Введение к работе
Актуальность работы. В условиях современных экономических отноше-ий существенно возрастает сложность управления предприятием. Это объяснятся увеличением его самостоятельности и развитием преимущественно гори-онтальных связей с внешним окружением - поставщиками, потребителями, Изотовыми инспекциями, банками, страховыми компаниями, биржами, инвести-ионными фондами. Для выработки рациональных решений требуется всесто-онняя информация о производственно-хозяйственной, финансовой, снабженче-ко-сбытовой деятельности и внешних связях хозяйствующего субъекта.
При этом основными задачами управления предприятием являются такие [еформализованные проблемы как оценка и диагностика его состояния, поиск, пределение закономерностей в информационных данных, прогнозирование результатов деятельности, выработка рациональных траекторий функциониро-ания экономических объектов. Число показателей, применяющихся в этих за-;ачах, большое. Они формируют функции цели, которые могут быть траектор-ыми и ситуационными. Характер изменения этих показателей, как правило, не редсказуем, поэтому задачи определения рационального управления относятся классу недостаточно формализуемых и слабоструктурированньгх и не могут ыть в полном объеме решены точными методами. Для их решения целесооб-азно привлечь опыт человека, накопленный в базах знаний экспертных систем. ля обеспечения поддержки принятия решений в таких условиях необходимо дльнейшее развитие комплексной автоматизации управленческой деятельности редприятия с использованием современных информационных технологий, ма-ематического моделирования и методов искусственного интеллекта.
Качество работы информационной системы, относящейся к классу сложных, напрямую зависит от соответствия ее организационной и технической под-истем, находящихся в постоянном взаимодействии. Опыт внедрения информа-;ионных систем показывает, что, до тех пор, пока эти две подсистемы не будут гаксимально соответствовать одна другой, все попытки качественного их функ-;ионирования невозможны. И, наоборот, при определенном уровне программно технической составляющей, например, по мере развития диалоговых режимов заямодействия, графических и мультимедиа средств, автоматизированные сис-емы начинают работать с лучшей эффективностью. Качественной работы ин-юрмационной системы можно достичь, если блок программно-технической оставляющей будет реализован с использованием методов искусственного ин-еллекта, что обеспечит его гибкое и адаптивное взаимодействие с организаци-нной подсистемой.
В настоящее время достигнуты определенные успехи в области создания нформационных систем производственного, финансового менеджмента, ком-лексного бухгалтерского учета и финансового анализа, маркетинга, сбыта и еализации готовой продукции. Эти системы развиваются с целью перевода их
в разряд информационно - советующих. Следует отметить, что в данном напр лении работы являются актуальными вследствие ряда обстоятельств. В их чиї достаточно высокий уровень развития фундаментальных исследований в обл тях информационных технологий, инструментальных средств искусственні интеллекта и нейроинформатики. Это создает теоретическую базу для прове ния исследований с целью создания советующих информационных систем.
Подходы к построению информационных систем анализа и диагноста состояния предприятия приведены в ряде работ. На российском рынке пред гается немало программных продуктов, относящихся к классу финансоі аналитических систем. Они различаются как по спектру задействованных по] зателей, так и по реализованным в них подходам к решению основных за| анализа финансово-хозяйственной деятельности предприятий. Однако, как noj зывает анализ, в данных разработках недостаточно используются современн математические методы, нейросстевые и гибридные модели, позволяющие с ] раздо большей точностью и качеством осуществлять функции диагностики, т лиза и прогнозирования экономических показателей. Существует также боз шое количество зарубежных информационных систем диагностики деятельное предприятия. Изучение данных разработок показывает, что основной их нед( таток состоит в том, что они имеют самостоятельное значение и не связань действующими информационными системами предприятия. Это не позволь учитывать динамику изменения информационной базы, отображать реальн; процессы управления на предприятии.
Подводя итог анализу состояния проблемы, можно утверждать, что до г стоящего времени существует ряд нерешенных проблем. На стадии иселедої ний и проработки находятся вопросы адаптивности, создания интеллектуальш компонентов диагностики деятельности предприятия, методов прогнозирован, состояния объекта управления, разработки гибридных моделей экспертных си тем, технологий извлечения знаний, определения закономерностей и группиро ки информационных данных, интеллектуального имитационного моделиров ния, создания новых методов проектирования и эксплуатации информационні систем, интеллектуальных человеко-машинных интерфейсов, создания нейр компьютеров и нейроимитаторов для применения в информационных система Следует особо отметить недостаточное количество работ по созданию едино подхода к формированию иерархических гибридных моделей оценки состояні предприятия, включающих различные методы представления знаний, в том чи ле аналитические, логико-лингвистические, нейросетевые. Поэтому разрабоп моделей, методов, алгоритмов и программных комплексов для решения нефо мализованных задач, а также имитационных систем, включающих в своем о ставе гибридные блоки анализа, прогнозирования и рационального выбора алг ритмов принятия решений и их применение при проектировании информащ онных систем производственного назначения, является современной актуальне проблемой.
Несмотря на наличие работ в вышеперечисленных областях, теоретические прикладные исследования по созданию интеллектуальных информационных ястем предприятий находятся на стадии становления и общепринятых подхо-ов к решению представленных проблем до настоящего времени не сформиро-шо. Все изложенное подтверждает актуальность исследований по теме диссер-шии.
Объектом диссертационного исследования выступают процессы проек-грования и функционирования автоматизированных информационных систем правления предприятием, обеспечивающих эффективное принятие решений в ;ловиях современных экономических отношений.
Предметом исследований являются математические модели, алгоритмы ункциопирования и программные комплексы интеллектуальных компонентов нформацнонных систем, предназначенных для решения неформализованных ідач управления предприятием на основе применения современных информативных технологий, математического моделирования, теории искусственного ятеллекта и методов нейроинформатики.
Цель диссертационной работы - исследование и разработка теоретиче-сих положений, информационных технологий, моделей и алгоритмов, про-)аммных комплексов, методических рекомендаций, средств автоматизации роектирования и сопровождения для создания интеллектуальных компонентов их эффективного функционирования в информационных системах предприми.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе сформули->ваны следующие задачи:
-
Проанализировать современные подходы к автоматизации, моделиро-інию и решению неформализованных задач з информационных системах под-;ржки принятия решений. Исследовать методы искусственного интеллекта, в їм числе системы обработки знаний, нейросетевые технологии и имитационное эделирование для построения интеллектуальных информационных систем, «работать концепции и принципы применения интеллектуальных компонен-IB в информационных системах.
-
Развить методы автоматизированного структурирования неформализо-інньгх задач и критерии выбора моделей представления знаний для формализа-га процедур их решения в информационных системах предприятий.
-
Исследовать и разработать модели, технологии и программные системы іенки состояния объекта управления на основе гибридных экспертных систем.
-
Разработать методы и программные комплексы адаптивного прогнози-івания показателей деятельности предприятия и группировки данных, осно-нные на нейросетевых методах и современных информационных технологиях.
-
Усовершенствовать методологию имитационного моделирования для гоаботки рациональных траекторий функционирования предприятия на основе (именения разработанных интеллектуальных компонентов.
-
Развить технологию создания информационных систем с интеллек альными компонентами оценки, прогнозирования, определения закономері стей в данных и адаптивного человеко-машинного взаимодействия.
-
Определить структуру и функции нейроимитатора как элемента инф< мационной системы. Создать методы включения нейросетевых блоков в і формационные системы. Разработать алгоритмы настройки имитатора искус венных нейронных сетей на предметную область и решения задач исследовав нейросетевых моделей.
-
Исследовать возможности применения разработанных методов, моды и программных комплексов при проектировании и эксплуатации автоматизи] ванных информационно - советующих систем. Подтвердить адекватность раз] ботанных моделей и методов на основе анализа машинных экспериментов.
Методологическая база исследования. Для решения поставленных в ді сертациошюй работе задач применились методы системного анализа и иссле; вания операций, теория искусственного интеллекта, нейросетевые технологи! методы нейроинформатики, теоретические основы построения информационн систем, математическое программирование, эвристические процедуры пришп решений, модульное программирование, вычислительные эксперименты, про) димые в режиме имитационного моделирования, методы экспертных оцені дисперсионный, регрессионный и корреляционный анализ.
В своих исследованиях автор опирался на труды отечественных и зарубе ных ученых, посвященные проблемам искусственного интеллекта и нейрої форматики, математического моделирования, информационных технолог А.Н. Горбаня, Е.М. Миркеса, ДА. Поспелова, Э.В. Попова, Ф.И. Перегудо: В.П. Тарасенко, В.А. Силича, С.А. Терехова, Д.А.Россиева, Н.М. Оскорбш А.И. Галушкина, В.Л. Дунина-Барковского, Н.П. Бусленко, В.М. Глушкова, А Горелика, Н.Б. Мироносецкого, И.М Бобко, Й.М. Владовского, Д.Г. Конева, С. Шуйского, Н.Г Загоруйко, П.И. Соиюна, Б Л Советова, В.В. Титова, Р. Шеш на, М. Месаровича, Ф. Розенблатта, Д. Мако, И. Такахара, Т. Нейлора, С. Осу; Т. Кохонена, Р. Нристева и других, а также на опыт научных и проектных ор. низаний по рассматриваемой проблеме.
Научная новизна проведенных исследований заключается в том, чтс диссертационной работе впервые разработан оригинальный подход к создан] информационных технологий, имитационных моделей и программных компл< сов для решения неформализованных задач организационного управления э зяйствующим субъектом в современных условиях. Это является существенш вкладом в развитие методов проектирования, проведения научных исследован и эффективной эксплуатации автоматизированньк информационных сист предприятий.
Научные результаты диссертации состоят в следующем:
1. Разработаны методы решения неформализованных задач и проектні вания программных комплексов оценки состояния предприятия на базе гибрі
ых экспертных систем. При оценке состояния объекта учитывается динамика и ірогноз изменения анализируемых показателей с возможностью автоматизиро-іанного дообучения интеллектуальных элементов в реальных условиях функ-гионирования информационных систем.
-
Разработаны структура и функции нейроимитатора как элемента интел-гектуальных комплексов информационных систем. Созданы методы его проек-ирования, обучения, настройки на модель предметной области и включения в информационные системы предприятий.
-
Создана технология адаптивного прогнозирования показателей состоя-іия объекта управления на основе диалоговых человеко-машинных процедур, методов нейросетевого, технического анализа и предобработки информации. Тредложен метод группировки данных, основанный на нейросетевых и гибрнд-1ых моделях.
-
Разработан способ имитационного моделирования для выработки рациональных траекторий функционирования предприятия на основе применения штеллектуальных компонентов для моделирования и прогнозирования входных іотоков данных, оценки состояния объекта управления и выбора рациональных ілгоритмов в блоках принятия решений модели.
-
Развиты методы проектирования информационных систем, создания программных комплексов с интеллектуальными компонентами. Эти системы іредназначеньї для проведения научных исследований и эффективного принятия тешений в управлении предприятием.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и реко-лендаций подтверждается обоснованностью выбранных методов решения задач, іспользованием современных методов и средств обработки информации, срав-іением результатов моделирования с реальными данными, всесторонним анализом литературных источников по теме диссертации, применением разработанных методов при проектировании информационных систем, оформленными свидетельствами на программное обеспечение в Российском агентстве по патентам и товарным знакам, актами внедрения разработанных технологий и программных систем.
Практическая значимость результатов исследования заключается в том, гго разработанные теоретические вопросы и методические рекомендации является научной базой при создании информационных систем, внедряющихся на предприятиях страны. Реализация диссертационной работы служит инструментом повышения качества функционирования существующих автоматизирован-зых информационных систем, что в конечном итоге позволит повысить уровень современного производства.
Разработанные методики и программные системы используются в научных л проектных разработках и учебном процессе факультета "Информационных технологий и бизнеса" Алтайского государственного технического университета, на кафедре "Экономики и автоматизированных систем управления" Юргин-
ского филиала Томского политехнического университета, в производствен» процессе ОАО "Барнаульский станкостроительный завод", КУП птицефабри «Молодежная» Алтайского края и ряде других предприятий. Они могут бы использованы в других НИИ и учебных заведениях страны.
Реализация результатов работы. Основные результаты исследования і шли отражение и применение в научно-исследовательских и опыте конструкторских госбюджетных и хоздоговорных работах, в которых автор ї ляется научным руководителем и непосредственным исполнителем. В их чис разработки по темам СО РАН, госбюджетная научно-исследовательская рабо "Исследование и разработка автоматизированных систем управления предпр ятиями и организациями в переходный период".
Основные теоретические и методические результаты, разработанные в да сертации, реализованы в комплексах "Интеллектуальная система диагностш финансово-хозяйственной деятельности предприятия"("Лналитик"), "Снега анализа данных на основе искусственных нейронных сетей" ("НейроАнализ' "Автоматизация проведения маркетинговых исследований предприятия на оси ве нейросетевых технологий" ("Маркетинг"), "Система автоматизации торгові деятельности предприятия и прогнозирования спроса на товары" ("Торговля' "Информационно - советующая автоматизированная система производственно] менеджмента" ("Производство"), "Информационно - автоматизированная систел бухгалтерского учета и финансового анализа" ("Бухгалтерия") и других, разрабі тайных при научном руководстве и непосредственном участии автора. На эт комплексы оформлены свидетельства об официальной регистрации в Россиі ском агентстве по патентам и товарным знакам. Данные комплексы применяю-ся для научных исследований, в учебном процессе и внедряются на ряде пре; приятии страны.
Автор выносит иа защиту:
-
Концепцию и принципы создания интеллектуальных компонентов иі формационных систем. Методы автоматизированного структурирования задач критерии выбора процедур их решения.
-
Технологии решения неформализованных задач, структуру, функции конструкцию программного комплекса оценки состояния предприятия, разрабс тайного на базе гибридных экспертных систем.
-
Технологию адаптивного прогнозирования состояния объекта упрааж ния в сочетании с диалоговыми человеко-машинными процедурами техническс го анализа, этапами предварительной обработки и погружения данных. Технолс гаю обработки я группировки данных, основанную на методах нейросетевы самоорганизующихся карт Кохонена и гибридных моделях.
-
Методологию имитационного моделирования на основе применения ии теллектуальных компонентов для прогнозирования динамических рядов показг телей, анализа состояния объекта управления и выбора рациональных алгорш мов в блоках принятия решений модели.
-
Методы проектирования информационных систем с интеллектуальпыми омпонентами. Структуру и функции нейроимитатора как элемента информаци-нных систем. Методы включения нейросетевых элементов в информационные истемы и язык их описания.
-
Структуру интеллектуальной аналитической программной системы и ее омлоненты, имеющую средства настройки на модель предметной области, ре-имы администратора и пользователя. Реализацию разработанных методов при роектировании и сопровождении автоматизированных информационных сис-т.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доло-ены и обсуждены на Всесоюзной конференции "Интегрированные АСУ лред-риятиями" (г. Новосибирск, 1985 г.), на Краевой научно-технической конфе-гнции "Автоматизация управления сложными объектами" (г. Барнаул, 1978 г.), еспубликанской научно-технической конференции "Региональные проблемы нформатизации"(г. Барнаул, 1995г.), Международной научно-технической кон-еренции "Конверсия, приборостроение, рынок" (Владимир, Суздаль 1997г.), сероссийской научно-методической конференции "Бизнес и высшее образова-ае в условиях перехода к рыночной экономике"(Барнаул, 1997г.), Всероссий-сой научно-практической конференции "Реинжиниринг бизнес-процессов эедприятий на основе современных информационных технологий" (Москва, )97г.), второй и третьей Международных конференциях "Интерактивные сис-:мы: Проблемы человеко- компьютерного взаимодействия" (Ульяновск, 1997, )99 г.г.), пятом, шестом и седьмом Всероссийских семинарах "Нейроинформа-пса и ее приложения (Красноярск, 1997, 1998, 1999 г.г.), Межрегиональной на-шо-практической конференции "Информационные технологии в экономике Пенза, 1998г.), Третьем сибирском конгрессе по прикладной и ішдустриальной їгематике ("ШРШМ-98") (Новосибирск, 1998г.), первой, второй, третьей крае-.гх конференциях по математике (Барнаул, 1998, 1999, 2000 г.г.), Третьем семи-tpe "Теория и приложения искусственных нейронных сетей" (Снежинок, 1998 >", Международной научно-технической конференции "Нейронные, релятор-ле и непрерывнологические сети и модели" (Ульяновск 1998 г.); Четвертой и ггой международных научно-практических конференциях "Природные и ин-ллектуальные ресурсы Сибири" ("СИБРЕСУРС-4-98,-5-99") (Томск, 1998 Эмск, 1999 г.), первом и втором Всероссийских семинарах "Моделирование равновесных систем-98"(Красноярск, 1998, 1999г.г.), Международной конфе-нции "Глобализация в экономике и образовании"(Барнаул 1998), Междуна-ідной научно-практической конференции "Наука и практика организации про-водства и управления"(г.Барнаул 1999 г.), 3-м международном научно-хническом симпозиуме KORUS'99 (Новосибирск, 1999), VI Всероссийской «ференции "Нейрокомпьютеры и их применение" (Москва, 2000), Всероссий-их научно-технических конференциях "Нейроинформатика-1999, 2000" (Мова, 1999,2000).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 87 работ, в том чис три монографии и одно учебное пособие. На шесть программных комплексе реализующих разработанные методы, получены авторские свидетельства в Рс сийском агентстве по патентам и товарным знакам.
Личный вклад. Автору принадлежит разработка представленных в ди сертации методов и моделей, постановок задач на программирование компле сов программ, концепций построения интеллектуальных информационных ев тем, методических пособий и рекомендаций. Под научным руководством авто диссертации в этих разработках принимали участие аспиранты, выполняющие защитившие кандидатские диссертации по данной теме.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шее глав, заключения, приложений и списка литературы из 288 ваименовани Основная часть работы изложена на 341 странице машинописного текста и с держит 75 рисунков, 14 таблиц.