределенной СППР 130
3.3.3. Службы Баз данных распределенной СППР 131
3.4. Выводы 138
Глава 4. Реализация распределенной СППР масштаба предприятия 140
АЛ. Логическая структуратерриториально-расп редел енной СППР 140
4.2. Web-клиент распределенной СППР 149
4-2.1 Проектирования пользовательского интерфейса 150
4.2.2 Требования к пользовательскому интерфейсу 152
4.23 Алгоритм работы Web-клиента 153
4.3. Структура БД распределенной СППР 155
4.3.1 Базовые сущности предметной области 155
4.3.2, Описание таблиц 158
4.3.3 Доступ к БД и требования к операционной системе 161
4.4. Пример применения распределенной СППР 161
4.5. Выводы 172
Выводы и результаты работы 174
Список литературы
- Системы автоматизации проектирования и производства
- Описание основных компонент распределенной СППР
- Трехуровневая модель архитектуры "клиент -сервер" в J2EE
- Логическая структуратерриториально-расп редел енной СППР
Введение к работе
В настоящее время ведущие менеджеры рынка ERP в России говорят о необходимости расширения функционала своих систем для реализации процессов поддержки принятия групповых решений [65], Так, Олег Паленов - руководитель отделения Microsoft Business Solutions в России - говорит: «Сегодня многие компании уже решили задачи по обеспечению целостности и качества информации, накопили необходимые данные, которые должны приносить им реальную пользу- А значит, теперь нужен инсгрументарий, чтобы лица, принимающие решения, могли эти данные быстро извлекать и всесторонне анализировать, причем желательно, чтобы доступ был организован через портал. Мы наблюдаем значительный интерес наших заказчиков к таким интегрированным решениям и стремимся предложить их им».
Развивающееся предприятие характеризуется, в первую очередь, резким увеличением обьема обрабатываемой информации, необходимой для принятия тактических, оперативных и стратегических решений как технического, так и управленческого характера. В результате снижается оперативность и качество принимаемых решений. Принятие нерациональных групповых решений может привести к недопустимо высоким издержкам временных, материальных, интеллектуальных и технических ресурсов. Причем издержки могут быть вызваны как чрезмерными затратами на достижение цели нерациональным путем, так и необходимостью возврата назад па этап принятия решения. При проектирован и и и производстве высокотехнологичного изделия необходим совокупный анализ формализованной информации описания предметной области изделия и неформализованных знаний специалистов различных служб предприятия. Примером высокотехнологичных изделий могут быть сложные многокомпонентные технические объекты, распределенные вычислительные и информационные системы, требующие принятия согласованных решений по отдельным компонентам системы и их взаимодействию между собой.
Одной из причин принятия нерациональных решений является зависимость поставленной задачи от большого числа внутренних и внешних факторов. Результаты анализа принимаемых решений на уровне руководства и подразделений крупных корпораций, проведенного отечественными и зарубежными специалистами, показали стремление руководителей и сотрудников предприятия упрощать сложные ситуации; исключать из рассмотрения мнения специалистов, находящихся на различных уровнях иерархии подчиненности и относящихся к разным подразделениям предприятия; принимать решения, пользуясь упрощенными подходами. Все это, как правило, ведет к принятию нерациональных решений.
Так же причинами низкого качества принимаемых решений и снижения оперативности самого процесса принятия решений, можно считать неправильную организацию процедур принятия групповых решений при большом количестве участников процесса и при условии их территориальной распределенности.
Для улучшения качества и оперативности принимаемых решений в территориалыю-распределенных предприятиях при проектировании и производстве высокотехнологичных изделий необходимо разработать методы поддержки принятия групповых решений, провести анализ телекоммуникационной среды предприятия для целей использования распределенной СГШР и выбрать методы и средства реализации телекоммуникационной системы распределенной СППР,
Основные результаты исследований в области принятия групповых решений связаны с именами С.Крамера, Л.Филипса, О.И, Ларичева, Э.А. Трахтенгерца, В. Лессера, С- Грипала, Д. Гарнилла.
Цель работы. Цель диссертационной работы состоит в повышении эффективности процессов распределенной обработки данных в телекоммуникационных системах поддержки принятия решений, обеспечивающей уменьшение временных показателей групповой обработки данных и времени взаимодействия пользователей с распределенной системой.
Задачи исследований. Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи:
1, Анализ особенностей построения и функционирования территориально-распределенной системы поддержки принятия решений, позволяющий выделить основные принципы и ограничения построения подобных систем.
2. Описание основных компонент объекта «распределенная СППР», позволяющее рассматривать взаимодействие исследуемого объекта и автоматизированных информационных систем с точки зрения построения единого информационного пространства предприятия.
3. Разработка метода группового принятия решений в распределенной информационной структуре предприятия, позволяющею снизить требования к пропускной способности каналов распределенной сети предприятия,
4, Разработка модели распределенной сетевой инфраструктуры предприятия, позволяющую проанализировать возможность интеграции телекоммуникационной системы распределенной СППР в информационное пространство и сетевую инфраструктуру предприятия
5. Выбор средств и методов программной реализации распределенной СППР в распределенной телекоммуникационной структуре предприятия.
Методы исследований» Для решения поставленных задач в диссертационной работе использованы методы общей теории систем, теории множеств, теории алгебр, теории графов, теории кодирования, теории вычислительных систем, теории массового обслуживания, теории открытых систем.
Научная новизна. К основным научным результатам, изложенным в диссертационной работе и выносимым на защиту, относятся:
1, Метод комбинированного построения групповых иерархий при поддержке принятия решений в распределенных системах е учетом сложных иерархических моделей подчиненности сотрудников и неоднородности распределения знаний среди специалистов различных служб предприятия,
2, Функциональная модель сетевой инфраструктуры распределенной СППР, позволяющая описать функциональное и логическое построение распределенной компьютерной сети СППР,
3, Математическая модель взаимодействия распределенной СППР и сетевой инфраструктуры предприятия, которая позволяет провести анализ взаимодействия телекоммуникационной системы распределенной СППР и компьютерной сети предприятия.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Научные результаты, полученные в диссертационной работе, доведены до практическою использования в CSRP технологии реализации бизнес-процессов ООО «Зайком» (официальное представительство ZyXEL Communication Corp, на территории Российской Федерации)
Достоверность полученных в диссертационной работе теоретических результатов и ныводов подтверждается их соответствием результатам, полученным при практической реализации распределенной СППР и ее использованием при принятии проектных решений в технологии CSRP.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
• Международной научно-технической конференции "Information and Telecommunication Technologies in Intelligent Systems" (Барселона, 2003-2004),
• Научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ (Москва, 2003-2006),
• VII и VIII международной научно-технической конференции "Системный анализ в проектировании и управлении" (Санкт-Петербург, 2003-2004),
• Научно-практической конференции «Проблемы качества, безопасности и диагностики в условиях информационного общества» (Сочи, 2004),
• Международном симпозиуме «Качество, Инновации, Образование и CALS-технологии» (Хорватия, 2005),
• Научно-техническом семинаре кафедры «Вычислительные Системы и Сети», МИЭМ
Публикации. По теме диссертации имеется 16 публикаций в научно-технических журналах и сборниках трудов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 разделов и заключения. Объем работы составляет 185 страниц, в том числе основное содержание - 183 страница, содержащие 39 рисунков и 18 таблиц; список литературы 81 наименования на 8 страницах. В состав диссертационной работы входит Приложение на 2 страницах, подтверждающее использование результатов диссертационной работы.
Системы автоматизации проектирования и производства
Систему автоматизации проектирования и производства масштаба предприятия принято определять как CAD/CAM/CAE-системы (CAD (Computer Aided Design) - система автоматизированного проектирования, САМ (Computer Aided ManuFacturing) - система для технологической подготовки производства, САЕ (Computer Aided Engineering) - система инженерных расчетов и анализа проектных решений). Таким образом, CAD/CAM/CAE-системы производят комплексную автоматизацию работ на всех стадиях цикла проектирования и производства изделия.
На сегодняшний день наиболее широко распространены CAD/CAM/CAE-системы 3-го поколения. Их отличительная особенность -возможность совмещения во времени большинства стадий автоматизированного проектирования и производства, т.е. возможна одновременная работа разных специалистов (инженеров, конструкторов, технологов) над одним проектом - использование параллельных технологий проектирования. Основная сложность этих технологий связана с необходимостью анализировать действия всех пользователей для обеспечения согласованной работы над проектом. Любая ошибка или нерациональное решение с точки зрения всех пользователей системы может привести к расхождению процесса проектирования и производства изделия и вызвать дополнительные расходы ресурсов, порой чрезмерно большие.
Динамику стоимости ошибок рассогласования процессов проектирования и производства изделия (рис, 1.1 [59]) исследовала компания IBM. Этот график полностью подтверждает слова ведущего авиаконструктора прошлого П.О.Сухова, приведенные в эпиграфе к диссертационной работе, и показывает, что затраты на устранения любых ошибок, которые возникли на этапе аванпроектирования, возрастают по мере работы над проектом.
Рисунок 1 Л. Динамика стоимости исправления ошибки этапа аванпроектирования Решение данной проблемы может быть получено путем разработки и включения в CAD/CAM/CAE комплекса инструментальных средств исследования и выбора эффективных стратегий проектирования- Они позволяют сформировать рациональную концепцию базового проектного решения с учетом особенностей реализации последующих проектных процедур, а также требований и ограничений технического задания (ТЗ).
Применение указанных инструментальных средств также позволит на начальном этапе проектирования выработать общие и внутриэтапные правила проектирования, обеспечивающие повышение надежности модулей высокотехнологичных изделий, определение дополнительных ограничений к ТЗ изделия и выявление сложных и неоднозначных этапов проектирования и производства высокотехнологичного изделия.
Методы построения и требования к техническому и информационному обеспечению CAD/CAM/CAE систем и ERP-систем схожи и будут рассмотрены в разделе 1.3.
Описание основных компонент распределенной СППР
В соответствии с ГОСТ 34.003-90 к основным компонентам автоматизированной системы относятся:
техническое обеспечение (ТО) - совокупность связанных и взаимодействующих технических средств вычислительной техники и каналов связи, используемых при функционировании информационной системы (ИС); математическое обеспечение (МО) - совокупность математических методов, моделей и алгоритмов, применяемых в ИС;
программное обеспечение (ПО) - совокупность программ на носителях данных и программных документов, предназначенных для отладки, функционирования и проверки работоспособности ИС;
информационное обеспечение (НО) - совокупность форм документов, классификаторов, нормативной базы и реализованных решений по объемам, размещению и формам существования информации, применяемой в ИС при ее функционировании;
лингвистическое обеспечение (ЛО) - совокупность средств и правил для формализации естественного языка, используемых при общении пользователей и эксплуатационного персонала ИС с комплексом средств автоматизации при функционировании ИС;
методическое обеспечение (МТДО) - совокупность документов, описывающих технологию функционирования ИС, методы выбора и применения пользователями технологических приемов для получения конкретных результатов при функционировании ИС;
организационное обеспечение (ОО) - совокупность документов, устанавливающих организационную структуру, права и обязанности пользователей и эксплуатационного персонала ИС в условиях функционирования, проверки и обеспечения работоспособности ИС.
Рассмотрим ГОСТ 34.003-90 применительно к территориально-распределенной СППР масштаба предприятия при проектировании и производстве высокотехнологичных изделий.
Техническое обеспечение
Техническое обеспечение распределенной СППР описывает компоненты сетевой ипфраструктуры (сервера, рабочие станции, периферийное оборудование, каналы связи, каналообразующую аппаратуру), ограничения ее использования (выделяемые ресурсы). Математическое обеспечение
Математическое обеспечение описывает набор математических методов, моделей и алгоритмов обработки информации, на базе которых решаются прикладные задачи территориально-распределепной СППР.
Распределенная СППР имеет возможность поддержки принятия индивидуальных решений и групповых решений с учетом неоднородности распределения знаний специалистов различных служб и сложных иерархических структур подчиненности.
Программное обеспечение
Программное обеспечение описывает совокупность прикладных программ, реализующих функции и задачи СППР и специализированного ПО, обеспечивающего устойчивую работу комплексов технических средств. В состав ПО входят системное (общее) программное обеспечение (системное ПО) и прикладное (специальное) программное обеспечение (прикладное ПО).
Системное ПО включает комплекс программ по обеспечению задач управления и поддержания работоспособности технических средств, описанных в Техническом Обеспечении СППР. Системное программное обеспечение включает описание взаимодействия с ПО серверов, рабочих станций, коммутационного оборудования, решает такие задачи, как автоматизирование выделения ресурсов для выполнения различных вычислительных процессов, разграничение прав доступа к объектам распределенной СППР, архивирование данных, выполнение различных задач по расписанию и т.д. Прикладное ПО определяет совокупность ПО, обеспечивающую решения поставленных задач в рамках территориально-распределенной СППР.
Трехуровневая модель архитектуры "клиент -сервер" в J2EE
Архитектура «клиент-сервер» можег рассматриваться не только с точки зрения физических устройств сети и их ресурсов, но и с точки зрения логических процессов, которые могут выступать в качестве «серверной» части обработки потоков данных и разделения используемых ресурсов. Архитектуру «клиент-сервер» принято исполЕ зовать с трехуровневой или двухуровневой моделью обработки, хранения и представления данных. Логически выделяют серверы баз данных, серверы приложении, обеспечивающее выполнение информационных и расчетных задач, и программное обеспечение представления данных, которое может быть реализовано только па клиенте или разбито между клиентом и сервером.
Прикладное программное обеспечение распределенной СППР архитектуры «клиент-сервер» разбивается на логические компоненты (юіИсіггскж и серверные), которые вьшолншда1 СІМ.)и специфические фуигоіни. Архитектура «клиеит-сер&ер» обеспечивает гибкость н ІЮЗІЮЯЯЄІ проиюодитъ обработку информации там, где это делать- эффективнее: перенос модулей прикладных программ ва клиента тж на сервер дает возможность добиться оптимадыш% резул&тшон. При шррзктпой реализации распределенной СППР можно жтучть информационную сиеіему с хорошим соотошеяиш кена/производйгельност допускающую простоту масштабирования и эдэдтшяю к меняющимся требованиям предприятия па стст цснтраничшшпиои оПрабо і кп и храпения чгшиых.
С помощью модели Распределенного представления д&шшх» архитектуры шшентчхрвер можно реализовать такие требования к р&сиред жшшй ОПІР, кшк оііфшиаь универсальность, мяогошатфор сшостіц возможность работы в расиредеяешюй среде, надежность, масштабируемость, простота внедрения и использования высокий уровень зашиты шфоршнии. Ш рнсЗЛ пришдеда принятая юіш;ифигаішя модеїш технологии ішіснт-еервер.,
В системе «клиент - сервер» выделяют три различных компонента, каждый из которых реализует конкретную функцию: сервер базы данных, сервер приложения и клиентское приложение (представление данных) [55, 56].
Сервер ("внутренний компонент") - эффективно управляет ресурсом (таким как информационная база данных или сервер приложения). Основной функцией сервера является оптимальное управление ресурсом для множества клиентов, которые одновременно запрашивают этот ресурс.
Серверы базы данных: управляют базой данных, с которой совместно работают пользователи распределенной СППР; управляют доступом к базе данных и обеспечивают защиту информации с помощью средств архивации/восстановления и создания резервных копий; централизованно задают для всех клиентских приложений правила глобальной целостности данных и распределяют к ним доступ.
Сервера приложений: управляют вычислительными процессами Математического обеспечения распределенной СППР; осуществляют контроль работы СППР, обеспечивая обработку данных введенных пользователями и запрошенных из БД.
Клиентское приложение - это часть системы, которую пользователь использует для взаимодействия с распределенной СППР, Клиентское приложение выполняет следующие задачи: представление интерфейса, с помощью которого пользователь может выполнять свою работу; управление логикой приложения, например, всплывающие окна, форма подсказки и предварительных оценок;
Логическая структуратерриториально-расп редел енной СППР
В основе организации процесса принятия решений в системах поддержки принятия решений масштаба предприятия лежат процедуры формирования и анализа иерархических структур, объединяющих специалистов различных профилей.Не риеАб. представленії логическая структура процесса работы модуля поддержки принятия решений. Как милно, отдельно пылеяеш процесс запроса инструкции обработки данных соответствующего метода ППР, В зависимости от описания метода выполняется дальнейшие управление процессом принятия решений.
Для индивидуального и группового процесса принятия решений модуль имеет одинаковую логическую структуру- Это вызвано тем, что при групповом процессе принятия решения этап выбора решения осуществляется в индивидуальном режиме. Учет знаний и мнений всех других пользователей {User}, участвующих в процессе принятия решения, происходит на Солее ранних этапах работы над задачей Task.
Как видно из выражений 4,7-4.9, вести процесс принятия индивидуальных решений может как один специалист, так и несколько пользователей системы на разных этапах обработки данных.
Говоря об управлении системой одним из модулей, понимается запрос выполнения определенных действий от пользователей системы, которыми управляет модуль распределенной СШ11\ Гак после каждого шага па рис.4.2 - 4.6. управление системой возвращается Ядру системы. В этот момент ЛПР (руководитель задачи Task на текущем этапе обработки) может вьізваїь процедуру отката па один или несколько шагов назад. Это прерывание является частью логической структуры Ядра системы. Таким образом при выявлении каких-либо недочетов в процессе принятия решения задачи Та$к9 задачу можно вернуть на любой этан назад с возможностью последующего его решения в видоизмененном окружении.
Пользователи системы работают с Web интерфейсом системы. Как было сказано в разделе 3.1 и 3.2 пользователи имеют доступ только к Web представлению информационно-вычислительных процессов трехуровневой архитектуры. В терминологии Java Web представление информации из БД и бизнес-логики называется Wcb-клиснтом,
Графический пользовательский интерфейс (GUI) - эта та часть системы, непосредственно к которой имеют досіуп пользователи- От проработанности этой части проекта зависит, насколько удобно работать пользователю с программой- Web-интерфейс представляет собой программу, выполняющуюся на стороне сервера, и создающую HTML документ, отображаемый в web-браузере на стороне клиента. Основным достоинством такого интерфейса является то, что для работы программы не требуется ее установка на компьютер-клиент, в результате чего она может работать на любой платформе.
Проектирования пользовательского интерфейса Принципы проектирования пользовательских интерфейсов [39]:
1, Учет знаний пользователя В интерфейсе необходимо использовать термины и понятия, взятые из опыта будущих пользователей системы.
2. Согласованность Интерфейс должен быть согласованным в том смысле, что однотипные (но различные) операции должны выполняться одним и тем же способом.
3- Минимум неожиданностей Поведение системы должно быть прогнозируемым пользователями. Иногда это решается путем похожести интерфейса на уже используемые системы в информационном пространстве предприятия,
4. Руководство пользователя Интерфейс должен предоставлять необходимую информацию в случае ошибок пользователя и поддерживать средства контекстно-зависимой справки
5. Учёт разнородности пользователей
В интерфейсе должны быть средства для удобного взаимодействия с пользователями, имеющий разный уровень квалификации и различные возможности,
