Система автоматизованого управління бібліотечним процесом (каталогізатор)

Коли як вхідний вплив обрано поліпшення критерію «забезпеченність навчальною літературою», то векторний критерій повинні складати концепти 0,2,3,6,9 (позначені на мал. 1 заливанням). У випадку вибору іншого вхідного впливу або іншої множини критеріїв можливо проведення подібного аналізу з використанням когнітивних карт, тому що ця процедура цілком автоматизована.

Алгоритм визначення зв'язків між концептами, застосований на методах статистичного аналізу, можна представити в наступному вигляді :

1. На основі статистичного аналізу визначаються значення коефіцієнтів кореляції між концептами.

2. Якщо абсолютне значення коефіцієнта кореляції між двома концептами більше деякого значення (наприклад, 0,8), то між концептами існує відношення причинності. У протилежному випадку передбачається, що концепти не звязані між собою.

3. Значення відношення причинності визначається знаком коефіцієнта кореляції.

4. Напрямок дуг знакового графа визначається опитуванням експертів.

Всі отримані статистичні залежності і результати опитування експертів записуються в базу знань і можуть бути використані для аналізу інших наборів даних. Статистичний аналіз дозволяє виключити з розгляду свідомо некоректні зв'язки між концептами і значно скоротити час, необхідний для формування векторного критерію.

4.2 Математичне формулювання задачі

Університетська бібліотека - це багатоцільова система, а управління цією системою - багатокритеріальна задача, рішення якої ускладнюється урахуванням групової переваги осіб, що беруть участь у процесі управління і по-різному трактують поняття «раціональність» і «компроміс». Тому задача управління сучасною бібліотекою відноситься до класу задач підтримки прийняття рішень.

Аналіз відомих задач підтримки прийняття рішень (традиційне математичне програмування, математичне програмування в порядкових шкалах і узагальнене математичне програмування) дозволив зробити висновок про те, що задача управління бібліотекою вищого навчального закладу відноситься до категорії задач узагальненого математичного програмування. Це зумовлено тим, що в традиційному математичному програмуванні цільовою функцією виступає скалярна функція, а задача дослідження є багатокритеріальною. Математичне програмування в порядкових шкалах припускає на кожнім кроці рішення задачі при аналізі пред'явлень (альтернативних рішень) порівняння векторів характеристик задачі. Розмірність цього вектора дуже значна, а результат порівняння - процедура, яку важко формалізувати. Тому задача узагальненого математичного програмування (УМП), де на етапі порівняння альтернативних рішень порівнянню підлягають векторні критерії, найбільш повно на змістовному рівні описує процедуру прийняття раціонального рішення.

Формальний запис УМП - природного узагальнення схеми традиційного математичного програмування і розширення моделі математичного програмування в порядкових шкалах має вигляд

, , (4.1)

При стандартних визначеннях оптимізації по бінарному відношенню наведений запис означає наступне : потрібно обчислити вектор х*, такий, що

, (4.2)

де - вектор-функція в ,

- фіксований вектор у ,

- бінарні відносини на .

Вибір типу оптимізації й обмежень визначається змістовними особливостями задачі.

Рішення задач узагальненого математичного програмування реалізується за допомогою багатокрокових схем узагальненого математичного програмування (Баг УМП), що підрозділяються на класи в залежності від інформаційної структури : послідовної, паралельної, послідовно-паралельної або деревоподібної. Клас відповідної інформаційної структури залежить від характеру й особливостей поставленої задачі. Схеми Баг УМП мають досить широкі можливості - з їх допомогою можна реалізувати практично довільну функцію вибору на кінцевій множині варіантів.

Фонд навчальної літератури визначається множиною найменувань навчальної літератури В={} і вектором екземплярності . Фонд на початок періоду і плану надходження у фонд визначаються множинами найменувань і векторами екземплярності , , при чому справедливі співвідношення .

Множина користувачів бібліотеки (у даному випадку, студентів) G розбивається на підмножини , що не перетинаються, таким чином, щоб студенти з кожної підмножини використовували в навчальному процесі одну й ту ж літературу. - вектор, що визначає кількість студентів у кожній підмножині .

Введемо «поняття список літератури, що використовується в навчальному процесі». Це множина . Множина Т може бути розбита на підмножини - списки літератури, що використовують в навчальному процесі підмножини студентів . Допоміжна функція дорівнює 0, якщо , і дорівнює 1, якщо .

Розділом навчальної літератури будемо називати множину . Якщо всі розділи літератури в кожній підмножині вважати рівноцінними, то множина R цілком визначається матрицею , де - кількість екземплярів книги , виділена підмножині студентів .

Область припустимих значень визначається співвідношеннями :

, . (4.3)

Сформульовано і доведено теорему, що визначає область компромісів, у якій варто шукати оптимальний розподіл навчальної літератури.

Теорема. Якщо переваги ОПР визначаються співвідношенням :

=> R*>R (4.4)

то оптимальний розподіл знаходиться в множині компромісів, обумовленій співвідношенням

(4.5)

Коефіцієнт книгозабезпеченності підмножини студентів книгою виражається співвідношенням . Коефіцієнтом книгозабезпеченності підмножини студентів книгами назвемо вираз :

(4.6)

Де - параметри, що враховують вагу (важливість) забезпеченості підмножини студентів книгою .

Запропоновано два способи визначення пареметрів : рівноцінні і пропорційні кількості студентів . Показано, що коефіцієнт книгозабезпеченості може служити оцінкою як конкретного розподілу літератури, так і відповідністю фонду бібліотеки потребам навчального процесу. Для оцінок якості розподілу навчальної літератури можна використовувати коефіцієнти розподілу наступного вигляду :

(4.7)

Для оцінки відповідності фонду бібліотеки потребам навчального процесу можна використовувати коефіцієнт забезпеченості всієї множини студентів будь-якої підмножини книг

(4.8)

Розроблено алгоритм, що реалізує вирішення задачі дослідження, він являє собою розвиток багатокрокової схеми УМП з паралельно-послідовною інформаційною структурою.

Багатокрокова схема алгоритму. Нехай G - компакт у , що є замиканням звязної області, К(G) - сімейство всіх зв'язаних компактів підмножин G, а С() - функція вибору на G, тобто , і С() безперервна в метриці Хаусдорфа. Під -апроксимацією функції вибору будемо приймати функцію вибору , таку що відстань .

Функція вибору С() визначена і безперервна на К(Д), де Д - паралелепіпед із гранями, рівнобіжними координатними площинами. Тоді для функції вибору С() й існує схема Баг УМП, що реалізує деяку її -апроксимацію.

У силу компактності Д сімейство К(Д) є компактним у метриці Хаусдорфа. Тому , такі що

 (4.9)

Зафіксуємо і покладемо .

Зробимо послідовність перетинів Д (а разом з ним і G).

Крок 1. Проведемо через центр ваги Д перетин, рівнобіжний площині . Вихідний паралелепіпед розбивається на два : і . Відповідно, G розбивається на дві підмножини : .

Крок 2. Проведемо через центри ваги і перетини, рівнобіжні кординатній площині . Одержимо 4 множини : . Відповідно G розбивається на 4 підмножини .

Крок k. , якщо k<n, і , якщо . Таким чином для кожної точки одержимо послідовність утримуючих її вкладених підмножин : ... .

Оскільки , то X є єдиною точкою перетину послідовності вкладених компактів. Отже, відстань , тому є -апроксимацією функцією вибору .

Алгоритм є скінченним і сходиться до оптимального рішення з точністю .

Алгоритм прийняття рішень при управлінні сучасною університетською бібліотекою, який є розвитком і адаптацією багатокрокової системи узагальненого математичного програмування з паралельно-послідовною інформаційною структурою, представлено на мал. 4.2.

Векторний критерій оцінки якості управління бібліотекою вищого навчального закладу визначено співвідношенням :

 (4.10)

У формулі (10) х - пред'явлення, або вектор регульованих параметрів задачі, а критерії - коефіцієнти книгозабезпеченості, обумовлені співвідношеннями (6-8). Оптимальне значення х знаходиться в облясті компромісів, що визначаються співвідношеннями і вектором Х - обраними ОПР технологічними параметрами,

. (4.11)

Мал. 4.2 Алгоритм прийняття рішень при управлінні бібліотекою

Критерій оцінюють додаткові технологічні параметри, обрані ОПР і обумовлені співвідношенням (4.11).

Приведено детальну характеристику програмного забезпечення, що реалізує розроблені методи й алгоритми прийняття рішень при управлінні сучасною бібліотекою вищого навчального закладу.

Архітектуру системи приведено на мал. 4.3. Вона являє собою складну систему взаємодій об'єкта - бібліотеки, експертів, ОПР, операторів, експертної системи СППР, різних СУБД і інтерфейсу, що зв'язує ці підсистеми.

Мал. 4.3 Архітектура системи підтримки прийняття рішень при управлінні бібліотекою

У процесі прийняття рішень, як правило, беруть участь кілька фахівців (ОПР, експерти і т.д.). Тому СППР у управлінні бібліотекою можна віднести до класу розподілених СППР, що визначає вибір технологій «клієнт-сервер» як основи для реалізації системи. Необхідно забезпечити функціонування СППР як у локальній мережі окремої бібліотеки, так і в глобальній мережі INTERNET. Це зумовлює використання INTERNET-технологій і Web-інтерфейсу.

Картотека книгозабезпеченості призначена для вводу інформації про фонд бібліотеки та навчальний процес. Ця підсистема може експлуатуватися окремо і дає можливість генерувати для експертів і ОПР набір стандартних звітів.

Конвертори даних використовуються для обміну інформацією між картотекою книгозабезпеченості, різними базами даних АІБС і базою даних СППР.

Експертна система реалізує алгоритм прийняття рішень і дозволяє проводити різноманітні опитування експертів. Ця підсистема також формалізує переваги ОПР і експертів і заносить інформацію в базу даних СППР.

Web-сервер викликає всі підсистеми СППР і організовує обмін інформацією з користувачем по протоколу ТСР/ІР за допомогою web-інтерфейсу.

Обгрунтовано модель представлення даних, приведено відношення, що складають основи декларативних знань про обєкт управління - сучасну університетську бібліотеку. Досліджено вимоги до інструментального програмного забезпечення, що використовується для реалізації СППР.

4.3 Математична модель

Математичний опис завдання будується на основі функціонування системи. Опишемо роботу моделі.

У системах масового обслуговування (СМО) виділяють п'ять компонент:

а) вхідний потік;

б) дисципліна черги;

в) дисципліна обслуговування;

г) система обслуговування;

д) вихідний потік.

Введемо такі позначення:

n - число обслуговуючих приладів;

m - розмір накопичувача (черги);

- інтенсивність вхідного потоку;

- інтерактивність обслуговування;

=/;

E=(E_o, E₁,…, E_k,…, E_s) безліч станів, (стан E_k - у системі знаходиться k заявок);

P_k=P(E_k) - вірогідність того, що в системі знаходиться k заявок, .

Показники ефективності СМО:

А - пропускна спроможність;

Р_отк - вірогідність відмови в обслуговуванні;

Р_оч - вірогідність появи черги;

- середнє число зайнятих приладів;

- середнє число заявок в черзі;

- середнє число заявок в системі;

- середній час знаходження заявки в черзі;

- середній час знаходження заявки в системі.

Позначення для моделювання:

Т₁, Т₂, Т₃- час надходження заявки в систему, час початку|зачинала| обслуговування і час закінчення обслуговування;

Т_Р(i) - час звільнення i - го приладу;

T _MIN = min TP(i); (4.12)

I _MIN - значення індексу i для якого виконується (4.12);

NT - число заявок, які треба змоделювати;

T_о(J) - час початку обслуговування J-ої заявки, .

Спочатку розглянемо джерела випадкових величин у виробничих системах. Зокрема, можна навести наступні приклади безперервних розподілів у моделях виробничих систем:

- час надходження періодичних видань;

- час комплектації і обробки;

У деяких системах (наприклад, комплектації періодики) часто допускаються необмежені постачання тиражів або видавництв для першої бібліографії в лінії. Таким чином, інтенсивність, з якою тиражі поступають в систему, -- це фактично швидкість обробки першою бібліографією, тобто в ній враховуються всі простої і відпочинок. Крім того, тиражі можуть поступати в систему відповідно до виробничого плану, в якому для кожного замовлення визначається розмір, час надходження, тип комплектації. У імітаційній моделі виробничий план може бути розглянений як зовнішний файл.

Інтервал генерації транзактів, що імітують надходження періодики у бібліотеку, має нормальний розподіл. Використання в описі нормального закону розподілу інтервалу генерації означає, що час між надходженням тиражів в підвідділи комплектацій частіше виявляється ближчим до свого середнього значення і рідше - далі від нього (чим більше відхилення інтервалу від середнього, тим рідше це буває).

Нормальний, або гауссів розподіл - це, поза сумнівом, один з найбільш важливих і часто використовуваних видів безперервних розподілів. Він симетричний щодо математичного очікування. Спочатку зупинимося на практичному сенсі цього розподілу стосовно економічних завдань і сформулюємо центральну граничну теорему теорії вірогідності в наступній практичній інтерпретації.

Безперервна випадкова величина t має нормальний розподіл вірогідності з параметрами m і >0, якщо її щільність вірогідності має вигляд:

(4.13)

де m - математичне очікування М(t);

- середньоквадратичне відхилення.

Мал. 4.4 Вид нормального розподілу

Причому якщо D[t] - це дисперсія, то

Розглянемо тимчасові діаграми на мал. 4.4. Припустимо, що якийсь випадковий процес складається з послідовності n елементарних незалежних процесів. Тривалість кожного елементарного процесу ti - це випадкова величина, розподілена по невідомому закону з математичним очікуванням і дисперсією Допустимо, що це безперервний розподіл (допущення, справедливе для нормального життя суспільства, де існує природна інертність), причому третій момент повинен мати обмеження по абсолютній величині (це також, природно, реальна умова). Справедливе співвідношення

 (4.14)

Мал. 4.5 Інтерпретація нормального розподілу

- випадкова величина, що є|з'являється| сумою n незалежних випадкових величин, розподілених по невідомому закону і кінцевих|скінченних|, що мають, третій абсолютний момент.

Якщо зробити граничний перехід n?, то розподіл величини t=T{n} прагне до нормального з математичним очікуванням М[t], рівним сумі математичних очікувань елементарних випадкових відрізань ti, i=1.,n, і дисперсією D[t], рівній сумі дисперсій цих відрізків:

(4.15)

Проаналізувавши дану модель можна зробити висновок|виведення| про ефективність роботи кожного підрозділу канцелярії окремо|нарізно| і про вплив цього на процес документообігу в цілому|загалом|.

4.4 Особливості функціонування одноканальної двофазної системи масового обслуговування з обмеженим потоком вимог

Прикладом одноканальної двофазної системи масового обслуговування з обмеженим потоком вимог може служити автоматизована інформаційно-бібліотечна система.

Робота подібної системи масового обслуговування розглянемо на прикладі двофазної одноканальної системи масового обслуговування з обмеженим потоком вимог. Існує N джерел появи вимог, від яких поступає простий потік заявок з щільністю л на обслуговування двофазної системи масового обслуговування, різної продуктивності, що складається з двох приладів. Час обслуговування приладами заявок підпорядкований показовому закону розподілу з параметрами м і м відповідно, для першого і другого приладів. Вимога, що поступила в систему, спочатку обслуговується першим приладом. Якщо він вже зайнятий, то вимога чекає своєї черги до тих пір, поки всі вимоги, що раніше прийшли, не будуть обслужені. Після обслуговування першим приладом, вимоги поступають на другій. Так само як і в попередньому приладі, вони поступають на обслуговування, якщо другий прилад вільний. Якщо прилад зайнятий, то вимога стає в чергу. Основною особливістю даного випадку є обмежений потік вимог. Хай загальне число вимог в системі не може перевищувати N.

Систему диференціальних рівнянь для цього випадку запишемо у вигляді:

при

при

при (4.16)

при

при

У стаціонарному режимі при л=const, мconst, мconst и дана система диференціальних рівнянь перетвориться в систему алгебраїчних рівнянь:

-л

=0

при

при (4.17)

=0

при

при

при

Після вирішення алгебраїчних рівнянь (4.17) отримані характеристики, що описують стани системи масового обслуговування [4.17]:

1. Вірогідність того, що обидва прилади вільні від обслуговування:

 , (4.18)

де - коефіцієнти завантаження першого і другого приладів.

2. Вірогідність того, що у першого приладу знаходяться вимог, а у другого приладу немає вимог:

(4.19)

3. Вірогідність того, що у другого прилада знаходяться вимог, а у першого немає вимог:

(4.20)

4. Вірогідність того, що у першого приладу знаходяться вимог, а у другого приладу вимог:

(4.21)

5. Середнє число вимог, що знаходяться в системі, якщо :

(4.22)

6. Середнє число обслужених вимог першим і другим приладами:

= (4.23)

7. Середнє число чекаючих вимог у системі:

+

+ (4.24)

8. Час простою першого приладу протягом робочої зміни визначається вірогідністю стану:

 (4.25)

9. Час простою другого приладу протягом зміни визначається вірогідністю стану:

(4.26)

Модель (М/G/1):(GD//) У цій моделі ми маємо пуасоновский вхідний потік, і довільний закон розподілу для часу обслуговування кожного повідомлення. Про цей закон розподілу робляться наступні припущення: середній час обслуговування існує і дорівнює Е, дисперсія також існує, дорівнює V і є кінцевою. Окрім цього, виконується умова стаціонарності:

.

У даних припущеннях для середнього числа вимог, що знаходяться в системі, справедлива формула Полачека-Хінчина:

. (4.27)

Звідси слідує:

(4.28)

Модель (GI/M/1):(GD//) Тепер ми маємо довільний потік вхідних вимог. Час обслуговування експоненціальний.

Нехай a(t) - щільність розподілу часу між надходженнями|вступами| вимог у систему;

- параметр експоненціального закону розподілу часу обслуговування.

Введемо|запроваджуватимемо| в розгляд функцію:

. (4.29)

Обозначимо через корінь рівняння A(x) = x.

Вірогідність того, що в системі знаходитиметься рівно n вимог:

.

Відповідно, всі оперативні характеристики будуть:

Системи масового обслуговування з|із| пріоритетами При розгляді подібних систем передбачається|припускається|, що біля входу в блок обслуговування формується декілька черг. У кожній черзі збираються вимоги, що мають однаковий рівень переваги|преференції| при обслуговуванні. Якщо є m черг, то вважатимемо|лічитимемо|, що перша черга має найвищий пріоритет, друга черга - пріоритет нижче і m-та| черга - самий нижчий пріоритет. Частота надходження| вимог з кожним пріоритетом і тривалість їх обслуговування можуть бути неоднаковими.

Ми розглядуватимемо випадок, коли в кожній черзі дисципліна обслуговування буде FIFO. Крім того, припускаємо, що обслуговування проводитиметься без переривання, тобто що вже почало обслуговуватися. Вимога обслуговуватиметься до завершення, навіть якщо поступила вимога з вищим пріоритетом. У таких припущеннях дисципліна обслуговування позначається NPRP.

Розгледимо ситуацію, коли вхідний потік є пуасоновським, а час обслуговування підкоряється довільному закону розподілу, то тут розглядається модель (M_i/G_i/1):(NPRP//).

Нехай існує m черг і для к-тої| черги вхідний потік вимог пуасоновський з параметром _k. Математичне очікування часу обслуговування Е_k і дисперсія обслуговування V_k.

Позначимо:

(4.30)

Якщо всі S_k будуть менші 1, то дана система масового обслуговування виходить на стаціонарний режим.

Позначимо - оперативні характеристики для к-тої| черги. Для них справедливі наступні|такі| співвідношення:

(4.31)

Приведені математичні залежності дозволяють зробити оцінку роботи бібліотечних процесів з точки зору їх повноти.

Модель із змішаними вхідними потоками. Як правило, у всіх системах вхідні потоки, джерелами яких є користувачі, функціональні завдання, поступають за різними законами: Пуасона, Ерланга, регулярним і тому подібне. Дослідження систем із змішаними вхідними потоками, що включають і регулярні, представляє значні труднощі. Особливо це стосується тих випадків, коли інтенсивність регулярного потоку , де - інтенсивність випадкового потоку.

Вважаючи параметр ерлангівського розподілу , ми можемо отримати регулярний потік з інтервалами між надходженнями, рівними . Нехай цей потік володітиме абсолютним пріоритетом, що характерний перш за все для СІО АСУТП (обробка інформації по технологічному процесору). В результаті матимемо модель системи із заявками (вимогами) двох категорій терміновості (з абсолютним пріоритетом і безпріоритетні). Абсолютний пріоритет характеризуватиметься циклічною дисципліною обслуговування.

Обслуговування вимог абсолютного пріоритету характеризується параметром - час, що залишається на обслуговування безпріоритетного потоку для сталого режиму функціонування. При = на обслуговування безпріоритетних вимог часу не залишається: обслуговуватимуться тільки вимоги з абсолютним пріоритетом. При збільшенні обслуговуються тільки пріоритетні вимоги, причому черга вимог росте.

Оскільки в систему поступають два потоки, один з яких з абсолютним пріоритетом (регулярний потік), то другий потік вимог від користувачів - випадковий потік безпріоритетних вимог з кількістю місць для очікування, m=5 і інтенсивністю надходження заявок , k=2. Час обслуговування вимог - ерланговське з інтенсивністю , l=2.

Щільність вірогідності нормованого потоку вимог, розподіленого згідно із законом Ерланга, має вигляд:

, . (4.32)

Щільність розподілу часу обслуговування має вигляд|вид|:

, . (4.33)

З позицій безпріоритетних вимог обслуговування вимог абсолютного пріоритету еквівалентне виходу обслуговуючого пристрою - ЕОМ - з ладу. Оскільки нас цікавлять характеристики системи по обслуговуванню користувачів інформації, розгледимо тільки безпріоритетний| потік (заявки від користувачів).

Вірогідність обслуговування вимог абсолютного пріоритету, що відповідає вірогідності відмови ЕОМ із-за її надійності, може бути визначена по вираженню:

; (4.34)

де; . (4.35)

Величини і - функції розподілу часу обслуговування безпріоритетних вимог (часу, який залишається з моменту закінчення обслуговування вимог абсолютного пріоритету до моменту надходження нової вимоги абсолютного пріоритету) і часу обслуговування вимог абсолютного пріоритету відповідно.

и - математичне очікування|чекання| часу, в момент перебігу якого обслуговуються безпріоритетні| вимоги, і часу обслуговування вимог абсолютного пріоритету відповідно

. (4.36)

Якщо інтенсивність обслуговування вимог з|із| абсолютним пріоритетом дорівнює , то середній час обслуговування однієї заявки

, т.е. .(4.37)

Якщо безпріоритетний| потік заявок розподілений згідно із законом Ерланга

,(4.38)

то математичне очікування|чекання| для закону Ерланга

. (4.39)

У нашому випадку k=2, а отже .

; (4.40)

Розроблені математичні моделі можуть бути використані не лише для моделювання роботи СІО, але і для моделювання обробки даних і отримання кількісних характеристик проходження завдань через обчислювальну систему.

Тепер розглянемо бібліотеку як комунікаційну і соціальну систему, призначену в першу чергу для інформаційного обслуговування конкретного кола користувачів і забезпечення їх необхідними документальними ресурсами.

Основу діяльності і розвитку любої бібліотеки в цьому контексті визначає її головна складова (компонента) - бібліотечний фонд, який дозволяє визначити один із видів класифікації бібліотек по складу та призначенню фонду: універсальні, наукові, технічні, патентні та ін. Кожен із цих типів припускає класифікацію другого рівня: наприклад, наукові бібліотеки розподіляються на природничо-наукові, гуманітарні, медицинські, сільськогосподарські і т.д.

Аналіз систем класифікації та типізації бібліотек не є предметом реального дослідження; взагалі поки що немає єдиної класифікаційної схеми із врахуванням усіх можливих вертикалей та горизонталей. Більш того, побудова такої схеми як однозначно ідентифікаційної графічної чи табличної структури, можливо, і не вдається завершити через динамічний розвиток бібліотек, розширення їх функцій і видів діяльності та поступової універсалізації їх технологій і видів обслуговування.

Приклад зі складністю класифікації та типізації бібліотеки наведений для ілюстрації того, що навіть на зовнішньому рівні (по відношенню до внутрішньої структури бібліотеки як до складної системи) виникають проблеми системного характеру, які визначаються складністю формалізації та ідентифікації параметрів класифікації бібліотеки.

Вводимо основні поняття в компонент бібліотеки (бібліотечно-інформаційної системи) як складної системи на першому рівні структуризації.

6. Документи або документна компонента (ДК): видання та видавнича продукція, незалежно від виду носія яка входить в співвідношення з профілем комплектування в фонд даної бібліотеки.

7. Користувачі компонента користувача (КК).

8. Працівники бібліотеки (П): різні категорії та професії персоналу бібліотеки, тобто ті людські ресурси які забезпечують її діяльність в рамках кола її функцій і задач.

9. Інформаційна компонента (ІК): довідково пошуковий апарат, інформаційні системи і бази даних по фонду бібліотеки в традиційному або в комп'ютерному вигляді.

10. Інфраструктура: органи і апарат керування, приміщення книгосховища, комп'ютери, системи зв'язку, автомобілі, інше технічне, технологічне, офісне і допоміжне обладнання, необхідне для забезпечення роботи персоналу і обслуговування користувачів (Б).

4.5 Схема міжбібліотечної взаємодії

Сукупність та взаємозв'язок всіх п'яти елементів утворює функціонуючу систему - бібліотеку.

Формалізацію описання і функціонування АІБС як складної системи, дослідження проводились в рамках декількох формальних апаратів, але частіше схилялись до систем масового обслуговування. Тому, далі досліджуються мережі масового обслуговування, які є більш адекватними моделями для складних систем, зображених апаратом теорії масового обслуговування, але з багатьма внутрішньо системними зв'язками. Цей апарат був вибраний для формалізації та моделювання бібліотек, бібліотечних процесів, бібіотечно-інформаційних мереж по таким причинам:

1. Випадковий у часі характер надходжень запитів користувачів по різним каналам і по часу обслуговування в відомих умовах стабільно монотонних середніх характеристик в цілому дискретно недетермінований характер процесів бібліотечно-інформаційного обслуговування зручно представимо формальним апаратом теорії масового обслуговування (ТМО);

2. Наявність структурно складного організаційно-функціонального устрою та різноманіття технологічних зв'язків бібліотечно-інформаційних мереж не дозволяє адекватно представити їх в рамках класичних моделей ТМО;

3. Мережі масового обслуговування, являючись структурами ТМО, додатково включають всі необхідні формальні елементи представлення як внутрішньої організації складно структурних бібліотечно-інформаційних мереж, так і їх місця в структурі бібліотечно-інформаційної мережі на зовнішньому рівні.

З врахуванням обґрунтування мережної структури представлення як внутрішньо бібліотечної організації, так і схем міжбібліотечної взаємодії, модель першого рівня структуризації бібліотеки як системи зручно представити в вигляді мережі масового обслуговування (графічно - в вигляді закінченого орієнтованого циклічного графа)(див рис.4.6).

Мал. 4.6 Мережна структура бібліотеки як системи: перший рівень структуризації

Вершини графа визначають функціональні структурні компоненти системи; множина {б_ij}, i, j = дк, кк, б, р, ік інформаційно-функціональних технологічних зв'язків описує динаміку взаємодії таких різнорідних, але рівноправних з точки зору системоутворення компонентів. Циклічні зв'язки показують сукупність зовнішніх зв'язків (ЗЗ), підкреслюючи відносну незалежність кожної компоненти системи у зовнішньому середовищі.

Слід відзначити, що з точки зору кількості та видів компонент першого рівня структуризації в теорії не сформовано єдиної думки і продовжується полеміка дослідників пропонуючи різні схеми.

Кожен із основних компонентів системи, сам являється окремою системою (підсистемою в рамках єдиної системи - бібліотеки) і, навпаки, може утворювати інші підсистеми з компонент свого та інших рівнів. Це одна із ознак складної системи, і поряд з різнорідністю компонентів, їх відносної незалежності і розгалуженістю внутрішніх та зовнішніх зв'язків він обґрунтовує представлені бібліотеки як складні системи. Наприклад, бібліотечний фонд (БФ), який складається із документів які зберігаються і надходять до бібліотеки являється з одного боку зовнішньою по відношенню до ДК підсистемою куди входять елементи ІК і Б; з другого боку БФ, може бути частиною другої системи, якщо мати на увазі систему фондів групи бібліотек або розподілений фонд по видовій чи галузевій ознакам. Крім того, кожна компонента першого рівня структуризації може бути представлена своїм графом структуруючи тим самим другий рівень і т.д. (наприклад, ДК книги, серійні видання, багатотомники, періодичні видання та другі елементи). Різноманітність виникаючих при цьому горизонтальних та розподілених зв'язків утворюють інші функціонально обґрунтовані підсистеми.

Досліджуючи бібліотеку як складну систему, вивчають передусім зв'язки та відношення між основними компонентами які визначаються в сукупності бібліотечних процесів (БП). Ми розглядаємо бібліотеку як бібліотечно-інформаційну систему ще й тому що роль та значення ІК досить вагома і постійно підвищується особливо в умовах автоматизації.

Розглянуті основні принципи автоматизації і побудови АІБС, комплексів і мереж інваріантні відносно типу, призначення та функції бібліотеки як об'єкт автоматизації, і визначають бібліотеку як складну систему, функціонування якої базується на єдності та взаємодії п'яти основних компонент.

4.6 Збір, аналіз і обробка потоків даних в бібліотеці

Збір і обробка потоків даних, визначаючих бібліотеку як функціонуючу систему, слідує проводити з використанням математичних методів і в першу чергу апарату математичної статистики і теорії масового обслуговування (ТМО). Аналіз потоків даних являється, крім того, необхідним елементом моделювання, так як види і параметри потоків даних необхідно закладати в модель для отримання необхідних оцінок. Збір, обробка і аналіз реальних даних функціонування бібліотеки, крім моделювання, дає необхідні кількісні оцінки для варіантів програмно апаратурного забезпечення АІБС. Ці процедури зберігають свою важливість та значимість і на етапі експлуатації АІБС, так як являються основою слідуючого майбутнього вдосконалення та модернізації діючої системи.

Математичні методи збору аналізу та обробки вихідних і циркулюючих потоків даних, засновані на апараті математичної статистики були запропоновані для інформаційно-обчислювальних систем та мереж і перенесені на дослідження бібліотечно-інформаційних потоків. В принципі детальне дослідження циркулюючих в бібліотечно-інформаційних системах потоків даних займались недостатньо, хоча окремі дослідження проводились в Росії.

Виділяють наступні основні потоки і типи даних, які визначають функціонування бібліотеки як системи:

1. Потік запитів користувачів на будь-які документи по кожному із М-каналів обслуговування з деякою інтенсивністю л_j⁽¹⁾, j = 1, M;

2. Потік запитів користувачів на конкретні назви документів по будь-якому каналу обслуговування з інтенсивністю л_j⁽²⁾, j = , де N - число назв документів в фонді;

3. Прогнозований користувацький запит з інтенсивністю л_i для кожного i = 1, L спланованого для включення в фонд документа, де L - плановане число назв документів, призначених для включення в фонд;

4. Час обслуговування запитів користувачів (час відсутності документа в фонді) t_jⁱ, де j = , i = ; M, N - вже визначені раніше;

5. Потік користувачів, відвідуючих бібліотеку (АІБС) безпосередньо, з інтенсивністю л_i⁽³⁾, i = 1, K₁;

6. Потік віддалених користувачів л_i⁽⁴⁾, i = 1, K₂, в принципі може ділитися на підпотоки л_ik⁽⁴⁾, в залежності від обраного способу доступу (TCP/IP, X.25, dial-up, електронна пошта та ін.); K₁, K₂ - декотрі граничні „счетные пределы” числа користувачів;

7. Потік документів циркулюючих в системі:

- поточних надходжень в фонд з інтенсивністю v₁;

- ретроспективних надходжень в фонд з інтенсивністю v₂;

- видалених із фонду (рекомплектованих) з інтенсивністю v₃;

- приймаючих участь в обслуговуванні з інтенсивністю v₄^(j), j = - кількість каналів обслуговування, ;

- переміщених із фонду по другим причинам (виставки, реставрація і т.д.) з інтенсивністю v₅;

8. Час обробки поступаючих в фонд документів де - час обробки на кожному етапі технологічного шляху, k - кількість етапів (підпроцеси, операції);

9. Інші потоки і часи визначені на окремих бібліотечних процесах і технологічних лініях, які мають спеціальне (локальне) значення.

При вдосконаленні уже діючої автоматизованої системи виникають нові, непритаманні раніше бібліотеці потоки і дані, аналіз котрих також важливий при розробці модернізованого програмно апаратурного і технологічного забезпечення АІБС. Але ще більш важливою є необхідність спрогнозувати ці потоки на етапі проектування. До них відносять:

- термінальні потоки запитів від локальних та віддалених користувачів;

- потоки запитів до зовнішніх АІБС від користувачів даної АІБС;

- потоки запитів до зовнішніх бібліотечно-інформаційних Інтернет-серверів (виділяється окремо);

- потоки даних і часи обробки для технологій корпоративних систем.

Є цілий ряд відомих розподілень потоків та часів обслуговування, які як правило, носять теоретичний характер, так як практично завжди існує похибка оцінки. Разом з тим для цілей моделювання та аналізу можливих альтернативних технологій та шляхів побудування АІБС доречно використовувати відомі розподілення. Наприклад, ряд досліджень, проведених в Росії показали добру апроксимацію часу обслуговування запитів користувачів експоненціального розподілення; для багатьох статистичних вибірок по потоку запитів користувачів і потоку користувачів, чіткої картини сходимості до відомого імовірного розподілення знайти не вдалося.

Тим не менш, при наступних етапах побудови моделей та моделювання вибирається наступна стратегія аналізу та використання статичних даних:

1. При використанні імітаційного моделювання в модель закладаються дані статистичного аналізу без прив'язки до відомих теоретичних розподілень. Для збору цих даних в неавтоматизованому режимі роботи бібліотеки використовуються традиційні методи: врахування та аналіз запитних листків користувачів, кількість користувачів які регіструються в чергових залах каталогів і т.д. Для збору даних на етапі вдосконалення діючої АІБС використовується програмно-апаратурні методи збору та аналізу даних;

2. При використанні аналітичних моделей, які в більшості випадків являються моделями теорії масового обслуговування, розподілення вхідних потоків, як правило приймається пуасоновським, а розподілення часу обслуговування і обробки - експоненціальним. Вибір даних імовірних законів як апроксимація реальних випадкових розподілень, крім загальноприйнятого прийому аналітичного спрощення, може бути обґрунтовано, по-перше, тим, що дані апроксимації являються оцінками для більш напружених режимів обслуговування; по-друге, в ряді випадків вибіркові перевірки показують непротиріччя даних розподілень реальним даним, а умови стаціонарності, ординарності і відсутності наслідків задовільно вписуються в бібліотечні потоки; по-третє, в рамках людино-машинного типу АІБС похибка вихідного результату моделювання внаслідок статистичного розузгодження реального та модельного розподілення в значної мірі невелюється вольовою участю людини на етапі прийняття завершальних управлінських рішень.

4.7 Моделювання як метод аналізу проектуємої і модернізуємої АІБС

Моделювання як дослідження проектуємих або діючих систем використовується в основному в двох випадках. По-перше, для аналізу і оцінки можливостей майбутньої проектуємої системи, коли проведення натурного експерименту або неможливе, або дуже дорого коштує. По-друге, для аналізу варіантів модернізації діючої АІБС, коли натурні експерименти дуже трудоємні і не менш дорогі (наприклад, для оцінки оптимального перерозміщення фонду в умовах нової технології легше „програти” варіанти на моделі, чим рухати фонд; це ж стосується і зміни топології локальної обчислювано мережі). Моделювання також допомагає ефективній реалізації ряду основних нижче наведених принципів розробки, зокрема прикладного програмного забезпечення та побудування нової технології АІБС, вибору апаратурного забезпечення.

Сутність методу моделювання полягає в тому, що в реальній системі (процесу, об'єкту) ставиться в невідповідність деяка математична модель яка відображає в рамках обраного математичного апарату основні структурно-функціональні і динамічні якості реальної системи. Існують реальні види моделей; як показують дослідження, для структурованих систем (в тому числі і для бібліотечно-інформаційних) застосовують переважно стохастичні моделі, зокрема моделі ТМО і їх різновид - моделі масового обслуговування.

Існують два основних видів моделювання: аналітичний та імітаційний. В бібліотечно-інформаційних дослідженнях та на практиці більш розповсюдженим виявився останній, із-за більшої простоти та зручності реалізації за допомогою ЕОМ (наприклад, з використанням спеціальних мов моделювання, зокрема GPSS). Розглядаючи моделювання як метод аналізу бібліотечних систем, необхідно відмітити два аспекти:

- моделі які використовуються повинні бути адекватні своїм бібліотечним аналогам, а розрахунки не повинні бути громіздкими і трудоємними;

- метою проведеного моделювання повинен бути пошук рішень орієнтованих на покращення параметрів функціонування бібліотечно-інформаційної системи.

4.8 Модель керування формуванням БФ

Запропонована модель характеризує керування технологічними процесами формування фонду на першому (макро) рівні ієрархічної системи керування фондом.

На малюнку 4.7 прийняті скорочення: П -- планування, Р -- регулювання, О -- організація, К -- контроль (функції керування), К -- керування в групах процесів формування фонду; {а_ij} -- безліч інформаційно-технологічних зв'язків, що описує динаміку функціонування процесів формування фонду і керування ними в залежності від типу і призначення бібліотечно-інформаційної системи.

Мал. 4.7 Мережна структура керування формуванням БФ

4.9 Керована система масового обслуговування як модель оптимального бібліотечного комплектування

Для одержання рекомендацій з оптимального комплектування за критерієм мінімізації середнього часу чекання запиту в черзі розроблена оптимізаційна модель на базі моделі ТМО з застосуванням схеми нелінійного динамічного програмування (приклад комбінованої стохастично-детермі-нованої моделі) у виді керованої системи масового обслуговування з чеканням (мал. 4.8).

Мал. 4.8 Схема побудови гібридної моделі визначення оптимального числа екземплярів по кожній назві документа, який планується включити у фонд

На даному малюнку прийняті скорочення: Т_сер -- середній час чекання запитів у черзі, n_i; -- число екземплярів, i-ї назви, що комплектуються, n_i^opt - оптимальна екземплярність комплектування.

Аналітична модель ТМО дозволяє одержати у формульному виді вираження для середнього часу чекання запитів у черзі у виді:

, (4.41)

де - канали обслуговування,

л_і-- інтенсивність потоку запитів на і-ту назву документа с_і -- вартісні параметри, р_і -- завантаження системи, t_i-- час обслуговування і-ї назви, n_i -- экземплярність комплектування і-ї назви.

Це вираження вибирається у виді нижченаведеної цільової функції задачі оптимізації, у якій визначається

при , , (4.42)

де G -- вільний обсяг для збереження документів, C -- наявна сума на комплектування. Оптимiзацiйна модель дозволяє вибрати сукупність значень рекомендуємої екземплярності, комплектування n_i; для кожної і-ї назви документа, який планується для включення у фонд бібліотеки. Використовувався метод динамічного програмування для рішення задач нелінійного цілочисленного програмування.

У ряді інших робіт були побудовані аналітичні й імітаційні мережні моделі й отримані методики і схеми розрахунку для наступних параметрів:

-оцінки точності прогнозованих значень частоти читацького попиту на документи, що знову здобуваються у фонд бібліотеки, (аналітична модель регресійного аналізу);

-вибору оптимального алгоритму автоматизації попереднього замовлення закордонних видань для великої науково-технічної бібліотеки (графічна модель у виді формально-логічної блок-схеми);

-оцінки розподілу і трансформації апріорної й апостеріорної бібліографічної інформації в автоматизованій системі зведеного каталогу (статистична модель);

-аналізу і вибору архітектури центрального вузла автоматизованої розподіленої бібліотечно-інформаційної мережі (статистична модель). Подальше обґрунтування вибору моделей мереж масового обслуговування для аналізу бібліотечно-інформаційних систем і формалізації бібліотечно-інформаційних технологій проведено і в інших роботах.

5. Техніко-економічне обгрунтування дипломного проекту

У даному дипломному проекті розроблена „Система автоматизованого управління бібліотечним процесом (каталогізатор)”, яка представляє собою автоматизоване робоче місце бібліотечного працівника, котрий на основі ведення спеціальної бази даних виконує функцію по здійсненню модифікації в базі даних, додавання літератури, списання літератури.

У результаті оцінки технічних та економічних параметрів був отриманий коефіцієнт економічної ефективності 1.13. Собівартість розробленої навчальної системи склала 6316.95 грн. і склалась з п'яти частин комплексного проекту. Економія від впровадження даного продукту складе 9149.22 гривень на рік. При встановленій ціні продукту в 8085.69 грн. строк окупності складе 9 місяців. Прибуток від реалізації складе 2526.78 грн.

5.1 Опис програми для користувача

Даний програмний продукт написаний для персональних комп'ютерів типу IBM PC і програмно сумісних з ними. Мінімальною вимогою для роботи програмної системи є наявність комп'ютера з процесором не нижче Pentium IV з розміром оперативної пам'яті - не менш 64 Мб, операційною системою Windows XP. Програма реалізована мовою програмування - Delphi v.7.0, обсяг вихідного тексту близько 6 мегабайт; обсяг зайнятої пам'яті на твердому магнітному носії - близько 20 Мб.

Програмний комплекс складається з основної програми index.php. Запустити основну програму можна такими способами:

а) двічі клацнути «мишею», або натиснути «Enter», на ярлику, розташованому на робочому столі. Даний спосіб є оптимальним. Ярлик на робочий стіл у такому випадку повинен бути поміщений під час установки програми;

б) вибрати пункт системного меню Internet Explorel. У адресній строці, що відкрилося, увести повне ім'я програми (<шлях>\.php), або скористатися кнопкою «Обзор...» для вибору виконуючого файлу програми. Після цього треба натиснути кнопку «ОК», що і запустить програму;

в) здійснити запуск програми засобами якої-небудь оболонки.

Основна програма являє собою типовий додаток Windows. Завдяки цьому типу інтерфейсу, програма надає користувачу безліч засобів, які полегшують його при пошуку та перегляду необхідної інформації.

5.2 Розрахунок вартості програмних засобів

Під програмними засобами обчислювальної техніки слід розуміти програму або програми на носіях інформації з технічною документацією, розроблені відповідно з діючими стандартами та іншими нормативними документами. Основними джерелами економії від використання програмних засобів в обчислювальних процесах та в процесах створення нових програмних засобів є: підвищення технічного рівня та якості обчислювальних і проектних робіт; підвищення надійності функціонування обчислювальної техніки; скорочення термінів створення та освоєння нових програмних засобів за рахунок скорочення трудомісткості алгоритмізації, програмування і налагодження програм; зниження витрат на матеріали та інші експлуатаційні витрати. Однією з важливих умов розробки якої-небудь програми є показник ефективності розробленої програми та її вартість. Від вартості програми залежить її доступність споживачам. Оскільки даний проект комплексний, його собівартість визначається як сума собівартостей його частин.

Для розрахунку вартості програмних засобів необхідно:

а) визначити загальні трудовитрати на розробку програмних засобів;

б) розрахувати годинну амортизацію ЕОМ;

в) розрахувати витрати електроенергії за годину роботи ЕОМ;

г) визначити величину середньогодинної заробітної плати програміста;

д) розрахувати розмір додаткової заробітної плати програміста;

є) розрахувати відрахування в бюджет на фонд оплати праці;

ж) визначити величину накладних витрат;

з) визначити вартість машино-години роботи;

к) розрахувати вартість програмних засобів.

Визначаємо загальні трудовитрати на розробку програмних засобів. Для цього необхідно визначити трудомісткість кожної окремої стадії розробки програмних засобів:

а) постановка задачі - 8 г.

б) побудова блок схеми алгоритму - 20 г.

в) визначення структури вхідних даних - 5 г.

г) створення структур баз даних - 30 г.

д) розробка математичної моделі - 20 г.

ж) розробка програмного продукту - 145 г.

з) реалізація взаємозв'язку між програмними продуктами комплексного дипломного проекту - 20 г.

к) виправлення помилок, налагодження програмного продукту - 38 г.

л) дослідна експлуатація - 15 г.

м) доробка задачі за результатами дослідної експлуатації - 14 г.

Загальні трудовитрати () є сумою витрат часу всіх стадій розробки програмних засобів: 315 г.

Час роботи комп'ютера: = 230 ч.

Початкові дані для розрахунку собівартості програмного продукту приведені в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 Початкові дані

Найменування показника	Од.вим.	Позначення	Значення
Коефіцієнт готовності ЕОМ		Кг	0.9
Норма амортизації ЕОМ	%	На	60
Вартість ЕОМ (залишкова вартість)	грн.	Ск	1750
Вартість 1 кВТ електроенергії	грн.	Скв	0.15
Потужність комп'ютера	кВт/год	Мк	0.2

Вартість машинної години :

(5.1)

де - вартість комп'ютера, грн;

- річна норма амортизаційних відрахувань, %;

12 - кількість місяців у році;

t = 8 годин/день 24 дня/місяць = 192 годин/місяць - фонд робочого часу за місяць, г.

= (175060/(10012192))+0.15 0.2 = 0.48 грн.

Вартість машинного часу визначається, як добуток вартості машинної години на час роботи комп'ютера:

(6.2)

де - час роботи комп'ютера.

= 0.48 230 = 110,4 грн.

Витрати на оплату праці визначаються по наступній формулі:

(6.3)

де З - зарплата працівника за годину (зарплата за місяць/фонд робочого часу за місяць);

Відр - відрахування з зарплати, %;

Т_н - час написання програми.

Зарплата програміста дорівнює 700 грн. Норма відрахувань = 37.5%

= (700/192)(1+0.375)230 = 1152.99 грн.

Відрахування з зарплати включають: відрахування в соцстрах, прибутковий податок, відрахування у фонд зайнятості, відрахування в пенсійний фонд.

Собівартість програмного продукту:

(6.4)

= 110,4+1152.99 = 1263,39 грн.

Оскільки даний проект комплексний, його собівартість дорівнює сумі собівартостей його частин:

(6.5)

де С_о - загальна собівартість проекту,

С₁ - собівартість першої частини проекту,

С₂ - собівартість другої частини проекту,

С₃ - собівартість третьої частини проекту.

С₄ - собівартість четвертої частини проекту.

С₅ - собівартість п'ятої частини проекту.

Собівартість другої частини проекту склала 1263,39 грн. Собівартість третьої частини проекту склала 1263,39 грн. Собівартість четвертої частини проекту склала 1263,39 грн. Собівартість п'ятої частини проекту склала 1263,39 грн.

Отже, загальна собівартість дорівнює:

= 1263,39 •5 = 6316,95 грн.

5.3 Обґрунтування ціни

Визначення ціни є одним з важких завдань, що виникає перед будь-яким підприємством. І саме ціна визначає успіхи підприємства - обсяги продажів, доходи, одержуваний прибуток. Встановлення визначеної ціни на програмний продукт служить для наступного його продажу та одержання прибутку. Дуже важливо призначити ціну таким чином, щоб вона не виявилася занадто високою або занадто низкою.

При розробці більшості програмних засобів розраховується продати значну кількість копій продукту. Даний програмний комплекс розробляється для спільного факультету Херсонського державного технічного університету та Харківського державного університету харчування та торгівлі. Отже, розрахувати ціну можна тільки виходячи з розміру бажаного прибутку. Прибуток обчислюємо, як відсоток від собівартості програмних засобів:

, (6.6)

де - відсоток прибутку, %;

С_пз - вартість програмних засобів, грн; С_пз = С₀.

Приймемо відсоток прибутку рівний 40%. Розрахуємо суму прибутку:

П = 40 • 6316,95/100 = 2526,78 грн.

Далі визначаємо ціну програмного засобу з урахуванням ПДВ, використовуючи для цього формулу:

(6.7)

де - процентна ставка ПДВ, 20%;

С_пз - вартість програмного засобу, грн.

П - сума прибутку, грн.

Розраховуємо максимальну ціну програмного продукту з урахуванням ПДВ:

Ц = (20(6316.95+ 2526.78 )/100) + 6316.95= 8085.69 грн.

На даний час на українському ринку взагалі цілком відсутні які-небудь програмні продукти, що виконують вищевказані функції. Існують кілька російських програм, що дозволяють автоматизувати процеси навчання і контролю знань. Однак програма, розроблена в даному дипломному проекті, має властивості, які не притаманні російським програмним продуктам, які існують на даний момент.

...