Моделі і алгоритми синтезу інформаційно-управляючих систем, що розвиваються

Размещено на http://www.allbest.ru/

Харківський державний технічний університет радіоелектроніки

УДК 681.518:061

МОДЕЛІ ТА АЛГОРИТМИ СИНТЕЗУ ІНФОРМАЦІЙНО-УПРАВЛЯЮЧИХ СИСТЕМ, ЩО РОЗВИВАЮТЬСЯ

05.13.06 - Автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Левикін Ігор Вікторович

Харків 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському державному технічному університеті радіоелектроніки Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Петров Едуард Георгійович, Харківський державний технічний університет радіоелектроніки, завідувач кафедри системотехніки.

Офіційні опоненти: - доктор технічних наук, професор Євдокимов Анатолій Гаврилович, Харківська державна академія міського господарства, завідувач кафедри прикладної математики та обчислювальної техніки;

- кандидат технічних наук, Танянський Сергій Станіславович, Харківський університет внутрішніх справ МВС, доцент кафедри інформаційних систем та технологій в діяльності ВВС.

Провідна установа - Київський національний політехнічний інститут України "КПІ", кафедра технічної кібернетики.

Захист відбудеться "29" червня 2000 р. о 13.00 годині на засіданні спеціалізованої Вченої ради Д 64.052.01 в Харківському державному технічному університеті радіоелектроніки за адресою 61166, м. Харків, просп. Леніна, 14; т. 433-053.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного технічного університету радіоелектроніки, просп. Леніна, 14.

Автореферат розісланий "23" травня 2000 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Авраменко В.П.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Особливість інформаційно-управляючих систем (ІУС), орієнтованих на управління складними організаційними соціально-економічними об'єктами полягає в тому, що життєвий цикл їх існування порівняний з тривалістю їхньої розробки. Це обумовлено етапністю створення складних ІУС, якісним та кількісним змінюванням функцій і поставлених завдань, що вирішуються вже в процесі експлуатації, еволюційним змінюванням умов, а іноді й цілей функціонування та ін. Дослідження з аналізу проектних рішень розробки складних організаційних ІУС з метою уникнення додаткових матеріальних та фінансових ресурсів на їх перепроектування має велике значення для народного господарства України. Тому необхідно розвивати такі підходи, моделі, алгоритми, що дозволили б, по-перше, скоротити терміни і витрати при створенні складних інформаційних систем, а по-друге, забезпечити адаптацію ІУС до змін зовнішнього середовища під час їхнього функціонування. Така ІУС не може бути створена без попередньо розробленої математичної моделі, що описує взаємозв'язок усіх компонентів при реалізації нею функцій автоматизованого перетворення інформації, що необхідна управлінському персоналу для прийняття відповідних рішень.

Інформаційно-управляюча система в результаті реалізованих нею функцій планування, обліку, контролю, аналізу і регулювання параметрів предметної області, підготовляє відповідні рішення управлінському персоналу. Це припускає, що ІУС постачає ОПР не тільки відповідну довідкову інформацію, але і рекомендації щодо вибору найкращого рішення, тобто створення системи підтримки рішень, що дозволяє підвищити ефективність функціонування об'єкта керування. Недостатня розробка типових проектних рішень, орієнтованих на широкий спектр реалізованих функцій, необхідність урахування ними індивідуальностей об'єкта управління, не дозволяє створювати ефективні інформаційно-управляючі системи при обмеженні на матеріальні, фінансові і трудові ресурси без розробки нових індустріальних технологій проектування ІУС.

Вітчизняний і закордонний досвід проектування подібних систем показав, що тільки використання сучасних методологій, інструментальних засобів дає позитивні результати.

У роботах В.М. Глушкова, В.І. Скурихина, В.С. Михалевича, В.М.Костюка, О.Г. Маміконова, О.А. Павлова, В.В. Свиридова, Е.Г. Петрова сформульовані і розроблені концепції, методології, принципи проектування складних автоматизованих систем управління.

Специфіка функціонування автоматизованих систем пов'язана з видачею користувачам оперативної і достовірної інформації про всі параметри предметної області, що можливо тільки з використанням сучасних обчислювальних засобів, об'єднаних у комп'ютерну локальну мережу. Режими функціонування такої мережі, насамперед, визначаються режимами видачі відповідної інформації користувачам за їхніми запитами. Як показав досвід експлуатації АСУ, зриви процесів перетворення інформації яким-небудь компонентом системи призводять до різкого зниження ефективності функціонування автоматизованої системи, значним матеріальним і фінансовим витратам. Ця обставина висуває жорсткі вимоги до організації функціонування всіх елементів системи і до вибору засобів програмної реалізації функціональних задач, що розв'язуються автоматизованою системою.

Таким чином, задача розробки математичної моделі інформаційно-управляючої системи, алгоритмів і програм, які реалізують процес рішення множини функціональних задач з використанням підсистеми підтримки прийняття рішень, що дозволяє управлінському персоналу приймати найкращі рішення, є актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана в Харківському державному технічному університеті радіоелектроніки у рамках держбюджетної науково-дослідної роботи № 107К “Розробка комплексу математичних моделей соціально-економічного розвитку регіону з обліком ефективності використання інфраструктури і комунальних ресурсів”, що виконується згідно з координатним планом. Автор взяв участь у даній роботі як виконавець.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є дослідження та розробка моделей, алгоритмів, що забезпечують синтез та розвиток інформаційно-управляючої системи і її складових. Для досягнення зазначеної мети в роботі ставляться і вирішуються такі задачі:

- розробка комплексу взаємозалежних математичних моделей, які з єдиних позицій описують наскрізний цикл проектування ІУС;

- синтез структури інформаційно-обчислювальної підсистеми відповідно до вимог функціональної структури ІУС;

- розробка структури й алгоритмів реалізації функцій підсистеми підтримки рішень, що дозволяє підвищити ефективність функціонування інформаційно-управляючої системи;

- розробка структури, алгоритмів функціонування підсистеми управління процесом лікування пацієнтів, що входить до ІУС "Лікарня";

- програмна реалізація алгоритмів вирішення комплексу функціональних задач у складі підсистеми управління процесом лікування пацієнтів.

Об'єкт дослідження - процес створення складної організаційної інформаційно-управляючої системи та її складових.

Предмет дослідження - моделі і алгоритми синтезу інформаційно-управляючих систем, що розвиваються.

Методи дослідження. Основним методом, що забезпечує досягнення поставленої мети, є системний аналіз і теорія категорій. Системний аналіз використовувався для розробки структури ІУС і її компонентів, аналізу процесів проектування на макро- і мікро-рівнях. Теорія категорій використовувалася для створення математичної моделі, що описує наскрізний цикл проектування ІУС, моделі її станів, що визначають вимоги, запропоновані функціональній структурі до забезпечень, а також математичних моделей її елементів.

Для формалізованого логічного уявлення моделей ІУС використовується теорія алгоритмів. Комп'ютерне уявлення моделей базується на основних поняттях і принципах використанням Access і за допомогою мови Visual Basic. алгоритм модель проектування система

Наукова новизна одержаних результатів. У результаті проведеного дослідження отримані такі результати:

- уперше розроблена математична модель, що описує етапи створення інформаційно-управляючої системи і дозволяє на формальному рівні погоджувати функціональну й забезпечуючу частини системи;

- отримана математична модель просторового стану інформаційно-управляючої системи, що визначає вимоги до засобів формування і перетворення інформації;

- уточнена концепція розхрахунку матеріальних, фінансових і трудових ресурсів, що необхідні для створення ІУС.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані в ході виконання дисертації результати були використані міською лікарнею при розробці функціональних АРМів ("Лікар", "УЗО", "Ендоскопія", "Приймальне відділення", "Томограф", "Начальник медичної частини" і т.д.), що входять у комплексну автоматизовану інформаційну систему. Розроблена підсистема підтримки рішень, що взаємодіє з більшістю АРМів, дозволила істотно поліпшити процес установлення більш точного діагнозу пацієнту за рахунок автоматизації процедури оцінки впливу ознак на вибір остаточного варіанта і наявності в базі даних діагнозів-аналогів.

Особистий внесок здобувача. У роботі [1] автору дисертації належить формалізація моделі уявлення параметрів предметної області в категорно-функторному виигляді (С. 24 - 25), інші роботи виконані автором особисто. Усі результати, що винесені на захист, отримані автором особисто.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи доповідалися на 3-ому і 4-ому Міжнародних форумах "Радіоелектроніка і молодь у 21-ому столітті" (Харків, 1999 р., 2000 р.), а також на 5-й Міжнародній конференції "Теорія і техніка передачі, прийому й опрацювання інформації" (Телекомунікація. Радіоелектроніка. Електроніка), (Харків, 1999 р.).

Публікації. Результати дослідження викладені у 8 друкованих роботах, з них 5 статей у наукових журналах за профілем і фахом відповідно до списку ВАК, 3 тези доповідей конференцій.

Структура й обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел із 113 найменувань, трьох додатків, включаючи 34 рисунки, 7 таблиць. Загальний обсяг роботи складає 176 сторінок, у тому числі 141 сторінок основного тексту.

Основний зміст роботи

У вступі обгрунтована актуальність дисертаційної роботи, сформульовані основна мета і задачі досліджень, наведені відомості про зв'язок роботи з науковими темами і планами університету, де вона виконана, обгрунтованість і достовірність наукових положень. Коротко наведена анотація отриманих у дисертації наукових, практичних результатів і їхнє використання в народному господарстві.

У першому розділі проведено аналіз методів, технологій і інструментальних засобів, перспектив їхнього використання при вирішенні задач, пов'язаних з автоматизацією проведених робіт із проектування ІУС. Показано, що основними нестачами даного процесу є відсутність формалізованого уявлення мети і необхідних характеристик створюваної системи, правильного розуміння аналітиком-розроблювачем усього комплексу проблем, що розв'язуються, а також формалізованого опису наскрізного циклу проектування та існуючих технологій, які не повною мірою враховують вимоги до забезпечень створюваної системи, характеризуються високою вартістю і трудомісткістю освоєння; відсутність методик оцінки необхідних матеріальних фінансових ресурсів.

У цьому розділі обгрунтовано необхідність розробки узагальненої математичної моделі інформаційно-управляючої системи, яка враховує особливості, що розвиваються, і динаміку запитів користувачів, параметри предметної області, необхідні види забезпечень.

Внаслідок стабільності процесів автоматизації перетворення даних у порівнянні з реалізованими системою функціями управління ставиться проблема розробки інформаційно-обчислювальної підсистеми, що реалізує типовий процес збору, передачі, опрацювання і видачі необхідних даних користувачам.

Досягнення необхідного рівня забезпечень зв'язано з наявністю відповідних ресурсів, тому запропоновано принцип стандартних, типових рішень, який передбачає використання модульного підходу, що дозволяє створювати систему на базі функціонально-завершених модулів, що значно скорочує витрати на її проектування.

На основі виконаного аналізу сформульовані такі задачі дослідження:

- створити комплекс математичних моделей, що описують всі етапи проектування ІУС та її станів, а також формалізують узгодження вимог її функціональної структурі до відповідних забезпечень;

- здійснити синтез структури забезпечуючюї частини ІУС у виді інформаційно- обчислювальної системи на базі функціонально-закінчених модулів;

- розробити структуру, алгоритми, реалізуючі функції підсистеми підтримки рішень, що дозволяє підвищити ефективність функціонування створюваної ІУС;

- апробувати рекомендації щодо використання запропонованих моделей і алгоритмів при проектуванні розподілених ІУС на прикладі створення ІУС "Лікарні".

Другий розділ дисертаційної роботи присвячений розробці комплексу математичних моделей, що описують етапи проектування ІУС, що розвиваються. У загальному виді структура ІУС може бути подана як множина функціональних елементів, упорядкованих відношеннями (зв'язками). Ступінь деталізації опису етапів проектування організаційних ІУС визначається можливістю формалізації процесів на кожному етапі, починаючи від вербального якісно-кількісного опису системи на початковому етапі до комп'ютерно-орієнтованого, що передбачає перехід до створення комплексу функціональних модулів і алгоритмів.

Особливість процесу створення математичної моделі організаційної ІУС перебуває в тому, що вона повинна враховувати множину, у більшості випадків неформалізованих, випадкових факторів, що впливають на процес функціонування системи. Через складність і специфіку досліджуваного організаційного об'єкта найбільш прийнятним описом ІУС є категорний, що припускає відображення системи на деяку сукупність "родинних" їй систем і визначення за властивостями проекцій (відображень) внутрішньої структури досліджуваної системи. Категорія вважається заданою, якщо визначений клас об'єктів, поданих структурованими множинами, а також відповідна множина морфізмів між ними. Особливість одержання морфізмів між функціональними моделями складних систем перебуває в тому, що морфізми зіставлення моделей повинні бути функціональними.

Одержено категорну модель узагальненої ІУС, що складається з наступних елементів: користувачів, параметрів предметної області, необхідних для реалізації функцій; відповідних баз даних (БД) і технічних засобів, що здійснюють процеси перетворення даних. Визначено категорії введених елементів системи.

Для визначення категорії користувачів (П), виділимо об'єкти категорії і відповідні морфізми. У загальному виді об'єкт категорій представлено наступними структурованими множинами: М - множина користувачів інформаційних систем, N - множина користувачів підсистем, K - множина користувачів окремих функціональних задач. Розподілу N між М ставиться така відповідність F, коли будь-якому набору користувачів інформаційної системи , зіставляється принаймні визначений набір користувачів підсистеми . Тоді розподіли множин N серед M можна представити у виді:

, (1)

де - множина всіх підмножин користувачів підсистем N (булеан N), що входить у множину користувачів систем М така, що , - множина користувачів підсистеми, що входять у множину користувачів конкретної системи користувачів . За визначенням повинна виконуватися така умова

.

Розподіл F є ін'єктивним відображенням. У цьому випадку відображення множин N у M називається ін'єкцією, якщо кожний набір користувачів підсистеми n, є спосіб тільки одного набору користувачів конкретної системи m, або взагалі не має прообразу, тобто

. (2)

За аналогією, отримавши розподіл множини користувачів функціональних задач К між множиною користувачів підсистем N, аналогічно (1) у виді

(3)

і розподіл множини користувачів функціональних задач К між користувачами інформаційної системи М

,

маємо математичну модель користувачів у виді

. (4)

Для одержання категорії користувачів визначимо морфізми. При цьому особливість одержання морфізмів між множиною користувачів M,N,K перебуває в тому, що морфізми між порівняними об'єктами D і повинні бути функціональними, тобто повинна виконуватися умова:

(5)

де - відповідні об'єкти функціональних моделей , що зіставляються, - внутрішні закони композиції, що визначають структуру множини об'єктів D, . При виконанні умови (5), вводяться морфізми для користувачів інформаційних систем М, ; користувачів підсистем N, ; користувачів функціональних задач K, .

Зв'язок морфізмів з обліком введених відображень представлено такими комутативними діаграмами.

Умова (5) буде виконуватися, якщо відповідно до комутативних діаграм маємо:

, (7)

і структуровані множини D функціонально відображаються в структуровану множину .

Об'єкти користувачів системи (M,N,K) разом із введеними морфізмами утворять категорію користувачів

=.

Для одержання категорії параметрів предметної області введено наступні позначення: А - множина параметрів об'єктів предметної області, що описують її стан, В - множина параметрів підоб'єктів, С - множина параметрів елементів, що описують стан їхніх елементів.

За аналогією з виразами (1) і (3) одержано такі розподілення

і , , (8)

при виконанні умови (2). Тоді математична модель параметрів предметної області подана у вигляді

. (9)

Для одержання категорії параметрів предметної області введено морфізми для кожного об'єкта , , . Таким чином, сукупність об'єктів поданих множинами (А, В, С), разом із морфізмами утворюють категорію параметрів предметної області .

Можна описати відповідність множини користувачів, поданої категорією , множині параметрів предметної області, поданої категорією у функторому вигляді

. (10)

Для одержання категорної моделі баз даних представимо об'єкти БД такими структурованими множинами: ПРО - множина параметрів інформаційних баз систем (ІБС), Р-множина параметрів інформаційних баз підсистем (ІБП), R- множина (ІБЗ).

Можемо описати співставлення відповідних категорій БД і технічних засобів функтором виду

. (16)

За допомогою узагальненого функтора установлено співставлення між категоріями користувачами , параметрів предметної області , бази даних , технічних засобів у виді композиції функторів

. (17)

Таким чином, отримана категорна модель інформаційно-управляючої системи, яку можна подати виразом виду

. (18)

Дана модель описує наскрізний цикл проектування системи, що передбачає створення її функціональної структури в залежності від реалізованих користувачами функціональних задач, із наступним представленням параметрів предметної області у виді набору баз даних, що реалізується за допомогою необхідних технічних засобів.

Однак ця модель описує узагальнену процедуру взаємодії елементів системи при реалізації нею функцій, але не визначає вимог до відповідних засобів, що здійснюють дану процедуру.

Реалізація користувачами множини функціональних задач, зв'язаних із функціями планування, обліку, контролю й аналізу діяльності об'єкта управління, передбачає наявність наступних елементів: - множина різних типів операційних систем, - множина різних видів інструментальних засобів, - множина даних, що знаходяться в базах даних, - множина засобів підготування і реєстрації інформації, - множина засобів передачі інформації, - множина технічних засобів, які використані при реалізації запиту.

Процедура вирішення функціональної задачі здійснюється в рамках реалізації множини запитів до ІУС. При цьому множина запитів Z буде класифікуватися за множиною типів запитів ТZ як відображення виду: , де -булеан TZ такий, що для запиту маємо множину типів запитів . У цьому випадку модель структури запиту подана об'єктом виду.

Реалізація множини типів запитів зазначеної структури вимагає відповідного стану інформаційно-управляючої системи. Для визначення цього стану введено такі призначення, що фактично формалізують вимоги користувачів до елементів ІУС.

Формалізація призначень визначає вимоги до забезпечуючої частини ІУС.

Таким чином, у другому розділі розроблена категорна модель інформаційно-управляючої системи, що дозволяє здійснити послідовність етапів її створення, описати їх на формальному рівні. Отримана модель реалізації функціональних задач у виді структури запиту і структури призначень елементів забезпечень. Ця модель описує поточний стан інформаційно-управляючої системи і дозволяє сформувати вимоги до її забезпечуючої частини, котра подана у виді інформаційно-обчислювальної підсистеми.

У третьому розділі розроблені структура інформаційно-обчислювальної підсистеми, що реалізує функції ІУС; комплекс функціональних модулів і алгоритмів; уточнена методика оцінки науково-технічного рівня ІУС, що дозволяє визначити необхідні ресурси на її створення.

Відповідно до формалізації моделі станів ІУС, розроблена структура інформаційно-обчислювальної підсистеми (ІОП) і визначені її функції, зв'язані з описом параметрів предметної області і їхнього відображення в БД; актуалізація даних у режимі вирішення функціональної задачі; формування запиту користувачів (К) і представлення їм відповідних даних.

Реалізація ії функцій здійснюється відповідними функціональними модулями створення БД, що реалізує функтор (13), відновлення БД, створення і реалізації запиту відповідно до функтора (16), ведення інформаційно-обчислювальної підсистеми. Функції даних модулів описані відповідними алгоритмами.

Створення ІУС передбачає наявність значних ресурсів. Ефективною буде така інформаційно-обчислювальна підсистема, що має максимальний рівень досконалості з обмеженням щодо витрат ресурсів , де - рівні досконалості модулів ІОП, - число рівнів кожного модуля. Аналогічно для кожного функціонального модуля , де -число модулів, -ресурси на створення i-го модуля рівня . Досвід створення забезпечуючої частини автоматизованих систем показує, що зміна рівня кожного з її елементів залежить насамперед від загальних і додаткових ресурсів . Введено коефіцієнт досконалості забезпечень інформаційно-обчислювальної підсистеми, обумовлений виразами виду , - коефіцієнт досконалості відповідного модуля даної підсистеми, - число модулів (0< <1).

Визначено ресурси, необхідні для одержання коефіцієнта досконалості кожного модуля ІОП з обліком загальних і додаткових витрат

. (20)

Природно, якщо , то коефіцієнт досконалості кожного модуля буде дорівнювати 0, якщо , то . Визначено додаткові ресурси, що повинні забезпечити створення модулів необхідного рівня. Недосконалість модулів інформаційно-обчислювальної підсистеми визначається виразом:

, (21)

де N, - недосконалість модулів із max і min рівнем, I, -кількість інформації, що одержувана при реалізації функцій модулями max і min рівнів, природно, >I. Досконалість модулів підсистеми визначається виразом S=1-N. Зміна розміру насамперед зв'язана з притягненням додаткових ресурсів , тобто Позначимо і якщо <<, то , , а досконалість і-го модуля . Задаючи значення для основних і розрахувавши відповідно додаткові ресурси, розміри і S, одержимо залежність рівня досконалості модуля S від ресурсів R у виді відповідного графіка. За допомогою отриманого графіка є можливість вибору рівня досконалості модуля за наявних ресурсів.

У четвертому розділі проведене алгоритмічне і програмне апробування отриманих теоретичних результатів на прикладі функціональної підсистеми управління процесом лікування пацієнтів, що входить в інформаційно-управляючу систему (ІУС) "Лікарня", подану взаємозалежними автоматизованими робочими місцями (АРМ): "Завідуючий клініки", "Приймальне відділення", "Лікар", "Аналізи", "Ендоскопія", "УЗО", "Томограф". Реалізовано комплекс функціональних задач планування кількості пацієнтів, контроль завантаженості кабінетів, обліку пацієнтів, які знаходяться на різних стадіях лікування, обліку медичного персоналу, контролю наявних медикаментів, установлення діагнозу пацієнта і призначення режиму лікування і т.д. Функціонування кожного АРМа описується відповідними алгоритмами.

Процес установлення діагнозу пацієнту вимагає високої кваліфікації лікаря. У допомогу йому для видачі рекомендацій відповідних варіантів діагнозу, розроблена підсистема підтримки рішень, що як інструментальні засоби включені до складу АРМів даної підсистеми. Основними функціями даної підсистеми є ведення архіву діагнозів і видача варіантів рішень лікарю при формуванні діагнозу.

В структуру даної підсистеми введений блок порівняння, що дозволяє здійснювати процедуру пошуку ознак серед множини діагнозів, із видачею кількості збігів по кожному з них. Розроблено алгоритм реалізації процедури порівняння діагнозів. Фактично розроблена підсистема є інформаційно-порадницькою, тому що нею здійснюється видача рекомендованих діагнозів, що аналізуються лікарем при створенні заключного діагнозу. Розроблено основні елементи структур баз даних і алгоритми реалізації функціональних задач підсистеми управління процесом лікування пацієнтів.

Для отриманих алгоритмів з обліком режимів функціонування взаємозалежних АРМів, розглянуті і розроблені вимоги до програмної реалізації комплексу функціональних задач. Як основна архітектура програмної реалізації прийнята архітектура клієнт-сервер із відповідними операційними системами Windows 95/98/NT/2000.

Розроблено програмний комплекс вирішення функціональних задач підсистеми управління процесом лікування пацієнтів, реалізований набором АРМів, що дозволяє забезпечити актуалізацію інформаційної бази ІУС у режимі запитів користувачів і програмної інтеграції системи. Використання сучасних програмних засобів розроблених підсказувань, меню орієнтовано на некваліфікованих користувачів і створення дружнього інтерфейсу. Витрати, зв'язані зі створенням програмного забезпечення системи, в основному, визначаються вартістю придбання системного та інструментального програмного забезпечення.

У додатках наведений фрагмент тексту програми реалізації функціональної задачі встановлення діагнозу пацієнта, комплекс екранних форм, що супроводжує процес функціонування АРМів, а також акти про впровадження результатів дисертаційної роботи.

Висновки

Проведений аналіз проблеми розробки інформаційно-управляючих систем і її компонентів дозволяє зробити висновок, що ефективне використання важко для зазначеної задачі системного аналізу, структурного синтезу, інструментальних засобів в зв'язку з відсутністю формалізованого опису наскрізного циклу створення ІУС. У зв'язку з цим у роботі ставиться задача формалізованого синтезу процесу проектування інформаційно-управляючої системи, що розвивається, на основі модульного формування її компонентів.

На основі структурного аналізу розроблені функціональна структура і забезпечення інформаційно-управляючої системи із використанням модулів формування її компонентів.

Розроблено математичну модель, що описує наскрізний цикл проектування ІУС, яка подана категоріями: користувачів, параметрів предметної області, баз даних, технічних засобів, зв'язок між якими описаний функторами (10), (13), (16).

Отримано математичну модель, що описує стани системи і встановлює необхідні види забезпечень у залежності від класу розв'язуваних функціональних задач. З обліком станів ІУС розроблена уніфікована інформаційно-обчислювальна підсистема, що автоматизує процеси перетворення інформації. У складі інформаційно-обчислювальної підсистеми розроблено комплекс функціональних модулів і алгоритмів. Уточнено процедуру розрахунку показника оцінки стану ІУС, що дозволяє погоджувати показники автоматизації реалізованих функцій і систематичного рівня системи.

У складі інформаційно-управляючої системи розроблена структура функціональної підсистеми управління процесом лікування пацієнтів, визначені розв'язувані функціональні задачі. Фактично дана підсистема може бути класифікована як інформаційно-порадницька, тому що вона здійснює видачу текстів рекомендованих діагнозів, які аналізуються лікарем і при необхідності коректуються з метою одержання заключного клінічного діагнозу.

Розроблено вимоги до програмної реалізації алгоритмів рішення функціональних задач. За основну архітектуру прийнята архітектура клієнт-сервер із відповідними операційними системами - Windows 95/98/NT/2000.

Розроблено контрольні приклади рішення функціональних задач.

Результати проведених досліджень були використані при розробці функціональних АРМів, що входять до складу інформаційно-управляючої системи в лікарні № 17, а також при плануванні і виборі робіт щодо вдосконалення інформаційно-управляючої системи ВО "Комунар". Впровадження результатів показало практичну ефективність розроблених моделей і алгоритмів при координації робіт із створення інформаційно-управляючих систем.

Список опублікованих автором праць до теми дисертації

Петров Э.Г., Левыкин И.В. Моделирование динамических информационных систем // Информационные технологии в образовании. Вестник ХГТУ. 1999. №1(5). С. 22-27.

Левыкин И.В. Категорная модель информационной системы // Авиационно-космическая техника и технология. Харьков. ХГАУ (ХАИ). 1999. №13. С. 160 - 163 с.

Левыкин И.В. Логистическое моделирование сложных систем // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. 1999. №4 (19). С. 95 - 97.

Левыкин И.В. Модули создания логистических информационных развивающихся систем // Информационные технологии в создании. Вестник ХГТУ. 1999. №3(6). С. 221-223.

Левыкин И.В. Формализация процедуры принятия решения формирования диагноза. // Вестник ЧГТІ. Черкаси: "Графія України", 1999. N4. С. 34-36.

Левыкин И.В. Разработка модели динамической информационной системы // Труды Междунар. конф. "Теория и техника передачи, приёма и обработки информации (Телекоммуникация, Радиотехника, Электроника). Том 1. Харьков: ХТУРЭ. 1999, с. 387 - 388.

Левыкин И.В. Инструментальные средства моделирования предметной области // 3-й Международный молодежный форум "РАДИОЭЛЕКТРОНИКА И МОЛОДЕЖЬ В ХХІ ВЕКЕ" доклады / ХТУРЭ. Харьков, 1999. С. 125 - 128.

Левыкин И.В. Программная реализация функциональных задач автоматизированной информационной системы. // 4-й Международный молодёжный форум "РАДИОЭЛЕКТРОНИКА И МОЛОДЁЖЬ В ХХІ ВЕКЕ", научные труды / ХТУРЕ. Харьков, 2000. С. 209 -210.

Анотація

Левикін І.В. Моделі і алгоритми синтезу ІУС, що розвиваються. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06-Автоматизовані системи управління і прогресивні інформаційні технології. - Харківський державний технічний університет радіоелектроніки, Харків, 2000.

Дисертація присвячена питанням розробки математичної моделі інформаційно-управляючої системи, алгоритмів і програм, що реалізують процес рішення множини функціональних задач, а також створення підсистеми підтримки рішень, що дозволяє управлінському персоналу прийняти найкраще рішення. Запропоновані в роботі моделі і алгоритми забезпечують синтез інформаційно-управляючої системи, що розвивається, і її складових, які реалізують комплекс функціональних задач на основі автоматизованого процесу перетворення інформації і підсистеми підтримки рішень. Для досягнення зазначеної мети пропонується вирішити задачу формалізованого опису послідовності етапів створення інформаційно-управляючих систем, що розвиваються, у виді комплексу математичних моделей визначальної вимоги її функціональної структури до відповідних забезпечень, реалізованих інформаційно-обчислювальною підсистемою, що забезпечує автоматизований процес перетворення даних на базі створених функціональних модулів.

Ключові слова: системний аналіз, категорна модель, модель станів, інформаціонно-обчислювальна підсистема, функціональний модуль, підсистема підтримки рішень.

Аннотация

Левыкин И.В. Модели и алгоритмы синтеза развивающихся ИУС.- Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06-автматизированные системы управления и новые информационные технологии. - Харьковский государственный технический университет радиоэлектроники, Харьков, 2000.

Диссертация посвящена вопросам разработки математической модели информационно-управляющей системы, алгоритмов и программ, реализующих процесс решения множества функциональных задач с использованием подсистемы поддержки принятия решений, позволяющую управленческому персоналу принять наилучшее решение. Предлагаемые в работе модели и алгоритмы должны обеспечивать синтез развивающейся информационно-управляющей системы и ее составляющих, реализующих комплекс функциональных задач на основе автоматизированного процесса преобразования информации и подсистемы поддержки решений. Для достижения указанной цели предлагается решить задачу формализованного описания последовательности этапов создания развивающихся информационно-управляющих систем в виде комплекса математических моделей определяющих требования её функциональной структуры к соответствующим обеспечениям, реализованных информационно-вычислительной подсистемой обеспечивающей автоматизированный процесс преобразования данных на базе создаваемых функциональных модулей.

В работе рассмотрена процедура формирования функциональной структуры информационно-управляющей системы и обеспечений, позволяющая устанавливать соответствие между целями создания системы и её элементов с учётом имеющихся материальных и интеллектуальных ресурсов. На основании рассмотренной технологии решения функциональных задач предложен модульный принцип формирования компонентов системы, а именно получение модуля формирования функциональной структуры, модулей формирования информационного, математического, программного и технического обеспечений.

Разработана математическая модель, описывающая сквозной цикл проектирования информационно-управляющей системы, представленная категориями: пользователей, параметров предметной области, баз данных, технических средств, связь между которыми описана функторами.

Получена математическая модель, описывающая состояние системы в зависимости от требований множества реализуемых функциональных задач. С учетом состояний ИУС разработана унифицированная информационно-вычислительная подсистема, автоматизирующая процессы получения информации. В её составе разработан комплекс функциональных модулей и алгоритмов по: представлению параметров предметной области в виде таблиц БД, формированию и реализации запросов пользователей, обновлению данных, поддержке модели информационно-управляющей системы на уровне запросов пользователей.

Уточнена процедура расчета показателя оценки состояния информационно-управляющей системы, позволяющая согласовывать показатель автоматизации реализуемых функций, определяющий количество реализуемых функциональных задач и показатель систематического уровня системы, устанавливающий уровень совершенства каждого из обеспечений при учёте затрачиваемых материальных, финансовых и трудовых затрат.

В качестве практической реализации в составе информационно-управляющей системы, разработана структура функциональной подсистемы управления процессом лечения пациентов, определены решаемые функциональные задачи. Для основной задачи формирования диагноза болезни пациента разработаны базы данных и алгоритмы, описывающие процессы получения диагноза заключительного клинического, с учетом диагноза направившего учреждения и заключений по соответствующим исследованиям. Для уточнения полученного диагноза разработана подсистема поддержки решений, выдающая на каждом из проводимых исследований “УЗИ”, “Эндоскопия”, “Томограф” и т.д. рекомендации вариантов соответствующих заключений лечащему врачу. Используя данную подсистему, лечащий врач, при наличии соответствующих признаков имеет возможность просмотра диагнозов-аналогов и по числу совпадений соответствующих признаков выбрать наилучший вариант диагноза. Фактически данная подсистема может быть классифицирована в качестве информационно-соответствующей, так как ею осуществляется выдача текстов рекомендуемых диагнозов, которые анализируются лечащим врачом и при необходимости корректируются в виде заключительного клинического диагноза.

Ключевые слова: системный анализ, категорная модель, модель состояний, информационно-вычислительная подсистема, функциональный модуль, подсистема поддержки решений.

Abstract

Levykin I.V. Models and algorithms of synthesis of the upcoming IMS. - Мanuscript.

Dissertation on the competition for the academic degree of candidate of the technical sciences on the specialty 05.13.06 - automated management systems and new information technologies. - Kharkov State Technical University of Radioelectronics, Kharkov, 2000.

This dissertation is devoted to the questions of developing the mathematical model of the information management system, algorithms and programs, which realize process of solving the set of functional problems using subsystem of decision-making support. The mathematical model, describing system's state depending on realized a functional problem has been acquired. Taking into account states unified information-calculating subsystem, which automates processes of the retrieving the information has been developed. The procedure of calculation of the activities of the estimation of the system' s state has been adjusted. As practical structure of the functional subsystem of the managing the process of the patient's treatment has been developed, complex of the functional problems has been realized. Subsystem of decision-making, which provides the variants of the corresponding conclusions to the doctor in charge of the case.

Keywords: system analysis, categorical model, states model, information-calculating subsystem, functional module, subsystem of decision-making.

Размещено на Allbest.ru

...