Введение к работе
Актуальность темы. В современном мире происходит интенсивное внедрение информационных систем (ИС) организационной сферы. На создание и функционирование ИС направляются значительные ресурсы. По объему валовой продукции мира информационная индустрия занимает одно из первых мест. Вместе с тем, направляемые капиталовложения на создание и эксплуатацию ИС, иногда не обеспечивают ожидаемого эффекта, так как часто ИС не отвечают требованиям по качеству. Наиболее критичной стороной проблемы качества функционирования ИС является то, что выдаваемая пользователю результатная информация, бывает недостоверной, неполной, несвоевременной и др. Применение информации неудовлетворительного качества ведет к ухудшению качества принимаемых решений, к существенному снижению эффективности управления хозяйственным комплексом.
Проблема качества функционирования ИС (КФИС) имеет и социальный аспект. Плохое качество ИС сдерживает развитие информационной индустрии, снижает престиж фирмы-разработчика и государства. Проблема КФИС приобретает системный характер. Современные стандарты («ИСО/МЭК 15288.Системная инженерия. Процессы жизненного цикла систем», «ГОСТ Р ИСО 9001-2001.Системы менеджмента качества. Требования», «ИСО 9003. Системная и программная инженерия» и др.) отражают общий порядок построения рациональных процессов управления качеством компонентов в рамках жизненного цикла систем. Стандарты способствуют проведению работ по улучшению качества ИС и инвариантны типу систем и предприятий.
В настоящее время более четко обозначилось то, что передовые рубежи социального прогресса будут занимать те страны, которые решат проблему эффективной генерации и применения информации необходимого качества. Значительный вклад в решение этой проблемы внесли работы отечественных ученых Арского Ю.М., Вендрова А.М., Гиляревского Р.C., Дружинина Г.В., Костогрызова А.И., Лахути Д.Г., Липаева В.В., Мальцевой С.В., Михайлова А.И., Надеждина Е.Н., Сергеевой И.В., Серова В.Р., Синавиной В.С., Соколова И.А., Финна В.К., Харкевича А.Н., Черешкина Д.С., Черного А.И. и др., и зарубежных – Edmans A., Eppler M., Herget J., Kahn B.K, Marchand D., Schutz T., Freytag J. и др.
Рост объемов и усложнение производства, а также другие обстоятельства обусловливают жесткие требования к качеству ИС на всех стадиях жизненного цикла. Более остро это проявляется на стадии функционирования ИС, являющейся основной, наиболее прагматичной и длительной по времени. На этой стадии должны возвращаться средства, затраченные на создание ИС. Исторически сложилось так, что для улучшения функционирования ИС используются отдельные, часто хорошие разработки совершенствования ИС. Однако эти разработки слабо связаны между собой, качество их построения и применения часто снижается в силу отсутствия системной концепции качества ИС. Усиливаются противоречия между необходимостью системного улучшения качества принимаемых решений, с одной стороны, и неадекватным качеством функционирования современных ИС, обеспечивающих эти решения, с другой. Для снятия противоречия необходимо разнообразные подчас разрозненные процессы, методы и средства интегрировать в систему определенной концепции. Эта система должна обладать комплексом креативных свойств, в частности, способностью системного и активного воздействия на качество функционирования ИС в целом и на качество её компонентов. Сложную проблему качества функционирования ИС можно решать разными путями. Наиболее рациональным представляется путь создания и реализации системы методов и средств совершенствования качества функционирования информационных систем (СКФИС).
Целью работы является исследование и разработка моделей, методов и средств совершенствования качества функционирования ИС.
Основные задачи диссертации. Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
-
Разработка структуры парадигмы и методологических положений совершенствования качества функционирования информационных систем.
-
Разработка системы дескриптивных, математических и физических моделей, а также созданных на их основе методов, методик и средств СКФИС.
-
Разработка модели Комплексной системы управления качеством функционирования ИС (КС УКФИС), как редуцированного варианта (прототипа) реального средства СКФИС.
-
Планирование экспериментов и проведение экспериментальной обработки данных по проверке адекватности разработанных моделей, методов и средств, анализ и оценка результатов экспериментов.
-
Синтез Комплексной системы управления качеством функционирования информационных систем.
-
Разработка рекомендаций по результатам диссертации и перспективным исследованиям в области совершенствования качества функционирования ИС.
Методы исследования базируются на создании и применении моделей СКФИС. Для построения моделей применены средства системного анализа, теории систем, теории управления, теории вероятностей и математической статистики, теории измерений, теории квалиметрии и др. Построение и исследование физических моделей проведено в рамках экспериментов на базе ЭВМ.
Объектом исследования являются информационные системы в области образования, научно-информационной деятельности и промышленности.
Предметом исследования определены свойства информационных процессов и систем организационной сферы в границах качества функционирования информационных систем.
Научная новизна работы:
- впервые разработаны структура парадигмы и методологические положения СКФИС как теоретико-методологической базы, определяющей предмет, принципы, логику организации, методы и средства СКФИС;
- впервые создана системная концепция СКФИС путем разработки структуры парадигмы СКФИС, комплекса моделей, методов и средств, их адекватность подтверждена экспериментальными и практическими работами;
- впервые на основе разработанных моделей созданы методы совершенствования КФИС, в частности: метод синтеза КС УКФИС, как информационной системы нового типа для систематического анализа и совершенствования качества функционирования ИС на информационно-технологическом уровне в реальном времени и на организационно-техническом уровне в регламентном времени; метод определения, с применением ЭВМ, состава первичных показателей качества ИС на основе модели кластер-анализа многомерной статистической структуры дефектов функционирования ИС, как более адекватный, по сравнению с эвристическим и экспертным методами; метод определения, с применением ЭВМ, значений обобщенных показателей КФИС на основе модели множественной регрессии, отображающей закономерную зависимость функционального типа между значениями обобщенных показателей и дефектами функционирования ИС, который, в отличие от других методов, обеспечивает прогнозирование и регулирование качества ИС; метод программного контроля данных на основе модели взаимосвязи показателей табличных документов, который не только определяет ошибки в значениях показателей и/или их отсутствие (пропуски), но и, в отличие от имеющихся программных методов, автоматически восстанавливает достоверные значения показателей в реальном времени и др.
- впервые, в результате исследования взаимодействия КС УКФИС и управляемой ИС, выявлено свойство метаинформационности у КС УКФИС, которое в практических задачах синтеза КС УКФИС, в отличие от систем управления качеством промышленной продукции, дает возможность использования в функционировании КС УКФИС аппаратных, программных и трудовых ресурсов управляемой ИС, что существенно сокращает затраты на создание и эксплуатацию КС УКФИС;
- впервые, на основе разработанных классификаторов ряда категорий КФИС, форматов документов, инструкций, обработки на ЭВМ многомерной статистической структуры дефектов, проведен системный анализ дефектов, методов их обнаружения и исправления, причин дефектов, а также факторов, условий, «узких» участков, снижающих уровень качества функционирования ИС, выполнена оценка созданных методов, и разработаны стандарты, нормативные документы и рекомендации по совершенствованию КФИС;
- впервые по проблеме КФИС разработана методика синтеза дефиниций понятий на базе распознавания свойств дефиниций посредством формирования тематических полей понятий, и проведён синтез дефиниций необходимого состава понятий, как основы создания и развития парадигмы и коммуникативных средств СКФИС;
- впервые разработан ряд моделей и устройств по совершенствованию качества функционирования ИС, некоторые защищены патентами автора.
На защиту выносятся:
-
Концепция СКФИС в виде структуры парадигмы, методологических положений, комплекса моделей, и созданных на их основе методов и средств совершенствования КФИС.
-
Метод синтеза КС УКФИС, как средства для системного анализа и совершенствования качества функционирования ИС на информационно-технологическом уровне в реальном времени и на организационно-техническом уровне в регламентном времени.
-
Метод измерения качества функционирования информационных систем в рамках решения задач совершенствования КФИС.
-
Расчетно-аналитический метод определения, с применением ЭВМ, состава первичных показателей качества функционирования ИС.
-
Метод определения, с применением ЭВМ, значений обобщенных показателей качества функционирования информационных систем.
-
Метод автоматического (программного) обнаружения искажений и восстановления в реальном времени достоверных значений показателей в документах табличной структуры.
-
Методика синтеза дефиниций понятий по проблеме КФИС.
-
Совокупность рекомендаций по результатам диссертации и перспективам совершенствования КФИС.
Практическая значимость работы состоит в том, что представленные в диссертации результаты, обеспечивают решение задач по совершенствованию качества ИС, в частности, это метод синтеза КС УКФИС, как информационной системы нового типа. Предложены расчетно-аналитические методы определения, с применением ЭВМ, состава первичных показателей, а также значений обобщенных показателей качества ИС. Разработанные методы обеспечивают идентификацию причинно-следственных связей и закономерностей функционирования ИС, измерение, оценку, анализ и прогнозирование качества функционирования ИС и на этой основе определение тактики и стратегии совершенствования КФИС, в частности, увеличение производительности ИС, уменьшение себестоимости обработки документов и др. Например, метод автоматического исправления ошибок в значениях показателей обеспечивает повышение уровня достоверности информации, минимизируя при этом время работы процессора более чем на 15%, и др.
Достоверность научных положений, выводов и практических рекомендаций обосновывается корректностью постановки задач, построением моделей, методов и алгоритмов решения задач, экспериментальной проверкой работоспособности и адекватности разработанных моделей и методов на ЭВМ, проверкой достоверности результатов исследования, реализацией разработанных средств совершенствования КФИС, а также апробацией работы.
Реализация результатов. Полученные в диссертации результаты были использованы в решении практических задач совершенствования КФИС. Проведены работы по внедрению результатов диссертации, в частности, КС УКФИС и её компонентов в ряде учреждений и предприятий. Разработаны и внедрены: метод синтеза КС УКФИС, метод измерения качества функционирования ИС, метод определения системы показателей качества функционирования ИС, методы измерения и оценки качества функционирования ИС, алгоритм и программа обнаружения ошибок и восстановления достоверных значений показателей в табличных документах, которые прошли экспертизу и документация хранится во Всероссийском фонде алгоритмов и программ и др.
Результаты использовались при выполнении работ по темам: «Создание АСУ-Росминвуз», «Исследование и разработка рациональной организации процессов управления и контроля на основе совершенствования АСНТИ государственной библиографии и централизованной каталогизации и автоматизированной системы сводного тематического планирования и координации выпуска литературы в стране (АССТПК ВКП)», «Проблемы управления качеством информационных систем в сфере сервиса», «Создание Комплексной системы управления качеством информационных систем ОАО завода ЖБИ-23», «Информационные ресурсы и средства в режиме он-лайн» Берлинского университета им. Гумбольдта и др. Результаты работы применяются также в учебном процессе ряда российских и зарубежных вузов.
Личный вклад автора в подготовке диссертации заключается в разработке концепции, структуры парадигмы, методологических положений СКФИС, методики синтеза дефиниций понятий по проблеме КФИС, создании с применением ЭВМ моделей СКФИС. Им разработаны метод синтеза КС УКФИС, методы измерения, определения состава и значений показателей КФИС, модель и алгоритм автоматического восстановления достоверности значений показателей в документах, классификаторы, форматы документов, рабочие инструкции, нормативные документы по СКФИС и др. Автором проведены также постановка экспериментов, сбор и обработка экспериментальных данных и непосредственное участие в разработке программ и выполнении экспериментов на ЭВМ по проверке адекватности созданных моделей, методов и средств СКФИС.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на всероссийских, всесоюзных и международных научных конференциях, в частности: Республиканской научно-техн. конф. «Организация и управление высшим учебным заведением» (Томск,1972), Всес. научно-техн. конф. «Динамическое моделирование сложных систем» (Тбилиси, 1982), Межвуз. конф. «Вопросы информационного обслуживания» (Москва, 1982), Всес. научно-практ. семинаре «Информационное обеспечение руководителей и систем управления разных уровней» (Суздаль, 1983), 2-ой Всес. конф. «Системное моделирование социально-экономических процессов» (Таллин, 1983), Научно-практ. семинар Комиссии по документалистике при Научном совете АН СССР по комплексной проблеме «Кибернетика» (Москва, 1988), 1-ой Всес. научно-техн. конф. «Качество информации» (Москва,1988), 2-ой Всес. научно-техн. конф. «Качество информации» (Москва,1990), Межд. форум информатизации, МФИ – 92 (Москва, 1992), 3-й Межд. науч. конф. «Индустрия сервиса в ХХ1 веке» секция «Информ. технологии в ХХ1 веке» (Гос. Кремлев. Дворец, 17-18 дек. 2001 г.), Межд. конф.-выставке «Информационные технологии в образовании» (4-8 ноября 2002 г., Минобр. РФ Ин-т ЮНЕСКО по информ. технол. в образов.), 1-я Межд. науч. конф. «Системы международного информационного обмена. Возможности и риски глобального объединения» (Берлин, февраль 2002 г.), Науч.-практ. конф. «Информационно-аналитические средства поддержки принятия решений и ситуационные центры» (Москва, РАГС, март 2005 г.), пост. науч.-практ. семинаре «Качество информации» при МИИТе, лекции и доклады в Берлинском университете им. Гумбольдта и др.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 62 работы, в том числе: 4 монографии, одна из них опубликована в ФРГ в соавторстве, как результат работы соискателя по теме Берлинского университета им. Гумбольдта, часть статей опубликована в журналах ФРГ, часть статей переведена и опубликована в США, 6 учебных пособий, одно из них (в двух частях) издано в соавторстве в ФРГ для студентов Берлинского университета им. Гумбольдта, один учебник для вузов с грифом Минобрнауки РФ, одно учебное пособие с грифом УМО. Созданы учебно-методические комплексы по ряду дисциплин для вузов, в частности, по авторскому курсу «Управление качеством информационных систем», опубликованы учебные программы, получено 3 патента.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Основной объем диссертации составляет 292 стр., в том числе 21 рисунок, 31 таблица, список литературы из 225 источников на 22 стр., а также 6 приложений на 52 стр., в том числе 2 рисунка, 1 таблица, акты о внедрении на 14 стр.
Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность профессору Валерию Романовичу Серову за плодотворные научное руководство кандидатской, а затем и консультирование докторской диссертаций, а также всем тем лицам, способствовавшим реализации данной работы на всех её этапах.
