Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ сферы услуг как объекта исследования .. 12
1.1 Определение и роль услуги в современном информационном обществе 12
1.2 Исследование посреднической деятельности в сфере услуг 17
1.2.1 Информационное посредничество 19
1.2.2 Виртуальные посреднические операторы 23
1.3 Разработка классификации в сфере услуг 27
1.4 Особенности управления деятельностью посреднического оператора 29
Выводы к главе 1 34
ГЛАВА 2. Разработка модели виртуального посреднического оператора 36
2.1 Особенности информационного взаимодействия 36
2.2 Построение маршрутов услуг 38
2.3 Определение очередности предоставления сервисов 44
2.4 Обеспечение ритмичности назначения ресурсов 46
2.5 Свойства модели виртуального посреднического оператора 51
Выводы к главе 2 52
ГЛАВА 3. Разработка системы управления деятельностью виртуального посреднического оператора 54
3.1 Сетевой алгоритм построения маршрутов услуг 55
3.2 Мультиагентный алгоритм построения маршрутов услуг 60
3.2.1 Определение агентов и агентной среды 60
3.2.2 Описание шагов мультиагентного алгоритма 62
Выводы к главе 3 64
ГЛАВА 4. Практическая реализация разработанных модели, методов и алгоритмов 66
4.1 Автоматизированная система поиска туров для туристических операторов 66
4.2 Автоматизированная система планирования действий наземных служб в сфере пассажирского авиационного транспорта 69
4.3 Автоматизированная система построения программы полета, грузопотока и расчета ресурсов Международной космической станции ... 73
4.4 Автоматизированная информационная система автоматизации деятельности многофункционального центра предоставления услуг 77
Выводы к главе 4 83
ГЛАВА 5. Результаты проведения экспериментов 85
5.1 Условия проведения экспериментов 85
5.1.1 Условия проведения экспериментов в случае моделирования на основании сгенерированных входных потоков данных с различными характеристиками 89
5.1.2 Условия проведения экспериментов в случае моделирования на основании реальных данных, полученных при функционировании МФЦ 92
5.2 Моделирование деятельности виртуального посреднического оператора при поступлении заявок на предоставление услуг с периодической равномерной дискретизацией 94
5.3 Моделирование деятельности виртуального посреднического оператора при поступлении заявок на предоставление услуг с периодической дискретизацией со случайными пропусками наблюдений 100
5.4 Моделирование деятельности виртуального посреднического оператора при поступлении заявок на предоставление услуг с периодической дискретизацией с «дрожанием» 106
5.5 Моделирование деятельности виртуального посреднического оператора при поступлении заявок на предоставление услуг с аддитивной случайной дискретизацией 112
5.6 Моделирование деятельности виртуального посреднического оператора при поступлении заявок на предоставление услуг с периодической дискретизацией с «дрожанием» и пропуском наблюдений 118
5.7 Моделирование деятельности виртуального посреднического оператора при поступлении заявок на предоставление услуг с аддитивной случайной дискретизацией с пропусками наблюдений 124
5.8 Моделирование деятельности виртуального посреднического оператора при обработке заявок, сформированных на основании данных функционирования реального МФЦ 129
Выводы к главе 5 131
Заключение 133
Список использованных источников
- Информационное посредничество
- Обеспечение ритмичности назначения ресурсов
- Описание шагов мультиагентного алгоритма
- Автоматизированная система построения программы полета, грузопотока и расчета ресурсов Международной космической станции
Информационное посредничество
Понятие услуги как вида деятельности и отношения между людьми, а также понятие процесса предоставления услуг - сложные и актуальные темы как с экономической, социальной точек зрения, так и с точки зрения автоматизации. Для того, чтобы разобраться в этом вопросе, необходимо понимать историю становления сферы услуг, эволюционировавшую совместно с техническим прогрессом и прошедшей стадии от разделения труда внутри общины до взаимодействия поставщиков и потребителей в сети Интернет. Рассмотрим процесс предоставления услуг подробнее.
В истории развития человеческого общества можно выделить ряд ключевых этапов. С точки зрения современных социологических и экономических наук наиболее устойчивой является типология, основанная на выделении традиционного, индустриального и постиндустриального обществ [1]. Данная концепция, разработанная социологами и политологами Д. Беллом, О. Тоффлером, Ж. Фурастье, и др. [2 - 4] предлагает в качестве критериев градации стадий общественного развития рассматривать уровень техники, степень развития труда и социальных связей и т.п.
Традиционное общество (его еще называют простым и аграрным) — это общество с аграрным укладом, малоподвижными структурами и способом социокультурной регуляции, основанном на традициях. Поведение индивидов в нем строго контролируется, регламентируется обычаями и нормами традиционного поведения, устоявшимися социальными институтами, среди которых важнейшим будут семья, община. Отвергаются попытки любых социальных преобразований, нововведений. Для него характерны низкие темпы развития, производства. Важным для этого типа общества является устоявшаяся социальная солидарность, что установил Дюркгейм, изучая общество австралийских аборигенов.
Традиционное общество характеризуется естественным разделением и специализацией труда (преимущественно по половозрастному признаку), персонализацией межличностного общения (непосредственно индивидов, а не должностных или статусных лиц), неформальным регулированием взаимодействий (нормами неписаных законов религии и нравственности), связанностью членов отношениями родства (семейным типом организации общности), примитивной системой управления общностью (наследственной властью, правлением старейшин). Понятия товаров, услуг, как результата труда и средства взаимодействия людей в традиционном обществе не существует, в ходу бартер, самообеспечение.
Современные общества отличаются следующими чертами: ролевым характером взаимодействия (ожидания и поведение людей определяются общественным статусом и социальными функциями индивидов); развивающимся глубоким разделением труда (на профессионально-квалификационной основе, связанной с образованием и опытом работы); формальной системой регулирования отношений (на основе писаного права: законов, положений, договоров и т. п.); сложной системой социального управления (выделением института управления, специальных органов управления: политического, хозяйственного, территориального и самоуправления); секуляризацией религии (отделением ее от системы управления); выделением множества социальных институтов (самовоспроизводящихся систем особых отношений, позволяющих обеспечивать общественный контроль, неравенство, защиту своих членов, распределение благ, производство, общение). Основной особенностью современного общества является появление понятия товара и услуги как основных экономических и социальных аспектов взаимодействия людей в социуме. Это стало возможным во многом благодаря обезличиванию производственных процессов благодаря разделению труда.
К современным относятся индустриальное и постиндустриальное общества. Индустриальное общество — это тип организации социальной жизни, который сочетает свободу и интересы индивида с общими принципами, регулирующими их совместную деятельность. Для него характерны гибкость социальных структур, социальная мобильность, развитая система коммуникаций. Для индустриального общества характерно массовое машинное производство стандартизированных товаров, что развивает невиданную для прежних эпох производительность труда, относительно низкие цены товаров, что содействует возникновению общества «массового потребления». Товар становится основополагающим экономическим аспектом.
В 1960-е гг. появляются концепции постиндустриального (информационного) общества (Д. Белл, А. Турен, Ю. Хабермас) [2, 4, 5], вызванные резкими изменениями в экономике и культуре наиболее развитых стран. Ведущей в обществе признается роль знания и информации, компьютерных и автоматических устройств. Индивид, получивший необходимое образование, имеющий доступ к новейшей информации, получает преимущественные шансы продвижения по лестнице социальной иерархии. Основной целью человека в обществе становится творческий труд, производство не столько товаров, сколько услуг. Постиндустриальное общество становится коммунальным, т.е. основанным на деятельности самоорганизующихся групп и человеческих общностей [6].
Сегодня, существуя в постиндустриальном информационном обществе, индивид для взаимодействия в социуме должен взаимодействовать с другими людьми и во многом это взаимодействие основывается на процессе предоставления и оказания услуг как результата творческой и профессиональной деятельности человека. У услуги существует множество понятий в зависимости от контекста и области применения (социальная, экономическая, культурная сферы и т.д.). Определение услуги давали такие зарубежные авторы, как Котлер Ф., Маркс К., Гренроос К., Хилл Т., Бернар И., Коли Ж-К. [7 - 10] и такие отечественные авторы, как Маркова В. Д., Батраева Э.А., Суслова Ю.Ю. [11 - 13]. Введем понятие услуги как продукта труда, полезным результатом которого является нематериальная форма деятельности, направленная на вещь или человека, и которая может также привести к изменению качества уже имеющегося продукта. Введенное нами понятие не противоречит описаниям упомянутых выше авторов, а комбинирует и дополняет существующие определения
Обеспечение ритмичности назначения ресурсов
Данная модель позволяет описать деятельность виртуального посреднического оператора, а введённые критерии (13) - (15) объективно оценить эффективность этой деятельности.
Как видно из (8) - (14), параметр времени играет важную роль в предлагаемой модели виртуального посреднического оператора. Это естественно, поскольку своевременность реакции на поступление запроса на предоставление услуги (регистрация заявки, передача в обработку, предоставление результата) является решающим критерием при взаимодействии поставщика и потребителя услуги и может быть в ряде случаев более востребована, чем итоговая стоимость услуги. Однако в реальной жизни невозможно заранее предугадать точное время поступления заявки (можно лишь примерно спрогнозировать). Кроме того, поток заявок обычно является неэквидистантным с ярко выраженными пиками (это связано с сезонностью, коротким сроком действия услуг и т.д.). Такая ситуация усложняет процесс поиска маршрутов услуг, поскольку поставщики имеют ограниченные возможности по предоставлению услуг. В идеале ресурсные возможности поставщиков услуг должны использоваться равномерно независимо от интенсивности поступления заявок.
Для решения этой проблемы, а также с целью повышения эффективности использования алгоритмов поиска маршрутов услуг, предлагается:
1. Использовать очередь задач для каждого задействованного ресурса. Это позволит исключить пропуск заявки при загруженности всех ресурсов.
2. Применить предварительную обработку входных очередей событий на этапе планирования заказов. Это позволит синхронизировать деятельность всех участников процесса предоставления услуги и обеспечить их согласованное взаимодействия в условиях неравномерной динамики внешних событий.
Исследованию фактора времени в системах поддержки принятия решений в настоящее время уделяется достаточно много внимания [57]. Потоки событий, характеризующих процессы обмена информацией между программными агентами, могут достаточно информативно характеризовать эффективность такого взаимодействия, что отражается, например, в ритмичности обмена сообщениями. С другой стороны, способность системы управления своевременно реагировать на происходящие события и определять последовательность действий по реализации своевременной реакции на их появление, может быть исследована и обеспечена путем задания интервалов ожидания и опережения в результате взаимного интервального корреляционного анализа [58, 59].
Кроме проблемы своевременной реакции на возникающие события при предоставлении услуг актуальна также задача синхронизации запросов получателей услуги и возможностей поставщиков. Аналогичная проблема в сфере производства подробно изучена и описана такими промышленниками и управленцами, как Г. Форд, Т. Оно [60, 61]. Наиболее глубоко проблемы управления производственными процессами изучал Элияху Голдратт, создатель фундаментальной теории ограничений [62 - 65], которая впоследствии была развита, формализована [66,67] и успешно применяется на практике [68, 69]. Основная идея теории ограничений заключается в планировании производства исходя из возможностей производственной цепочки таким образом, чтобы ресурсы с большими мощностями не простаивали из-за «узких мест» в общем процессе. Оптимизация в этом случае достигается не за счет локальных показателей (в этом случае есть риск перепроизводства отдельных составляющих продукции и увеличения связанного капитала), а за счет повышения эффективности всей системы в целом, что выражается в прибыльности. Описанные выше идеи легли в основу предлагаемого универсального метода ритмичного назначения, который может быть использован не только в производстве, но и в других областях (например, логистика, сфера услуг). Применение автором метода ритмичного назначения как в сфере услуг, так и в других областях описано в [70 - 74].
Таким образом, предлагается построить систему управления очередями событий (путем приоритезации, введения запретов и опережений, и ограничения доступа к актуальной информации) на основе метода кондициального управления в многоакторной интегрированной информационной среде [75, 76] и теории ограничений.
В случае переменной плотности потока заявок приоритезация по времени поступления может привести к накоплению задержек и существенному снижению интегрального показателя (14). В данном контексте наибольший интерес представляет резкое, но непродолжительное возрастание количества заявок на определенную услугу. Действительно, в случае постепенного подъема или падения сеть услуг будет иметь достаточно времени для адаптации путем привлечения новых ресурсов и увеличения количества состояний (10). В случае резкого, но продолжительного увеличения количества заявок для обеспечения (13) и (14) будет неизбежно появление некоторого числа отказов. Однако при непродолжительной пиковой нагрузке можно их избежать путем перераспределения (перепланирования) маршрутов в соответствии с существующими возможностями сети услуг либо привлечения новых ресурсов, на которые будут перераспределяться задачи. Для этого введем событие появление нового ресурса в информационном пространстве:
Описание шагов мультиагентного алгоритма
Для решения задачи управления процессом предоставления услуг в едином информационном пространстве разработан метод управления взаимодействием поставщиков и потребителей комплексных услуг на основе реализации виртуального посреднического оператора. Сутью метода управления взаимодействием поставщиков и потребителей является использование системы управления деятельностью виртуального посреднического оператора, обеспечивающей функционирование виртуального посреднического оператора посредством обработки исходных данных и преобразования их в результат с использованием сетевого и мультиагентного алгоритмов и метода ритмичного назначения. На вход система управления получает поток событий (заявок), для обработки использует данные о поставщиках услуг (ресурсах) и информацию о внешней среде (перечень и состав услуг, изменение структуры комплексных услуг и т.д.), на выходе выдает результат в виде выполненных заявок на предоставление услуг. Схема системы управления деятельностью виртуального посреднического оператора показана на рисунке 9.
При решении задачи построения маршрутов каждой услуги целесообразно рассмотреть два разных подхода, распространенных в современных системах управления ресурсами. Первый подход основан на применении теории графов, поскольку предложенная выше сеть услуг представляет собой граф состояний vijlk. Назовем этот алгоритм сетевым.
Ттек находятся в статусе ожидания выполнения: 5.2.1. Если для текущей заявки ttJ [Ттек - т;Ттек), то переходим к 5.3. Иначе для каждого возможного варианта маршрута услуги Vin находим его общую продолжительность выполнения D(VUn,TmeK). Для этого проходим по всем вершинам из vjJlkGVin, начиная с v.0/yfc в соответствии с правилом перехода ф, и рассчитываем продолжительность оказания услуги:
Сетевой алгоритм позволяет достаточно эффективно реализовать построение маршрутов услуг, однако у него есть недостатки: - для его выполнения требуется провести сложную и ресурсоемкую подготовку данных на шагах 3, 4, 5.2.2; - он недостаточно адаптивен к изменениям сети. В случае изменения структуры сети необходимо вновь выполнять шаги 3, 4, а шаг 5.2.2 выполнять уже на обновленной структуре.
Таким образом, имеет смысл реализовать интеллектуальный подход, в основу которого следует положить принцип аналогии с природными механизмами самоорганизации [79, 80], распространенный в современных информационных технологиях интеллектуального управления ресурсами. ( Начало J
Мультиагентные технологии глубоко изучались автором, описаны результаты исследований и практические реализации [81 - 91]. Рассмотрим мультиагентную архитектуру виртуального сообщества пользователей услуг, в котором автономные программные агенты моделируют услуги и ресурсы, необходимые для их реализации. Сеть услуг представляет собой сцену, которую программные агенты используют для поиска вариантов реализации услуги. Особенностью предлагаемого алгоритма является то, что поиск вариантов улучшения решения производится квазипараллельно сразу для всех реализуемых услуг вне зависимости от времени поступления заявки.
При таком подходе возможно дополнение к основному сетевому алгоритму, которое позволит оперативно и эффективно адаптироваться к изменению структуры сети (например, появлению нового сервиса в рамках оказания услуги или подключению нового ресурса). Применение мультиагентного алгоритма позволит локально, независимо от основного алгоритма подготавливать данные таким образом, что они всегда будут актуальны без глобального ресурсоемкого пересчета.
Для регистрации и запросов агентов при взаимодействии друг с другом используется единый agent-directory-service. Каждый агент любого типа имеет доступ к этому сервису. Для предоставления информации об агенте используется сущность agent-directory-entry (одна для каждого агента). Все агенты взаимодействуют в единой агентной среде, поэтому каждый агент связан только с одной сущностью transport-description. Для обмена сообщениями между агентами используется messageransport-service, обеспечивающий передачу сообщений между агентами. Схема агентнои среды представлена на рисунке 11. «Новый ресурс доступен для выполнения задач» в агентной среде. Возникновение событий сопровождается передачей агентами ресурсов сообщения агентам обращения за услугой. Если получено хотя бы одно сообщение, то переходим к 2. Иначе переходим кЗ.
Автоматизированная система построения программы полета, грузопотока и расчета ресурсов Международной космической станции
Анализ полученных результатов при моделировании с использованием входного потока заявок на предоставление услуг с периодической равномерной дискретизацией показал, что управление деятельностью посреднического оператора с помощью сетевого алгоритма дает стабильное повышение оперативности предоставления услуг по сравнению с аналогичным процессом без управления. При возрастании числа заявок при использовании сетевого алгоритма значение критерия оперативности увеличивается не так интенсивно, как в случае без управления (см. рисунок 40). Применение мультиагентного алгоритма дает значительное улучшение результата по критерию оперативности, однако только при появлении новых ресурсов, в ином случае результаты применения мультиагентного алгоритма аналогичны результатам применения сетевого алгоритма.
Моделирование деятельности виртуального посреднического оператора при поступлении заявок на предоставление услуг с периодической дискретизацией со случайными пропусками наблюдений Параметры проведения эксперимента описаны в таблице 5. Таблица 5 - Параметры проведения эксперимента Параметр Значение Тип входного потока заявок на предоставление услуги Периодической дискретизации со случайными пропусками наблюдений Количество заявок на предоставление услуги, шт. 100, 500 Периодичность поступления заявок, часов 3 Вероятность пропусков р 0,2
Анализ полученных результатов при моделировании с использованием входного потока заявок на предоставление услуг с периодической дискретизации со случайными пропусками наблюдений показал, что по результат применения сетевого алгоритма дает менее стабильное, но вполне предсказуемое повышение оперативности предоставления услуг по сравнению с аналогичным процессом без управления. Разница с результатами эксперимента из п. 5.2 объясняется менее предсказуемым входным потоком заявок (как в реальных условиях). Применение мультиагентного алгоритма также, как и в эксперименте из п. 5.2, дает значительное улучшение результата по критерию оперативности, однако только при появлении новых ресурсов, в ином случае результаты применения мультиагентного алгоритма аналогичны результатам применения сетевого алгоритма.
Моделирование деятельности виртуального посреднического оператора при поступлении заявок на предоставление услуг с периодической дискретизацией с «дрожанием» Параметры проведения эксперимента описаны в таблице 6. Таблица 6 - Параметры проведения эксперимента Параметр Значение Тип входного потока заявок на предоставление услуги Периодической дискретизации с «дрожанием» Количество заявок на предоставление услуги, шт. 100, 500 Интервал поступления заявок на предоставление услуг Дх0, часов 3 Тип потока событий появления новых ресурсов Периодической равномерной дискретизации
Анализ полученных результатов при моделировании с использованием входного потока заявок на предоставление услуг с периодической дискретизации с «дрожанием» наблюдений показал, что по применение сетевого и мультиагентного алгоритмов дает в целом аналогичные с экспериментом из п. 5.3 результаты. Объясняется это схожими потоками входных данных.
Моделирование деятельности виртуального посреднического оператора при поступлении заявок на предоставление услуг с аддитивной случайной дискретизацией Потоки входных заявок на предоставление услуги и появления новых ресурсов (100 заявок на предоставлении услуги, 5 событий о появлении новых ресурсов) Графики стоимости и оперативности предоставления услуги при моделировании процесса с различными параметрами показаны на рисунках
Анализ полученных результатов при моделировании с использованием входного потока заявок на предоставление услуг с аддитивной случайной дискретизации показал, что применение сетевого алгоритма позволило стабилизировать значение критерия оперативности предоставления услуг даже при таком же, как и в предыдущих экспериментах, общем количестве заявок. Это объясняется особенностью типа выбранного входного потока и его параметров - получили более разряженный входной поток данных и, соответственно, меньшую нагрузку на ресурсы. Как видно, в этом случае значение параметра оперативности при применении мультиагентного алгоритма не значительно лучше значения этого параметра при применении сетевого алгоритма.
Анализ полученных результатов при моделировании с использованием входного потока заявок на предоставление услуг с периодической дискретизацией с «дрожанием» и пропусками наблюдений показал, что как обработка заявок без управления, так и применение сетевого и мультиагентного алгоритмов не позволили так же значительно снизить значение критерия оперативности. Объясняется это тем, что особенностью входного потока заявок с периодической дискретизацией с «дрожанием» и пропусками наблюдений является изменяющаяся плотность заявок, доходящая на некоторых интервалах дискретизации до больших значений, что значительно увеличивает нагрузку на ресурсы. Стоит отметить, что данный тип входного потока является наиболее приближенным к реальности (с учетом сезонных пиков и простоев в предоставлении тех или иных услуг).