Введение к работе
Актуальность темы исследования. В соответствии с Распоряжением Правительства от 17 октября 2009 г.№ 1555-р утвержден «План перехода на предоставление государственных услуг и исполнение государственных функций в электронном виде федеральными органами исполнительной власти». В данном плане все органы исполнительной власти должны перейти в период до 2014 года на информационное обеспечение населения в виде оказания государственных услуг в электронном виде. С этой целью в Интернете создан информационный ресурс - Портал государственных услуг .
Для выполнения данного распоряжения во всех федеральных органах исполнительной власти (министерствах, федеральных службах, федеральных агентствах, далее по тексту - Службах) внедряются информационные системы для ведения соответствующих информационных ресурсов. В ходе проектирования информационных систем возникает необходимость принятия проектных решения в части выбора комплекса средств автоматизации - аппаратно-программной инфраструктуры информационных систем, а также в части создания эффективного процесса обработки заявок на оказание услуг. В настоящей работе внимание сфокусировано на факторах, влияющих на процесс оказания услуг характеристик аппаратно-программной инфраструктуры информационных систем и алгоритма действий персонала, участвующего в обработке заявок. Актуальность темы обусловлена необходимостью выбора и обоснования подхода к созданию методики, с помощью которой можно было бы с достаточной степенью достоверности оценить влияние на процесс обработки заявок характеристик аппаратно-информационной инфраструктуры информационных систем, и, также, участия в процессе обработки заявок персонала Служб. Многолетний опыт создания информационных систем самого различного назначения показывает, что использование самой совершенной аппаратно-программной платформы не позволяет, как правило, обрабатывать заявки в реальном масштабе времени. Это связано с тем, что в обработке каждой заявки принимает участие человек - оператор, контролирующий ход обработки заявок, или сотрудник, визирующий ответ и, являющийся, таким образом, ответственным за правильность ответа на заявку. И, в связи с этим, можно выделить две, связанные между собой, задачи. Первая задача - оценить задержки в обработке, вносимые человеком. И вторая задача - попытаться каким-то образом регламентировать (например, в части допустимых задержек) процесс участия человека в обработке. Актуальность этих задач заключается в том, что универсальных и готовых аналитических методик нет, так как вряд ли возможно учесть в рамках некоторой методики все особенности конкретных процессов обработки заявок. Это положение в работе анализируется и показывается, что, в общем случае, универсальных аналитических методик нет по определению, а имитационные (статистические) модели разрабатываются под конкретный процесс. И для каждого процесса должна разрабатываться новая модель, учитывающая особенность именно данного процесса. Поэтому задача разработки имитационной модели и методики ее использования является актуальной как в научном, так и в практическом отношениях.
Степень научной разработанности проблемы
На первый взгляд проблема создания эффективных информационных систем самого различного назначения может быть решена только за счет использования самых современных программных и аппаратных средств. Но это не так, потому что существуют и всегда существовали определенные (в первую очередь, экономические) ограничения по выбору технических и программных средств, составляющих аппаратно-программную платформу информационных систем. Мировая практика показывает, что стоимость всех видов технических и программных средств неуклонно растет. При этом скорость роста цен достаточно велика. Во всяком случае, можно отметить, что стоимость лицензионного и сертифицированного персонального компьютера растет, а не снижается. А стоимость компьютеров с более высокой производительностью (фрейм-машин) по-прежнему остается запредельной, во всяком случае, для образовательных учреждений любого уровня.
Проблема оценки эффективности информационных систем стала требовать своего решения с появлением ЭВМ третьего поколения. Это было связано с тем, что параметры этих ЭВМ (быстродействие, память) позволяли реализовать концепцию банка данных, и время поиска данных стало критичным с точки зрения пользователя. Требовалось любыми способами (особенно для военных систем) оптимизировать вычислительный процесс. 70-е годы ХХ века можно рассматривать как точку отсчета в становлении научного направления, непосредственно касающегося оценки эффективности информационных систем. Теория систем и системного анализа, теория больших (сложных) систем, были к этому времени окончательно сформированы. Фундамент в дело создания методологии оценки эффективности информационных систем заложили такие замечательные отечественные и зарубежные ученые, как Глушков В.М., Бусленко Н.П., Вентцель Е.С., Кульба В.В., Гнеденко Б.В., Коваленко И.Н., Мамиконов А.Г., Авен О.И., Коган Я.А., Белоногов Г.Г., Богатырев В.И., В. Д., Максимов Н.В., Клейнрок Л., Ланкастер Ф., Максимей И.В., Мартин Дж., Мидоу Ч, Нейлор Т., Овчинников В.Г., Риордан Дж., Саати Т.Л., Агаджанян С.И., Флейшман Б. С., А. Я., Шеннон Р., Шнейдерман И.Б., Гордон Г., Джонсонс Дж.
Несмотря на прошедшие почти полвека, проблема создания методологии оценки эффективности информационных систем окончательно не решена. С 70-х годов прошлого столетия до настоящего времени арсенал методик оценки эффективности информационных систем постоянно увеличивается. При этом можно говорить о двух направлениях создания моделей информационных систем, отличающихся друг от друга математическим аппаратом: аналитических и имитационных (статистических) моделей. В диссертации эти направления детально рассмотрены. При этом необходимость разработки каждой новой методики связана, как правило, с необходимостью учета особенности функционирования исследуемых информационных систем. В общем случае, каждая новая методика является или более совершенной (например, более адекватной исследуемому процессу), или уникальной по своей спецификации - перечню учитываемых факторов, исследуемых показателей и др. параметров модели. Это обстоятельство предопределяет имеющуюся степень новизны данного исследования, посвященного разработке новой, оригинальной имитационной модели и методики ее использования для оценки эффективности информационных систем Служб, отвечающих за оказание государственных услуг.
Говоря о степени научной проработанности рассматриваемой проблемы, можно отметить, что ее теоретическая база изучается в рамках теории сложных систем, теории систем и системного анализа и соответствующих разделов этих теорий. Можно, также, сказать, что фундаментальные направления этих теорий сформулированы и на протяжении нескольких десятилетий многократно подтверждены. Но особенность сложных систем такова, что ни одна из теорий не в состоянии предложить конечный результат - методику в готовом виде, разве что для каких-то классических, малоразмерных задач.
В настоящей диссертационной работе внимание сфокусировано на факторах, связанных с влиянием на эффективность характеристик аппаратно-программной инфраструктуры информационных систем и алгоритма действий персонала Службы, участвующего в реализации государственных услуг. К этим факторам относятся производительность и память персональных компьютеров, серверов, коммуникационного оборудования, оргтехники, а также практически все элементы действий персонала, приводящие к задержке в обработке заявок на оказание услуг. А учет этих факторов может быть осуществлен на основании методики, позволяющей количественно оценить их влияние. В тех случаях, когда в рамках методики разрабатывается имитационная модель, то научную и практическую ценность представляют собой и модель, и методика и результат исследований.
Гипотезы диссертационного исследования. В качестве рабочих гипотез сформулированы следующие гипотезы:
Гипотеза 1. Ни один из разделов прикладной математики (теория игр, теория массового обслуживания, теория расписаний, сетевое планирование и управление, теория графов, методы математического программирования, метод динамики средних и др.), не может рассматриваться как единственный и универсальный для решения задачи оценки методики оценки эффективности современных информационных систем. Поэтому в каждом конкретном случае необходимо выбрать наиболее подходящий раздел для решения оценки эффективности функционирования информационных систем.
Гипотеза 2. Любой раздел прикладной математики является не более чем теоретической основой для создания методики оценки эффективности информационных систем. Поэтому в каждом конкретном исследовании исследователь должен либо выбрать имеющуюся модель, позволяющую решить поставленную задачу, либо разработать оригинальную модель. В подавляющем большинстве случаев необходима разработка оригинальной модели, адекватно отражающей специфику объекта и предмета исследований.
Цель и задачи исследования. Цель исследования заключается в разработке инструмента - имитационной модели функционирования информационных систем Служб и методики её использования для количественного обоснования проектных решений, принимаемых в ходе разработки информационных систем, используемых для оказания государственных услуг федеральными органами исполнительной власти. С учетом сформулированных целей исследования и научных гипотез, основными задачами исследования являются:
1.Разработка (выбор) системы показателей, с помощью которых может быть проведена количественная оценка соответствия информационных систем заданным требованиям.
2.Обзор современного состояния методологии оценки эффективности информационных систем, с целью обоснования выбора раздела прикладной математики, имеющего максимальную потенциальную возможность отобразить особенности и формализовать процесс функционирования информационных систем Служб.
3. Разработка имитационной модели и методики ее использования для получения количественных оценок значений показателей функционирования аппаратно-программной инфраструктуры информационных систем и алгоритмов действии сотрудников Служб, участвующих в реализации государственных услуг.
4.Экспериментальное подтверждение работоспособности имитационной модели.
5.Проведение экспериментальных расчетов с последующим обсуждением полученных результатов и формулированием соответствующих рекомендаций и предложений для Федеральной службы по надзору за образованием и наукой.
Объектом исследования являются процессы, связанные с оказанием государственных услуг федеральными органами исполнительной власти.
Предметом исследования является алгоритм функционирования информационных систем федеральных органов исполнительной власти в ходе реализации государственных услуг
Соответствие темы исследования требованиям паспорта специальностей ВАК (по техническим наукам). Исследование выполнено в рамках специальности 05.25.05 - Информационные системы и процессы (п.1. - «Методы и модели описания, оценки, оптимизации информационных процессов и информационных ресурсов, а также средства анализа и выявления закономерностей в информационных потоках. Когнитивные модели информационных систем, ориентированных на человеко-машинное взаимодействие»).
Теоретической и методологической основой диссертационного исследования являются теория сложных (больших) систем и теория систем и системного анализа. В качестве рабочего инструмента исследования использовались разделы прикладной математики: теория вероятности, теория массового обслуживания, аналитическое и имитационное моделирование.
Научная новизна. Научная новизна исследования заключается в создании нового моделирующего алгоритма и, на его основе, оригинальной имитационной модели, отражающей специфику алгоритма функционирования информационных систем Служб в ходе оказания ими государственных услуг. В разработанном алгоритме реализован новый подход, суть которого сводится к детальному описанию особенностей входного потока заявок и возможности управления этим потоком непосредственно в процессе моделирования. При этом, в ходе моделирования, можно оперативно управлять характеристиками потока и, таким образом, исследовать поведение системы в пиковых режимах, учесть при формировании входного потока заявок часовых поясов, задавать параметры обслуживания, осуществлять мониторинг процесса моделирования с целью сокращения времени реализации модели в тех случаях, когда нет перспектив достичь установившегося режима процесса обработки (рост задержек не прекращается). Проведенный анализ работ, посвященных созданию имитационных моделей для оценки информационных систем, показал, что аналогов модели, представленной в диссертации, в части перечня учитываемых факторов и организации процесса моделирования, автору найти не удалось.
Практическая ценность. Практическая ценность работы заключается в том, что разработанная имитационная модель позволяет обосновать требования к аппаратно-программной инфраструктуре и алгоритму функционирования информационных систем Служб на всех этапах жизненного цикла этих систем. А это, в свою очередь, является непременным условием создания и модернизации информационных систем за счет интенсификации научных исследований в данной предметной области. Практические результаты использованы для оценки проектных решений по созданию информационных систем Федеральной службы по надзору за образованием и наукой.
На защиту выносятся следующие основные положения:
-
Положение о том, что проектные решения на всех этапах жизненного цикла информационных систем Служб должны приниматься с учетом характеристик элементов аппаратно-программной инфраструктуры и алгоритма действий персонала, участвующего в обработке заявок на оказание услуг.
-
Положение о том, что информационные системы Служб могут быть представлены как системы массового обслуживания .
-
Положение о том, что аналитическое решение задачи оценки эффективности информационных систем Служб, с помощью теории массового обслуживания, не может быть получено по целому ряду причин, связанных с наличием в аналитическом аппарате этой теории жестких ограничений на свойства входных потоков заявок и другие элементы процесса обслуживания.
-
Положение о том, что для оценки значений показателей функционирования информационных систем, задействованных в реализации государственных услуг, должна использоваться методика, основанная на имитационном (статистическом) моделировании процесса функционирования информационных систем Служб.
-
Положение о том, разработка моделирующего алгоритма должна базироваться на анализе документов, регламентирующих процесс оказания государственных услуг, современного состояния разработки аппаратно-программной инфраструктуры и организационно-штатных структур Служб.
-
Положение о том, что в результате исследования получены рекомендации и предложения по составу и характеристикам аппаратно-программной инфраструктуры информационных систем и алгоритму действий персонала в ходе оказания государственных услуг одной из Федеральных служб - Рособрнадзора, входящей в перечень, имеющийся в Распоряжении Правительства от 17 октября 2009 г.№ 1555-р.
Теоретическая значимость диссертационного исследования заключается в дальнейшем развитии методического обеспечения оценки эффективности информационных систем и разработке оригинальной имитационной модели, позволяющей учесть основные факторы, влияющие на эффективность информационных систем Служб, задействованных в оказании государственных услуг.
Практическая значимость диссертационного исследовании заключается в том, что разработанная модель может использована разработчиками информационных систем для количественных оценок вариантов построения аппаратно-программной инфраструктуры информационных систем Служб и алгоритмов действии персонала, участвующего в обработке заявок на оказание государственных услуг.
Внедрение. Работоспособность и предложенной в диссертации модели была подтверждена, а сама модель была использована для количественного обоснования в ходе создания информационных систем Рособрнадзора (см. акт, приложение №1). Кроме этого разработанная модель используется в учебном процессе Института государственного права и инновационных технологий (ИГУПИТ) (см. акт, приложение №2)
Личный вклад. Все основные положения и результаты, выносимые на защиту, получены автором самостоятельно.
Апробация практических результатов исследования. Результаты работы докладывались на пятой всероссийской научно-практической конференции по имитационному моделированию и его применению в науке и промышленности ИММОД-2011, научно-методическом Совете межвузовской кафедры прикладной информатики ИГУПИТ и Российского нового университета (протокол № 14 от 23.10.2011г.), научно-методическом Совете факультета Информационных технологий ИГУПИТ (протокол № 9 от 16.09.2011г.)
Публикации. По теме исследования автором опубликовано 15 печатных работ, в т.ч. 5 статей в рецензируемых журналах из перечня ВАК. Объем публикаций, принадлежащий автору - 2,075 п.л.
Структура и объем диссертации.
Работа изложена на 180 страницах основного текста, состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка, включающего 180 наименований, содержит 4 таблицы, 30 рисунков, 20 фотографий, 2 приложения.
Похожие диссертации на Моделирование и исследование эффективности информационных процессов оказания государственных услуг федеральными органами исполнительной власти
