Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ существующих подходов к построению модели информационных потоков предприятия 15
1.1. Обзор существующих методов построения модели Информационных потоков 15
1.2. Анализ известных методов построения модели предприятия 21
1.2.1. Методы сбора информации 22
1.2.2. Методы первичной обработки данных обследования 26
1.2.3. Построение модели предприятия 28
1.2.4. Методы проектирования структуры и пропускной способности информационной сети предприятия 46
1.3. Анализ вариантов использования методов построения модели информационных потоков 48
2. Разработка метода построения модели информационных потоков предприятия 53
2.1. Разработка концепции построения модели информационных потоков предприятия 53
2.2. Разработка метода предпроектного обследования 58
2.2.1. Разработка метода проведения обследования 63
2.2.2. Огенка эффективности разработанного метода 68
3. Разработка модели информационных потоков предприятия и методов ее анализа 77
3.1. Разработка модели информационных потоков предприятия 80
3.2... Разработка метода построения модели информационных потоков предприятия 88
3.2.1. Методика построения матрицы «тип документа»-«структурный элемент» (А]) 89
3.2.2. Методика построения матрицы взаимодействия структурных элементов (Аз) 94
3.2.3. Методика построения матрицы информационного содержания документов (As) 97
3.2.4. Методика построения матрицы использования документов при решении задач (А^ 99
3.2.5. Методика построения матрицы распределения задач по сруктурным элементам (А5) 101
3.3. Метод анализа модели предприятия 103
3.3.1. Информационная загрузка структурных элементов 104
3.3.2. Определение основных источников и потребителей информации 106
3.3.3. Определение взаимосвязи подразделений при использовании базы данных... 108
3.4. Оптимизация структуры и информационных потоков 109
4. Разработка алгоритмов построения модели информационных потоков предприятия 119
4.1. Разработка алгоритмов построения модели 119
4.2. Разработка алгоритмов анализа модели 130
4.3. Пример построения модели информационных потоков 132
4.4. Пример применения процедуры принятия решения о реорганизации информационных потоков 139
4.4. Апробация метода построения модели 142
Заключение 154
Список источников 156
- Анализ известных методов построения модели предприятия
- Разработка метода предпроектного обследования
- Разработка метода построения модели информационных потоков предприятия
- Пример применения процедуры принятия решения о реорганизации информационных потоков
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время существует потребность в автоматизации крупных предприятий в различных отраслях. Это обуславливает необходимость создания новых автоматизированных информационных систем (АИС).
Разработка АИС является довольно сложным процессом, который требует значительного времени и ресурсов. Для успешной реализации проекта объект автоматизации должен быть, прежде всего, адекватно описан, должны быть построены полные и непротиворечивые функциональные и информационные модели объекта. Накопленный к настоящему времени опыт проектирования АИС показывает, моделирование объекта - это логически сложная, трудоемкая и длительная по времени работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов.
Применение таких инструментальных CASE-средств как BPWin/ERWin, Rational Rose и др., основанных на методологии SADT, позволяет значительно повысить качество и эффективность проектирования, а также ускорить процесс разработки.
Однако один из наиболее сложных и важных этапов разработки АИС, на котором производится сбор данных о предприятии и построение модели объекта автоматизации, остается не формализованным. Начальные фазы проекта имеют решающее влияние на достигаемый результат, так как в них принимаются основные решения, определяющие качество информационной системы. По оценкам экспертов доля вклада в конечный результат начальной фазы достигает 30%.
Сложность на данном этапе представляет сбор исходных данных, построение модели и анализ существующего состояния предприятия. Это вызвано объемом информации, коїорьій необходимо собрать, упорядочить и обработать. Для получения информации о предприятии производится предпроектное обследование. В настоящее время существует несколько методик обследования, однако их общим недостатком является недостаточная формализованность, как следствие, большинство операций производится вручную. Результатом такого подхода являются издержки, как по времени, так и по ресурсам, а результат обследования представляет собой массу несистематизированной информации, которую для дальнейшего анализа еще предстоит предварительно обработать Существующие методологии построения модели информационных потоков предприятия не имеют непосредственной связи с результатами обследования и не ориентированны! |ндц- ^ндящнмищшфщ ими харак(ерисіик информационных потокав ИНЛИОТІИ* I
Предлагаемый метод позволяет облегчить проведение начальных
этапов проектирования, сократить трудоемкость работ на данной фазе,
высвобождая высококвалифицированных специалистов,
формализовать процесс построения модели информационных потоков предприятия, подготовить систематизированные исходные данные для CASE - средств и методик проектирования ПО на последующих этапах разработки АИС.
Цель диссертационной работы. Целью данной работы является разработка формализованного метода охватывающего процесс проектирования АИС от проведения предпроектного обследования до построения модели информационных потоков предприятия, являющейся исходными данными для дальнейшего проектирования АИС и информационной сети предприятия Метод должен позволить получить систематизированную информацию о предприятии, полно и адекватно отражающую процессы, происходящие на предприятии. Кроме того, предлагаемый метод, будучи в достаточной степени формализованным, может быть реализован в виде специального CASE- средства, которое дополнит уже существующие CASE-инструментарий проектировщиков.
В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решаются следующие задачи:
анализа процесса построения модели информационных потоков предприятия при проектировании автоматизированных информационных систем;
анализа методов проведения предпроектного обследования;
аналитического исследования моделей информационных потоков предприятия;
разработки концепции построения модели информационных потоков предприятия;
разработки метода проведения предпроектного обследования предприятия с целью построения модели информационных потоков;
разработки метода построения модели информационных потоков предприятия на основе данных обследования;
разработка метода оптимизации модели информационных потоков на основе их количественных характеристик;
разработки алгоритмов построения модели информационных потоков и ее анализа;
апробации алгоритмов построения модели информационных потоков предприятия и ее анализа
Методы пр(?вед*енМя исследований Математическими методами диссертационной^ даЗ^'ы являются методы системного анализа,
матричного анализа, булевой алгебры, теории проектирования информационных систем.
Методологическую основу работы составляет концепция системности, суть которой - представление и исследование модели предприятия в виде модели информационных потоков предприятия. Научными результатами диссертационной работы являются:
концепция построения модели информационных потоков предприятия, отличающаяся интеграцией стадий сбора информации, ее первичной обработки и построения на ее основе модели информационных потоков;
метод проведения предпроектного обследования предприятия с целью построения модели информационных потоков;
модель информационных потоков предприятия,
ориентированная на проведение количественного анализа;
методы построения модели информационных потоков предприятия на основе данных обследования и ее анализа, отличающиеся учетом количественных характеристик потоков;
метод принятия управленческих решений на основании количественных характеристик информационных потоков.
Практическая ценность работы. Практическая ценность результатов работы определена их применением в области проектирования и разработки автоматизированных информационных систем предприятия, возможности реализации в виде специализированных программных средств, применяемых для разработки АИС.
На защиіу выносится:
концепция построения модели информационных потоков предприятия;
метод проведения предпроектного обследования;
модель информационных потоков предприятия;
методы построения модели информационных потоков предприятия и ее анализа;
алгоритмы построения модели информационных потоков предприятия и ее анализа.
Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы
внедрены в Ростовском филиале ВНИИАС Министерства путей
сообщений России при выполнении НИОКР и разработке
интегрированной информационно-управляющей системы
автоматизации сортировочных процессов, а так же в Академии информационных технологий ОНК (г. Пятигорск) при выполнении работ по разработке «Создание автоматизированной информационно-справочной системы ОАО «Ставропольэнерго».
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на 59-ой научной сессия им. Попова (г. Москва, 2004 г.), на 48-й научно-технической конференции Таганрогского Радиотехнического Университета (г. Таганрог, 2002 г.), на шестой Всероссийской научной конференции молодых ученых и аспирантов «Новые информационные технологии. Разработка и аспекты применения» (г. Таганрог, 2003 г.), на VI Всероссийском симпозиуме «Математическое моделирование и компьютерные технологии» (г. Кисловодск, 2004 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, из них 4 в соавторстве. В их числе 4 - тезисов докладов международных и всероссийских конференций, 4 статьи в центральной печати.
Структура и объем диссертации. Диссертация содержит 163 страницы машинописного текста, включая введение, четыре раздела, список литературы из 105 наименований, 24 рисунка, 39 таблиц.
Анализ известных методов построения модели предприятия
Все перечисленные в разделе 1.1 основные этапы при проектировании АИС состоят из совокупности разноплановых работ, которые выполняются по различным методам. Каждый из методов, чаше всего затрагивает некоторые работы или совокупность работ на одном из этапов и формализован в различной степени. Некоторые из них реализованы в виде специальных программных средств, которые получили название CASE-средств [4,5,8,9].
Методы, применяемые на этапах разработки и внедрения, достаточно хорошо разработаны и широко применяются [8,9,18-23].
Проведем анализ методов, применяемых на начальных этапах построения АИС (см. табл. 1.1).
Методы проведения обследования базируется на нескольких общих методах, пригодных для исследования различных аспектов деятельности предприятия [14,16,17,46].
Существующие методы обследования можно классифицировать на основе источника получения знаний об объекте исследования (рис. 1.2):
Коммуникативные методы охватывают все виды контактов с живым источником знаний - экспертом (сотрудником предприятия).
Текстологические касаются методов извлечения знаний из документов и специальной литературы (справочные и нормативные документы).
Важнейшими из указанных на рисунке 1.2 методов, применяемых для обследования предприятия, являются следующие [70]: метод наблюдений; метод анкетирования; метод личного участия; метод анализа материалов. Они применяются, как правило, в различных сочетаниях и предполагают разную степень личного участия проектировщика в обследовании.
Метод наблюдений. Применяется тогда, когда изучаемый вопрос практически понятен и требуется лишь уточнить некоторые детали. Самый распространенный, хотя имеет недостатки. В процессе опроса приходится отвлекать людей от работы, а полученные сведения могут быть неточными. Метод обьино применяется, когда требуется уточнить какие-либо неясности в вопросе при условии, что опрос существенно облегчит труд проектировщика.
Метод анкетирования. Предполагает получение необходимой информации от людей на основе их ответов на заранее подготовленные вопросы. При обследовании предприятия, чаще всего, опросы проводятся с помощью специально составленных анкет. Поэтому иногда этот метод называют методом «анкетирования». Недостатком метода анкетирования является форма представления вопросов. «Открытый» вопрос представляет респонденту возможность отвечать своими словами. Ответы на них более информативны, но представляют значительную сложность для обработки. «Закрытый» вопрос содержит возможные варианты ответов и опрашиваемый выбирает один из них. В данном случае есть вероятность получить в результате обследования неполную информацию.
Метод личного участия. Является наиболее достоверным, так как предполагает выполнение производственных операций лично проектировщиком. Минусом является увеличение сроков и сложность обеспечения, а, следовательно, большие трудозатраты со стороны проектировщиков на проведение обследования.
Метод анализа материалов. Является наиболее точным и научно обоснованным. Материалы собираются затем обрабатываются и анализируются по определенным научно-разработанным методикам. Примером метода является анализ информационных потоков.
Анализ и сравнение методов предпроектного обследование приведен в табл. 1.2. Перечисленные методы проведения обследования применяются в различных сочетаниях и дают неплохие результаты, однако им свойственны общие недостатки: большинство методов плохо приспособлено для проведения анализа крупных предприятий и требуют больших трудозатрат со стороны проектировщиков [16]; результатом проведения обследования является масса плохо систематизированной «бумажной» информации, плохо поддающейся анализу и требующей дополнительной «первичной» обработки;
рассмотренные методы не являются частью единого процесса построения АИС.
Разработка метода предпроектного обследования
Предпроектное обследование является одним из важнейших этапов построения информационной системы. Целью данного этапа является получение достоверных данных об объекте автоматизации и происходящих на нем процессах [17]. Полученная информация используется для проведения анализа предметной области, формирования информационной модели предприятия, которая отражает процессы, происходящие на объекте автоматизации, с целью их изучения и оптимизации. Так же данные, собранные на входе обследования используется как основа для проектирования АИС.
В рамках предлагаемой общей методики построения информационной модели, к методу обследования предприятия, в отличие от существующих методов обследования, выдвигаются более строгие требования: результаты обследования, кроме полноты и корректности, должны быть хорошо систематизированными. Кроме того, разрабатываемый метод должна позволить уменьшить время и трудоемкость предпроектного обследования для проектировщиков.
Существующие методы предпроектного обследования [16,17] для построения автоматизированных информационных систем (АИС) предполагают две основные стадии (см. рис. 2.2): - сбор информации на предприятии, - первичная обработка полученных данных.
Целью сбора информации является получение от сотрудников предприятия данных о структуре предприятия, происходящих процессах, потоках информации, точного выяснения задач автоматизации предприятия.
Целью первичной обработки является приведение материалов, полученных в результате сбора, к виду пригодному для проведения комплексного анализа. Стадия сбора данных
Методы проведения обследования, рассмотренные в предыдущем разделе, базируется на нескольких общих методах, пригодных для исследования различных аспектов деятельности предприятия. Важнейшими являются следующие: Метод наблюдений. Метод опроса исполнителей. Метод личного участия.
Метод анализа материалов. Они применяются, как правило, в различных сочетаниях и предполагают разную степень личного участия проектировщика в обследовании и дают неплохие результаты, однако им свойственны общие недостатки: большинство рассмотренных методов неприспособленно для проведения анализа крупных предприятий и требуют значительных трудозатрат со стороны проектировщиков; результатом проведения обследования является масса несистематизированной «бумажной» информации, требующей дополнительной первичной обработки для проведения анализа; методы не являются частью единого процесса построения АИС. Для проведения обследования на крупном предприятии наиболее применимы методы анкетирования и анализа материалов [16]. Эти методы позволяют получить наиболее объективные данные, а так же сокращают степень личного участия проектировщиков в процессе обследования. Таким образом, основная нагрузка на данной стадии приходится на сотрудников предприятия.
Процесс сбора информации выполняется по следующей методике: подготовка материалов для обследования - проектировщиками определяется область обследования, составляются анкеты, инструкционные материалы. В зависимости от специфики предметной области состав вопросов может изменяться, но чаще всего они содержат вопросы, касающиеся задач и функций выполняемых сотрудником, целей создания системы; заполнение анкет - сотрудники предприятия, участвующие в обследовании, отвечают на вопросы анкет; сбор образцов оперативных и отчетных документов, описание информационных потоков - сотрудники предприятия предоставляют образцы документов с указанием места их формирования и пути прохождения по инстанциям; сбор нормативных и справочных документов (сотрудники предприятия).
Информация, полученная по такому методу в результате сбора, представляет собой набор несистематизированных бумажных документов, непосредственный анализ которых затруднен. Это вызвано тем, что сотрудники предприятия, являясь профессионалами в своей предметной области, могут не иметь навыков систематизации информации. Также значительным недостатком является отсутствие контроля правильности и полноты собираемых данных: затруднена проверка правильности заполнения и полноты указания всех параметров (количественных, временных и т.д.).
Еще одним серьезным недостатком такого метода обследования является потеря свойства «наблюдаемости» процесса. Т.е. до завершения обследования и проведения первичной обработки результатов невозможно оценить полноту собранной информации.
В результате, для приведения собранной информации к виду, удобному для анализа, необходимо выполнение первичной обработки результатов обследования.
Разработка метода построения модели информационных потоков предприятия
Математическая модель предложенного вида позволяет описать параметры документооборота, циркулирующего на предприятии. Рассмотрим метод построения модели на основе данных полученных в ходе обследовании. Под построением математической модели будем подразумевать процесс перехода от данных представленных в виде информационной базы (полученной на этапе обследования) к математической модели в виде набора матриц описанного вида. В процессе построения производится преобразование количественных и временных характеристик документооборота в значения интенсивностей.
Для формирования модели необходимо разработать методики, которые позволят сформировать:
Разработанные методики могут быть формализованы и представлены в виде алгоритма [50,84]. На основе алгоритма возможно создание инструментальных средств, предназначенных для автоматизированного перехода от реляционного представления собранных данных к матричной модели информационных потоков на предприятии.
Суть методики построения матрицы Aj заключается в определении значений всех элементов я п), которые отражают с какой интенсивностью
получают подразделения документы различного типа. Для этого для всех документов, полученных на этапе обследования необходимо рассчитать значение интенсивности их циркуляции и суммировать с соответствующим элементом матрицы А].
Для формирования методики рассмотрим элемент математической модели - матрицу Аь которая характеризует информационную взаимосвязь элементов документооборота по типам документов ,єГ (i = l,n) со структурными элементами pj єР {j = \,q). Элементами матрицы согласно (3.4) являются значения интенсивностей информационных потоков Ладанного типа tt используемых структурным элементом pj получаемые по формуле (3.7). Вообще говоря, Ai является группой матриц An ,Ai2, Ai3 , которые определяют, соответственно, распределение множества входящих, внутренних, исходящих документов по типам на множестве структурных элементов Р. Однако методика их построения идентична и при ее рассмотрении будем говорить просто о матрице Ai.
Для построения указанной матрицы необходимо провести обработку результатов проведенного обследования. Согласно предложенной концепции, результат обследования представлен в виде базы данных, которая содержит информацию о предприятии (см. рис. 2.1). Одним из элементов этой базы является таблица, отражающая документооборот, происходящий на предприятии. Рассмотрим основные значимые элементы (поля) данной таблицы и их значения в предлагаемой модели (см. табл. 3.2):
Нужно отметить, что в соответствии с методикой сбора и принятой формой описания структуры предприятия в виде иерархии, коды подразделений представляют собой сложные коды, позволяющие точно идентифицировать структурный элемент на любом из уровней иерархии, а так же определить «родительские» для данного элемента подразделения. Такая кодировка необходима для того, чтобы на основании содранных данных можно было сформировать математическую модель любого масштаба (см. раздел 2). Например, если мы хотим построить модель предприятия на уровне взаимодействия отделов - то для построения матрицы Ац необходимо выделить весь документооборот для каждого их отделов, который является совокупностью структурных элементов входящих в данный отдел (рабочих групп, секторов, сотрудников).
Определим шаги метода для построения модели матрицы Ац , отражающей распределение потока входящих документов по структурным подразделениям предприятия: 1. формирование множества Р сР структурных элементов, определение количества элементов (q) множества Р ; 2. формирование множества Tx zT типов документов, определение количества элементов (п) множества Т ; 3. выбор данных о документообороте согласно определенным границам исследования согласно (3.6) - D aD;
4. группировка исходных данных согласно выбранному масштабу модели; 5. построение матрицы Ац размерностью (n, q); 6. заполнение матрицы Ац ; для каждого элемента выделенного на шагах 1-2 множества документов по формуле (3.4): a) определение входящего типа входящего документа /, (/ = \,п ), для текущего документа; b) определение структурного элемента р (j = l,q) в который входит данный документ; c) определение интенсивности информационного потока по (3.7) к Я = —, где к - значение поля из таблицы базы данных, At— временной период, указанный при составлении базы данных; d) прибавление полученного значения интенсивности Ау к соответствующему элементу (3.4) матрицы А2: ау=ау+Лу, где(/ = 1,и ), а (у = 1,#). 7. переход к шагу 5, если не все документы обработаны; 8. конец.
На первом шаге производится выделение подмножества Р аР структурных элементов, которые будут рассматриваться при построении, модели. Введение границ при построении модели может быть необходимо, если нужно построить модель определенной части предприятия - отдела, службы и т.д. и рассмотреть ее функционирование подробно. Происходит определение количества элементов q, принадлежащих множеству Р .
Дополнительным ограничением при построении модели (на втором шаге метода) может являться рассмотрение только определенного подмножества всех типов входящих документов ТаТ. Так же на данном шаге определяется число элементов данного подмножества п.
Следующим этапом построения модели является выделение из всего множества документов, записанных в базе данных, набора, удовлетворяющего указанным на 1 и 2 шаге ограничениям, согласно (3.6).
Пример применения процедуры принятия решения о реорганизации информационных потоков
Для принятия решения о реорганизации информационных потоков предприятия воспользуемся методов ранжирования многокритериальных альтернатив (раздел 3.4), который позволяет принимать решения которые зависят от нескольких критериев и в случае когда нет четкой математической зависимости между параметрами объекта и значениями критериев, влияющих на выбор альтернатив. Рассмотрим пример использования данного метода при оптимизации информационных потоков предприятия. Пусть рассматривается часть модели состоящая из 4-х структурных элементов рп / = 1,4 и матрица информационной взаимосвязи между подразделениями имеет следующий вид (табл. 4.11): Ai - структура информационных потоков удовлетворительна и не требует оптимизации, оставить без изменений; А2 - объединить два структурных подразделения в одно (/?, и р2), суммировать их информационные потоки; А3 - удалить подразделение р2 распределив информационные потоки по другим подразделениям. В результате выбора первой альтернативы никаких изменений не происходит. При выборе второй альтернативы структура информационных потоков, согласно (3.33)-(3.35) изменяется следующим образом (табл. 4.12): В случае использования третьей альтернативы структура информационных потоков, согласно (3.36) принимает следующий вид (табл. 4.13): В качестве критериев рассмотрим в примере следующие количественные характеристики: Сі - средний коэффициент информационной связи; С2 - средний коэффициент информационной загрузки подразделений; Сз - средний коэффициент информационного выхода. Эксперт задает предварительно коэффициенты важности альтернатив wt , і = \,т. В рассматриваемом случае: wx = 9, w2 = 3, w3 = 6. Значения критериев в зависимости от выбранной альтернативы приведены в таблице 4.14.
Производим первый этап ранжирования, устанавливаем предельные значения индекса согласи и несогласия z(l) = 0,9 и и(1) = 0,01. Выделяются доминирующие альтернативы, для которых zsr z(l) и Щг и{\). На первом шаге доминирующей является альтернатива А2, для которой z32 = 1 z(l) и и32 = 0 и(1). Выделенная альтернатива удаляется из рассмотрения. На втором шаге происходит ослабление требований к предельным значениям z(2) = - и и(2) = 0,09. 6 Доминирующей на втором шаге является альтернатива А\, для которой выполняются условия z31 = — z(2) и «зі = 0,08 и(2). Выделенная альтернатива удаляется из рассмотрения. Оставшаяся альтернатива Аз является наиболее предпочтительной при указанных значениях критериев и предпочтениях эксперта. Альтернативы принятия решения, в результате ранжирования, располагаются в порядке увеличения привлекательности А2- Ai А3.
