Разработка и анализ модели информационных процессов с вариативными регламентами на основе сигнатурных прецедентов

Актуальность темы

исследования. Характерной чертой организации деятельности современного предприятия является использование автоматизированных информационных систем (АИС), обеспечивающих решение задач информационной поддержки управления, контроля и текущего делопроизводства. Использование современных АИС позволяет принимать обоснованные и своевременные управленческие решения, координировать действия подразделений, направляя их усилия на достижение общих стратегических задач, повысить эффективность делопроизводства, увеличить точность рас-четно-аналитической работы, перейти на новые технологии обработки данных. Поэтому повышение качества и эффективности создаваемых АИС, сокращение сроков и затрат на их разработку и внедрение являются важными научными и практическими задачами.

Интегрированный подход к созданию современных АИС обеспечивает сближение методов менеджмента и информационных технологий на основе системного и процессного подходов, применения методов управления качеством и электронных регламентов [43,54,91]. В связи с возрастанием роли АИС в принятии управленческих решений и необходимостью повышения эффективности и оперативности анализа разнородной информации возрастают требования к качеству функционирования АИС. Возрастание сложности и ответственности современных задач, решаемых крупномасштабными информационными системами, а также возможного ущерба от некорректного исполнения информационных процессов (ИП) приводит к необходимости разработки специализированных моделей и соответствующих проектно-технических решений для повышения достоверности обрабатываемой информации.

Теоретической базой для современных методов системного проектирования ИП послужили работы Н. Винера, В. М. Глушкова, Б. Боэма. Различные аспекты проектирования, построения и внедрения автоматизированных информационных систем рассмотрены в работах В. В. Липаева, A.M. Вендорова, А. Н. Данчула, С. А. Орлова, А. Г. Дьячко, Г. Н. Калянова и других авторов.

В условиях современной социально-экономической реальности использование традиционных принципов структурной организации АИС имеет определенные недостатки. Интенсивные конъюнктурные изменения во всех сферах общественной, экономической, социальной организации государства и общества зачастую приводят к смене приоритетов и принципов оперативного и стратегического управления [15,86], что требует существенной корректировки регламентов информационных процессов АИС. Деятельность организационной системы должна обеспечивать оперативное реагирование на изменяющиеся внешние условия, что необходимо учитывать при проектировании и реализации АИС. По мнению В. В. Липаева, несмотря на требования руководящих документов и государственных стандартов, во многих АИС не заложены гибкие механизмы адаптации, что значительно снижает их функциональную пригодность. В работах А. В. Данилина, А. А. Лучина, В. И. Дрожжинова отмечено, что современная АИС должна быть построена по принципу вариативности регламентов — возможности модификации регламентов отдельных информационных процессов в соответствии с текущими задачами многокритериальной оптимизации деятельности организационной системы [27,53,76]. Особенно это характерно для информационных систем организаций с социальной ориентацией функций и процессов, где за каждым кортежем или атрибутом обрабатываемых данных стоят судьбы реальных людей, объекты социальной инфраструктуры, условия и факторы реализации социальных и экономических программ.

Применение специализированных моделей информационных процессов АИС, учитывающих влияние управляющих воздействий со стороны организационной системы, позволяет повысить корректность исполняемых регламентов. В данной диссертационной работе показано, что существующие модели ИП не в полной мере учитывают специфику влияния управляющих воздействий, что приводит к необходимости усовершенствования методологической базы в области проектирования и реализации современных АИС.

Актуальность диссертационного исследования определяется необходимостью разработки специализированной модели информационных процессов с применением вариативных регламентов для повышения корректности функционирования АИС в условиях возникновения внешних управляющих воздействий со стороны организационной системы. Специализированная модель должна описывать наличие нескольких альтернативных регламентов и метода выбора одного из них на основе сигнатурного анализа входных данных. Сигнатурным прецедентом при этом будем называть описанный в виде символов специального алфавита (сигнатуры) факт использования того или иного регламента при поступлении на вход информационного процесса определенного набора входных данных. Разрабатываемая модель должна использовать сигнатурные прецеденты для определения оптимального (с точки зрения субъективной корректности результатов) регламента, в наибольшей степени соответствующего поступившим на вход ИП значениям входных данных.

Научный и практический интерес представляет также принцип обеспечения обратной связи между субъектом организационной системы и информационным процессом АИС. Наличие в современных информационных системах большого количества разнородных процессов требует также описания методики идентификации среди них ИП с вариативными регламентами, основанной на применении традиционных методов предпроектного анализа и моделирования с использованием положений системного анализа.

Целью диссертационной работы является совершенствование методологической базы в области проектирования АИС за счет разработки и исследования модели информационных процессов с вариативными регламентами на основе сигнатурных прецедентов и связанных с ней методик.

Объект исследования: информационный процесс автоматизированной информационной системы.

Предмет исследования: модель информационного процесса АИС с вариативными регламентами, а также методы ее построения и анализа.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

— провести сравнительный анализ моделей информационных процессов с различными типами взаимодействия с организационной системой;

— разработать модель информационных процессов АИС с вариативными регламентами на основе сигнатурных прецедентов;

— разработать методику идентификации информационных процессов АИС с вариативными регламентами;

— провести детализацию модели жизненного цикла АИС для применения поэтапного метода реализации с учетом использования модели информационных процессов с вариативными регламентами на основе сигнатурных прецедентов;

— реализовать модель информационных процессов с вариативными регламентами на основе сигнатурных прецедентов и апробировать методику идентификации ИП с вариативными регламентами при создании АИС высшего учебного заведения.

Методологическая основа работы состоит в анализе обратной связи между субъектом организационной системы и информационным процессом АИС. В качестве основных методов исследования были использованы методы системного анализа, теории вероятностей и математической статистики, теории множеств, структурного анализа.

Основные научные результаты, выносимые на защиту:

1. Модель информационных процессов АИС с вариативными регламентами на основе сигнатурных прецедентов, позволяющая в ходе функционирования накапливать информацию о возможных регламентах информационных процессов с использованием сигнатурных прецедентов.

2. Методика идентификации информационных процессов с вариативными регламентами, разработанная с использованием методов структурного анализа и классификационных критериев для исследования ИП.

3. Детализированная модель жизненного цикла АИС, отличающаяся наличием специфичных стадий и поэтапным принципом развития автоматизированной информационной системы.

4. Результаты апробации методики идентификации информационных процессов с вариативными регламентами и реализации модели ИП с вариативными регламентами на основе сигнатурных прецедентов при создании автоматизированной информационной системы высшего учебного заведения.

Научная новизна диссертационной работы характеризуется следующим:

— разработанная модель информационных процессов АИС с вариативными регламентами на основе сигнатурных прецедентов описывается итерационным алгоритмом накопления информации о регламентах и соответствующих сигнатурах входных данных и характеризуется наличием обратной связи между субъектом организационной системы и ИП;

— разработанная методика идентификации информационных процессов с вариативными регламентами является комплексом взаимосвязанных методов и правил их применения для классификации ИП на основе системы критериев, характеризующих наличие вариативности регламентов;

— детализированная модель жизненного цикла АИС является композицией каскадной и компонентно-ориентированной моделей и отличается наличием характерных для АИС стадий и нескольких функционально завершенных этапов развития. Модель позволяет учесть при проектировании системы необходимость реализации отдельных информационных процессов в соответствии с моделью ИП с вариативными регламентами на основе сигнатурных прецедентов.

Практическая значимость результатов диссертационного исследования основана на возможности повышения функциональной эффективности.

АИС за счет применения модели ИП с вариативными регламентами на основе сигнатурных прецедентов, что позволяет в ходе использования АИС снизить вероятность некорректного исполнения отдельных ИП. Использование разработанной методики идентификации информационных процессов с вариативными регламентами обеспечивает снижение затраты ресурсов на обеспечение функциональной эффективности АИС за счет применения модели ИП с вариативными регламентами на основе сигнатурных прецедентов только для процессов, характеризующихся существенной зависимостью от управляющих воздействий со стороны организационной системы.

Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивались использованием различных методов исследования, адекватных предмету, цели и задачам работы, подтверждаются адекватностью и достоверностью исходных моделей и методов, строгостью логических и математических выкладок, разработкой действующих программ и результатами экспериментов. Достоверность полученных результатов также может быть проверена сведением разработанной модели ИП с вариативными регламентами к модели с фиксированным автоматическим регламентом в некоторых частных случаях.

Реализация результатов. Результаты работы были использованы при создании автоматизированных информационных систем Ставропольского государственного университета (г. Ставрополь), Краснодарского филиала Российского государственного торгово-экономического университета (г. Краснодар), ООО «Инжтехмастер» (г. Москва), Института Дружбы народов Кавказа (г. Ставрополь), что подтверждается соответствующими актами о внедрении. Результаты исследования использованы при выполнении гранта Министерства образования и науки РФ «Создание на базе Ставропольского государственного университета центра мониторинга послевузовского профессионального образования», ряда НИР, финансируемых из бюджета Ставропольского государственного университета. На программные продукты, разработанные в ходе диссертационного исследования, получены 16 свидетельств об официальной регистрации разработки.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 14 международных и всероссийских конференциях, семинарах, форумах, основными из которых являются: международная конференция «Реформы управления в высшем образовании: тенденции, проблемы и опыт» (Ростов-на-Дону, 2004 г.), всероссийская научно-практическая конференция «Образовательная среда сегодня и завтра» (Москва, 2004;2006 гг.), международная конференция «Информационные технологии в образовании, технике и медицине» (Волгоград, 2004 г.), международная школа-конференция по приоритетным направлениям развития науки и техники с участием молодых ученых, аспирантов и студентов (Москва, 2006 г.) международная научно-техническая конференция «Инфокоммуникационные технологии в науке, производстве и образовании» (Ставрополь, 2006 г.), международная конференция «Информационные технологии в науке, образовании и производстве» (Орел, 2006 г.), всероссийская научно-техническая конференция «Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий» (Улан-Удэ, 2006 г.), международная научно-практическая конференция «Информационная безопасность» (Таганрог, 2003;2006 гг.).

Структура диссертации: диссертация состоит из введения, четырех тематических глав, заключения, списка использованной литературы и приложений и содержит — 160 страниц основного текста, 58 рисунков, 12 таблиц, список литературы из 131 наименования.

Выводы по 4 главе.

1. Жизненный цикл АИС высшего учебного заведения соответствует детализированной модели ЖЦ, описанной в третьей главе, и предусматривает поэтапную реализацию АИС в виде функциональных модулей.

2. На различных стадиях жизненного цикла АИС СГУ выполнялись работы по идентификации информационных процессов с вариативными регламентами в соответствии с описанной ранее методикой. Детализация функций, информационных потоков и структуры информационных процессов позволила классифицировать информационные процессы АИС по целевому признаку.

3. Применение системы критериев для идентификации ИП с вариативными регламентами позволило классифицировать процессы по типу регламента. Для первых четырех этапов развития АИС СГУ идентифицировано 15 процессов с вариативными регламентами, что составляет 2,4% от общего количества информационных процессов автоматизированной информационной системы СГУ. Вариативные регламенты в основном характерны для ИП обработки данных.

4. Использование описанной во второй главе модели с вариативными регламентами на основе сигнатурных прецедентов для большинства ИП позволяет добиться требуемого уровня корректности за допустимый период времени. Вероятностные характеристики процессов с вариативными регламентами зависят от регулярности и сущности внешних управляющих воздействий.

5. В результате теоретического, экспериментального и сравнительного анализа доказана эффективность модели информационных процессов с вариативными регламентами на основе сигнатурных прецедентов для реализации процессов с существенной зависимостью от внешних управляющих воздействий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований, направленных на разработку и анализ модели информационных процессов с вариативными регламентами на основе сигнатурных прецедентов и сопутствующих методик, а также опыт внедрения основных научных результатов диссертационной работы позволяют сделать следующие выводы:

1. С использованием теоретического, экспериментального и сравнительного анализа доказана эффективность разработанной модели ИП с вариативными регламентами на основе сигнатурных прецедентов при проектировании и реализации информационных процессов АИС с существенной зависимостью от внешних управляющих воздействий.

2. На основе теоретических исследований установлено, что модель информационных процессов с вариативными регламентами на основе сигнатурных прецедентов позволяет оперативно реагировать на случайные и субъективные воздействия. Вероятность некорректного исполнения информационного процесса с вариативными регламентами на основе сигнатурных прецедентов не является постоянной величиной и снижается в процессе функционирования АИС. Принятые ограничения и допущения относительно квалификации эксперта и качества проектирования и реализации ИП не нарушают общности рассуждений.

3. Модель информационных процессов с вариативными регламентами основана на формальных средствах традиционной математики и ее проектно-техническая реализация не имеет принципиальных сложностей. Используемые для реализации разработанной модели технологические и программные решения в целом приводят к увеличению затраты ресурсов на создание АИС. Использование модели целесообразно только в случае регулярных воздействий со стороны организационной системы, что возможно исследовать с использованием методики идентификации ИП с вариативными регламентами.

4. Проектные работы, связанные с использованием модели информационных с вариативными регламентами, проводятся на различных стадиях и этапах жизненного цикла АИС. Для перераспределения ресурсов во времени предложен поэтапный подход к жизненному циклу АИС, описанный в детализированной модели ЖЦ АИС.

5. Модель ИП с вариативными регламентами была использована для реализации отдельных процессов при создании АИС высшего учебного заведения (на примере АИС Ставропольского государственного университета). Перечень таких процессов был определен с использованием методики идентификации информационных процессов с вариативными регламентами и составлял 15 позиций. В ходе функционирования АИС в течение 1−2 базовых итерационных циклов каждого процесса, реализованного с использованием разработанной модели, был достигнут необходимый уровень корректности. Практическая реализация результатов исследования подтверждена актами о внедрении.

Полученные научные и практические результаты могут быть использованы в дальнейших исследованиях в области проектирования информационных процессов АИС.