Моделі та інструменти моніторингу інформаційно-управлінських архітектур

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна академія наук України

Міністерство освіти і науки України

Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій та систем

Дьомін Максим Костянтинович

УДК 004.65:330.47

МОДЕЛІ ТА ІНСТРУМЕНТИ МОНІТОРИНГУ ІНФОРМАЦІЙНО-УПРАВЛІНСЬКИХ АРХІТЕКТУР

05.13.06 - ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ - 2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Східноукраїнському національному університеті імені Володимира Даля, м. Луганськ.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доктор економічних наук, професор Даніч Віталій Миколайович, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, декан факультету менеджменту.

Офіційний опоненти:

доктор технічних наук, професор Тарасов Віктор Олексійович, Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій та систем, завідуючий відділом;

кандидат технічних наук, доцент Загоровська Лариса Григорівна, Київський національний університет харчових технологій, доцент кафедри «Інформаційні системи».

Захист відбудеться «25» лютого 2009 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.171.01 у Міжнародному науково-навчальному центрі інформаційних технологій та систем НАН України і МОН України за адресою: 03680, Київ, проспект акад. Глушкова, 40

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Міжнародного науково-навчального центру інформаційних технологій та систем НАН України і МОН України

03680, Київ, проспект акад. Глушкова, 40.

Автореферат розісланий «21» січня 2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Бабак О.В.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність дослідження. Зміна умов господарювання, видів і напрямків господарської діяльності, посилення ролі інформаційних технологій (ІТ) в управлінні підприємством визначили мінливість управлінських структур, їх інформаційних складових. Як щойно створювані, так і діючі підприємства й організації мають потребу в обґрунтованому виборі, подальшому розвитку й удосконаленні систем управління.

Питання побудови ефективних систем управління з використанням сучасних інформаційних технологій розглянуті в роботах багатьох вітчизняних і закордонних вчених (Андрієнко В.М., Бодянський Є. В., Галіцин В.К., Даніч В.М., Забродський В.А., Калянов Г.М., Михалевич М.В., Порохня В.М., Пушкар О.І., Скуріхін В.І., Тарасов В.О., Тимашова Л.А., Хаммер М., Харрінгтон Х. Дж., Чампі Дж., Шеєр А.-В). Вони вирішуються в рамках різних наукових напрямків: побудови корпоративних інформаційних систем, процесного підходу до управління, зокрема, бізнес_реінжинірінгу, створення архітектури підприємства, методологій моделювання організацій. Перспективним є напрям, пов'язаний з концепцією інформаційно_управлінської архітектури (ІУА) підприємства та її моніторингу. У порівнянні з підходами, що розвиваються іншими науковими напрямками, моніторинг ІУА дозволяє створити ефективну систему управління при невеликих витратах.

ІУА представляє єднання інформаційної й управлінської структури підприємства, сукупність елементів і зв'язків, що складають каркас системи управління. Для здійснення моніторингу необхідно розробити моделі і бази даних ІУА, організувати збір даних про інформаційно-управлінські архітектури підприємств, їх аналіз, здійснити розробку методів та інструментів виявлення типових і переважаючих інформаційно-управлінських архітектур. Але методика моніторингу розроблена на рівні концепції, зокрема:

існуючі моделі ІУА не відображають багатошаровість архітектур і не можуть використовуватися для широкого кола підприємств;

створені бази даних ІУА мають обмежені можливості аналізу даних, не допускають динамічного корегування моделей як існуючих так і знову створюваних архітектур, не дозволяють зберігати інформацію про динаміку розвитку ІУА;

слабо досліджені механізми і методи вибору типових і переважаючих архітектур, не розроблена мова запитів до баз даних ІУА, за допомогою якої може здійснюватися такий вибір;

недосконалі безпосередні інструменти моніторингу, зокрема анкета підприємства не забезпечує просте й однозначне трактування взаємозв'язку інформаційного й управлінського компонентів архітектури, ускладнює обстеження підприємств з процесно-орієнтованою системою керування.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота пов'язана з планами науково-дослідної і навчальної роботи Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля і виконувалася в рамках держбюджетних тем: «Розробка механізму керування конкурентноздатністю суб'єктів господарської діяльності в умовах глобалізації економіки» (рег. № 0103U000421), «Передбачення та управління масовими лавиноподібними процесами в економіці регіону» (рег. № 0108U000157).

Автором розроблені моделі ІУА з динамічним визначенням типів, вдосконалений метод та анкета обстеження архітектур підприємств, створені інструментальні засоби моніторингу: бази даних ІУА і спеціалізована мова запитів.

Мета і задачі дослідження. Мета дослідження _ подальший розвиток концепції інформаційно-управлінських архітектур, їхнього моніторингу, побудова моделей та інструментальних засобів моніторингу, баз даних, з подальшим визначенням типових і переважаючих архітектур.

Для досягнення мети вирішуються наступні задачі:

створення реляційних і об'єктно-орієнтованих моделей ІУА, що ефективно представляють багатошаровість і різнорідний характер інформації про елементи архітектур;

розробка на основі цих моделей баз даних ІУА, що дозволяють визначати типові і переважаючі ІУА підприємств і організацій;

розробка методів представлення інформації про динаміку розвитку архітектур;

удосконалення механізмів та інструментів моніторингу ІУА з метою відображення багатошаровості архітектур, забезпечення однозначного трактування взаємозв'язку управлінської й інформаційної складової;

створення мови запитів до баз даних (БД) ІУА, що враховує специфіку розроблених моделей, орієнтованої на виявлення типових і переважаючих архітектур і тенденцій їхнього розвитку, розробка системи запитів до БД ІУА, що забезпечує ефективне управління діяльністю в області вибору й удосконалення архітектури.

Об'єктом дослідження є інформаційно-управлінські архітектури підприємств. Предмет дослідження - моделі, методи і механізми моніторингу та подальшого вибору типових і переважаючих архітектур .

Методи дослідження. Використаний метод декомпозиції і синтезу, віденський метод розробки для створення концептуального рівня моделей ІУА з динамічним визначенням типів. Методи об'єктно-орієнтованого аналізу застосовані для створення фізичного рівня моделей і об'єктно-орієнтованих баз даних, методи проектування реляційних баз даних - для створення реляційних БД ІУА. При створенні мови запитів використані методи розробки компіляторів, теорія формальних мов і граматик.

Наукова новизна роботи. Основні результати, які визначають наукову новизну та виносяться на захист:

Уперше:

завдяки формалізації понять інформаційно-управлінської архітектури, шару ІУА, а також визначення загальних принципів їх декомпозиції розроблена модель ІУА з динамічним визначенням типів, яка на відміну від існуючих моделей забезпечує представлення різнорідних і багатошарових архітектур, що створює основу для побудови баз даних, які становлять собою середовище моделювання, аналізу і наступного вибору переважаючих ІУА;

створені інструменти моніторингу:

бази даних, розроблені на основі об'єктно-орієнтованих систем керування базами даних Jasmine, Versant , а також реляційних СКБД, відмінністю яких є можливість динамічних корегувань моделей ІУА в процесі експлуатації, що дозволяє відслідковувати і прогнозувати розвиток архітектур підприємств, приймати своєчасні рішення з їх удосконалення;

мова запитів, що забезпечує підтримку прийняття рішень з оперативного та стратегічного управління ІУА й дозволяє за допомогою запропонованих синтаксичних конструкцій здійснювати аналіз атрибутів, які містять багатокомпонентні значення, а також оперувати модельним часом темпоральної бази даних (БД, що зберігає динаміку змін архітектур);

розроблена концепція шаблонів архітектур, за допомогою якої вирішується задача представлення в базах даних самих архітектур, а також їх елементів, яким властива структурна мінливість, реалізований механізм створення і наступного використання шаблонів;

запропонований метод визначення типових і переважаючих архітектур, заснований на послідовному пошуку схожих архітектурних рішень засобами розробленої мови запитів і на методі нечіткої багатокритеріальної оцінки альтернатив;

Дістали подальшого розвитку:

методи створення темпоральних баз даних, що дозволяють зберігати різночасні портрети архітектур і відслідковувати динаміку їхнього розвитку, засновані на використанні інтелектуальних вказівників, зокрема, вирішена задача інкапсуляції методів керування інтелектуальними вказівниками в базових класах моделі, виявлені і вирішені проблеми модифікації знімків ІУА, що не є фінальними;

Удосконалені:

механізми моніторингу та методи обстеження ІУА за рахунок упорядкування взаємозв'язку і більш повного відображення основних параметрів архітектур, які на відміну від існуючих методів забезпечують представлення багатошаровості архітектури, однозначне виділення взаємозв'язку інформаційного й управлінського компонентів та дозволяють враховувати особливості підприємств із процесно_орієнтованою системою управління.

Практичне значення отриманих результатів. Створені моделі, інструменти та програмне забезпечення (ПЗ) можуть бути використані для аналізу ІУА підприємств, вони дозволяють відслідковувати динаміку розвитку ІУА. База даних разом з розробленою мовою запитів можуть використовуватися як засоби підтримки прийняття рішень по управлінню архітектурами.

Використання створених баз даних державними органами статистики дозволяє збільшити інформативність даних про ІУА підприємств, спростити аналіз таких даних, що дозволяє виявляти переважаючі ІУА для підприємств різних класів і рекомендувати їх для більш широкого використання. БД можуть використовуватися консалтинговими фірмами для рішення задачі побудови ефективних архітектур.

Розроблена і впроваджена система моніторингу ІУА (ТОВ «Східні ресурси», акт впровадження від 21.11.2007), створені БД ІУА засновані на РСКБД FireBird і на ООСКБД Jasmine і Versant, розроблений інтерпретатор мов запитів до БД ІУА. За результатами моніторингу створена модель переважаючої ІУА для підприємств працюючих у сфері торгівлі, впроваджені рекомендації щодо вдосконалення системи управління підприємством, засновані на моделі (ТОВ «Єрмак», акт впровадження від 30.11.2007). Результати, отримані в ході виконання дисертаційної роботи, використовуються в навчальному процесі в Східноукраїнському національному університеті імені Володимира Даля в рамках курсу «Теорія систем» та її підрозділу «Теорія інформаційно-управлінських архітектур i її використання в управлінні підприємством» (акт впровадження від 25.02.2008).

Особистий внесок здобувача. Основні результати, що виносяться на захист, отримані автором самостійно.

Особистий внесок здобувача у спільні роботи наступний: у роботу [1] за списком опублікованих робіт _ здійснено наукове викладення роботи, сформульовані результати і зроблені висновки, [2] _ виконано вдосконалення методу обстеження ІУА підприємства, [3] - розроблений концептуальний рівень моделі ІУА з динамічним визначенням типів, [4] _ адаптована об'єктно-орієнтована модель ІУА для середовища Jasmine.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційної роботи представлені в доповідях і одержали схвалення на міжнародних і всеукраїнських науково-практичних конференціях “Університет і регіон” (СНУ ім. В. Даля, м. Луганськ, 2004); “Наука-2006. Наукова конференція професорсько-викладацького складу і наукових співробітників” (СНУ ім. В. Даля, м. Луганськ, 2006), “Інформаційні технології в наукових дослідженнях і навчальному процесі” (ЛНПУ ім. Т.Шевченка, Луганськ, 2005, 2006), “Сучасні тенденції розвитку інформаційних технологій в науці, освіті та економіці” (ЛНПУ ім. Т.Шевченка, м. Луганськ, 2008), “Інтелектуальні системи прийняття рішень та інформаційні технології” (Чернівецький національний університет, м. Чернівці, 2006), “Важке машинобудування, проблеми та перспективи розвитку”( Донбаська державна машинобудівна академія, м. Краматорськ, 2006), “Інформаційні технології і безпека в керуванні” (Лівадійське відділення Кримського факультету СНУ ім. В.Даля, м. Ялта, смт. Лівадія, 2006), “Комп'ютерне моделювання та інформаційні технології в науці, економіці і освіті” (Криворізький національний економічний університет ім. В. Гетьмана, Кривий Ріг, 2007), “Сучасні моделі і методи прогнозування соціально-економічних процесів” (Київський національний університет імені Тараса Шевченка, м. Київ, 2007), «Економіка 2007» (ТІ СНУ ім. В.Даля, Сєвєродонецьк, 2007), «Технологія 2007» (ТІ СНУ ім. В.Даля, Сєвєродонецьк, 2007).

Публікації. З теми дисертації опубліковано 17 робіт, у тому числі 9 статей у виданнях, що ввійшли в перелік ВАК України, і 8 статей у збірниках робіт наукових конференцій.

Структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків і додатків. Повний обсяг дисертації складає 233 сторінки, у тому числі: 41 ілюстрація; 6 таблиць, 3 додатка на 3 сторінках, список використаних літературних джерел з 142 найменувань на 12 сторінках. Обсяг основного тексту дисертації становить 216 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтований вибір теми дослідження, її актуальність, розкрита мета і задачі дослідження, наукова новизна і практичне значення отриманих результатів.

У першому розділі _ «Проблеми побудови ефективних інформаційно-управлінських архітектур» _ розглянуті сучасні методи побудови систем управління підприємством, у тому числі моніторинг інформаційно-управлінських архітектур, як найменш витратний метод. Моніторинг ІУА - це збір і аналіз даних про архітектури підприємств, виявлення типових і переважаючих архітектур для підприємств різних класів. Для організації моніторингу необхідне створення моделей і баз даних інформаційно-управлінських архітектур.

Обґрунтована доцільність побудови об'єктно-орієнтованих моделей і баз даних ІУА. Розглянуто підхід, запропонований раніше для проектування об'єктно_орієнтованих моделей, визначені його переваги і недоліки. При цьому підході у виді класів безпосередньо моделюються сутності предметної області. Основна перевага _ природність (простота) побудови об'єктно-орієнтованої моделі. Недоліками є можлива громіздкість отриманих моделей і їх погана розширюваність.

Мета розробки моделей ІУА - це реалізація на їх основі відповідних БД. На підставі існуючих об'єктно-орієнтованих моделей архітектур бази даних створені не були. Ці моделі здатні представляти ІУА, але мають наступні недоліки: слабку гнучкість, нездатність представляти динаміку змін архітектур і їх багатошаровість. Розглянуто існуючі реляційні моделі ІУА, їхні характерні риси. Відзначено недоліки, властиві цим моделям.

Доведено, що в області моніторингу ІУА існує ряд актуальних, невирішених задач. До них відносяться розробка процедур моніторингу, створення моделей інформаційно_управлінських архітектур і реалізація на їх основі БД (як реляційних так і об'єктно_орієнтованих), що задовольняють вимогам, які визначає метод моніторингу, створення мови запитів до БД ІУА, вирішення з її допомогою проблеми вибору типових і переважаючих архітектур.

Наведено аналіз методів, що можуть використовуватися для рішення зазначених задач. З'ясовано, що для побудови моделей ІУА може використовуватися віденський метод розробки, а також метод об'єктно-орієнтованого аналізу. Методи проектування реляційних баз даних повинні застосовуватися для створення реляційних БД ІУА. Методи розробки компіляторів, теорія формальних мов і граматик є основними при створенні мови запитів.

Другий розділ - «Моделювання інформаційно-управлінських архітектур» _ присвячений побудові моделей інформаційно-управлінських архітектур.

Розглянуті та вдосконалені об'єктно-орієнтовані моделі зі статичним визначенням типів. Підхід до побудови моделей зі статичним визначенням типів використовується наступний: на базі аналізу предметної області (підприємств, законодавства і т.д.) у реальному світі виділяються деякі сутності, між ними встановлюються зв'язки типу загальне-часткове. Ці сутності безпосередньо відображаються в моделі класами, зв'язки типу загальне_часткове- спадкуванням, а зв'язки включення - агрегацією. При аналізі предметної області були виділені наступні сутності: організація, юридична особа, підприємство, конкретне підприємство. Запропоновано набір класів, що описують деякі реальні підрозділи. Такі визначення об'єктів реального світу як «підприємство - це юридична особа», «супермаркет - це підприємство», «бухгалтерія - це підрозділ» легко відображаються в моделі за допомогою спадкування. Але, модель виходить громіздкою. Необхідність створення окремого класу для кожного підприємства приводить до непомірного розростання системи класів або до суттєвого обмеження типів підприємств, що можуть бути розглянуті.

Модель зі статичним визначенням типів слід використовувати за таких умов: усі підприємства містять обмежене коло різних підрозділів, підприємства, що розглядаються, подібні за своєю структурою, ІУА підприємств із часом змінюються незначно.

Якщо підприємство робить реорганізацію, в результаті чого утвориться новий підрозділ, для представлення якого в моделі немає відповідного класу, то модель уже не може бути адекватною. У таких випадках необхідне корегування моделі. Потрібно мати можливість робити такі модифікації без перекомпіляції. Для даної моделі це означає, що необхідний механізм динамічного створення типу під час виконання. Але відомо, що на етапі виконання не існує типу в загальноприйнятому змісті (як на етапі проектування). Отже, необхідні принципово нові моделі ІУА, що допускають динамічне корегування.

Модель з динамічним визначенням типів надає засоби для визначення сутностей предметної області і для роботи з їх екземплярами. Сутності предметної області описуються набором атрибутів. Ці описи можуть додаватися під час роботи програми. При використанні такого підходу користувач може самостійно створювати описи сутностей предметної області, які є логічними типами даних (типами логічного рівня). Розширювана множина логічних типів реалізується за допомогою фіксованого набору класів моделі.

База даних інформаційно_управлінських архітектур, заснована на моделі з динамічним визначенням типів, буде середовищем моделювання. Тому недостатньо представити систему класів, що підтримує створення описів сутностей і збереження їх екземплярів. Модель з динамічним визначенням типів розділена на три рівні: фізичний, концептуальний і зовнішній. Користувач БД повинен здійснювати побудову представлення архітектури підприємства, базуючись на концептуальному рівні моделі і на розроблених методах збору й обробки даних про архітектури. Представлення архітектури конкретного підприємства є зовнішнім або логічним рівнем моделі.

Опис концептуального рівня моделі починається з визначення інформаційно_управлінської архітектури. Інформаційно_управлінська архітектура _ єднання інформаційної й управлінської структури підприємства, сукупність елементів і зв'язків, що складають каркас системи управління.

Приклад зображення інформаційно_управлінської архітектури підприємства. Цей приклад ілюструє, які основні елементи підприємства включаються в це поняття, а також відображає факт, що ІУА - це єднання таких елементів. Поняття ІУА дозволяє представити опис ключових елементів підприємства в компактному, зручному для сприйняття виді. Цю особливість інформаційно_управлінської архітектури назвемо властивістю оглядності. Задоволення цієї властивості може бути різним, опис ІУА може бути деталізований у різному ступені.

Опис ІУА рівня 1 включає загальні характеристики підприємства, організаційно-штатну структуру із вказуванням функціональної сутності її окремих елементів, апаратні і програмні засоби, використовувані на підприємстві. Цей рівень є найменш деталізованим, він дозволяє одержати загальну картину стану ІУА.

ІУА рівня 2 включає рівень 1 і додаткову інформацію, таку як, структуру бізнес-процесів, інформацію про цілі застосування і задачі, що розв'язуються програмними системами. Функціональна сутність елементів описується більш докладно, ніж у випадку рівня 1. Вказуються інформаційні технології (ІТ), що використовуються для підтримки функцій, підпорядкування з окремих функцій, їх кількісні характеристики. Рівень 2 є найбільш важливим у концепції моніторингу ІУА, він забезпечує достатню деталізацію ключових архітектурних рішень. ІУА рівня 3 включає на додаток до інформації рівня 2 схему документообігу підприємства.

Фундаментальними властивостями ІУА є мінливість і багатошаровість. Властивість мінливості означає можливість постійних реорганізацій ІУА, змін її структури, появи нових типів елементів, зникнень старих і модифікацій існуючих. Багатошаровість _ це особливість архітектури, що полягає у можливості виділення підсистем за типами зв'язків між елементами або атрибутами таких елементів.

Модель ІУА з динамічним визначенням типів включає загальну характеристику підприємства, що містить найменування підприємства, форму власності тощо.

Архітектури моделюються у виді сукупності шарів. Кожний шар ІУА представляє окрему підсистему, що складається з елементів архітектури в цілому. Шари ІУА можна розділити на основні групи, що описують організаційну й управлінську структури, інформаційну систему, бізнес_процеси і документообіг підприємства. Шар ІУА є ієрархічно упорядкованим набором елементів. Формальний опис відповідних елементів моделі у нотації VDM (Vienna Development Method - Віденський метод розробки) виглядає наступним чином:



За кожним шаром закріплене семантичне навантаження, яке визначає ієрархічну упорядкованість у цьому шарі. Для кожного шару виділяється фіксований набір сутностей, з екземплярів яких він може складатися. Для шарів з однотипним семантичним навантаженням набір сутностей той самий. У моделі прийнято, що семантика зв'язків у шарі та припустимий набір сутностей визначають тип шару.

Кожен шар містить об'єкти визначених типів. У рамках розглянутої моделі тип задає структуру опису об'єктів, він визначає перелік атрибутів, значення яких характеризують об'єкт. Атрибути мають ім'я, тип і ознаку множинності. Ознака множинності визначає, чи може атрибут мати більш одного значення. Для типів допускається спадкування.

Агрегацію об'єктів не передбачено. Але моделювання зв'язків включення можна здійснювати за допомогою посилань. Об'єкт спочатку має бути доданий у деякий шар, а пізніше на нього можна встановлювати посилання.

Підтримувати взаємозв'язок між шарами вручну незручно. Потрібен механізм автоматичної підтримки таких взаємозв'язків. У якості такого механізму виступають обчислювані атрибути, значення яких система одержує з логічно пов'язаних з об'єктом частин інших шарів ІУА.

Структура опису елемента визначається його типом. Але концепція типу не забезпечує достатньої гнучкості, необхідної для моделювання архітектур. Навіть можливість введення нових типів у процесі роботи бази даних ІУА не вирішує проблеми структурної мінливості однотипних елементів архітектур. Потрібна розробка нових методів моделювання, що вирішують зазначену проблему. Таким методом, запропонованим у даному розділі, може бути моделювання архітектур з використанням шаблонів. Шаблон - це зразок архітектури, механізм генерування архітектур, що може бути використаний для відтворення архітектур конкретних підприємств. Тип зберігає зв'язок з відповідними елементами ІУА протягом усього часу свого існування. Шаблон такого зв'язку не має. Модифікація типу означає зміну вимог до всіх моделей інформаційно_управлінських архітектур, що містять об'єкти цього типу. Модифікація фрагмента, побудованого за шаблоном, означає лише розвиток конкретної архітектури. Зміни шаблона звичайно відбивають тенденції в побудові архітектур визначеного класу підприємств, але ніяк не позначаються на вже сконструйованих з його допомогою архітектурах.

База даних інформаційно-управлінських архітектур, що заснована на моделі з динамічним визначенням типів, зображується наступним чином:

Значення цього інваріанту полягає у наступному: дані бази знаходяться у коректному стані, якщо у коректному стані знаходяться дані кожного зрізу архітектури (інв_зріз) та дані об'єктів, що визначають логічну схему даних, також коректні (інв_схема_даних).

Дані про ІУА знаходяться у коректному стані, якщо для опису зрізу архітектури виконуються всі інваріанти, використані у визначенні інваріанту інв_зріз, а також дані кожного шару коректні (інв_шар).

Для об'єктів, що визначають логічну схему даних, повинні виконуватись інваріанти: інв_атр_тип_об, інв_тип_об_базов, інв_атриб_дов, інв_тип_об_посилання, інв_тип_об_и_дов, інв_тип_шару.

Далі у розділі представлені визначення всіх зазначених інваріантів. Наведемо деякі з них.

Для кожного шару ідентифікатор типу й ідентифікатор підприємства повинен бути коректним, тобто вони повинні міститися у відповідних множинах (ідентифікатор типу - у множині ключів відображення ІУАБД::типи_шарів, ідентифікатор підприємства - у множині ключів відображення ІУАБД::підприємства). Крім того підприємство, що визначається полем «підприємство», повинно містити зазначений шар хоча би в одному зі зрізів архітектур.



Елементи ІУА не можуть зустрічатися двічі в одному шарі.

Інформація шару ієрархічно упорядкована, цикли у графі шару є неприпустимими.

Ідентифікатори атрибутів є унікальними для всієї бази даних, а не лише в межах відповідного об'єкту, що описує тип елементу.

Кожний елемент ІУА, який присутній у зрізі (поле «елементи») повинен міститись щонайменше в одному з шарів зрізу.

У реферованому розділі описана об'єктно_орієнтована модель, що реалізує концептуальний рівень моделі ІУА з динамічним визначенням типів.

Третій розділ _ «Бази даних інформаційно-управлінських архітектур» _ присвячений створенню баз даних інформаційно-управлінських архітектур. Спочатку розглянуті реляційні технології баз даних, тому що вони є найбільш розвинутими і розповсюдженими. У розділі запропонована реляційна модель інформаційно_управлінських архітектур, що є фізичним рівнем моделі ІУА з динамічним визначенням типів (мал. 2). Також у розділі розглянута можливість застосування розглянутих моделей для представлення динаміки змін ІУА.

База даних інформаційно-управлінських архітектур повинна зберігати й обробляти велику кількість ієрархічної інформації. Проведене дослідження ефективності різних методів представлення ієрархічної інформації в задачах, характерних для БД ІУА. Розглянуті: метод збереження матриці суміжності, метод вкладених множин і метод матеріалізованого маршруту. В операціях витягу даних на системі тестових задач найкращу продуктивність показав метод вкладених множин, швидкість роботи методу матеріалізованого маршруту виявилася на 10-15% нижче. Але в задачах перепідпорядкування вузлів метод матеріалізованого маршруту продемонстрував значно кращу продуктивність. Завдяки використанню методу матеріалізованого маршруту вдалося покращити показники роботи з ієрархіями у базах даних ІУА на 15-55% в залежності від задачі.

Реалізація об'єктно-орієнтованих баз даних ІУА була здійснена з використанням ООСКБД Jasmine і Versant, що є представниками двох найбільш розповсюджених галузей розвитку ООСКБД. У Jasmine об'єктно-орієнтовану модель необхідно описувати двічі: мовою ODQL для СКБД і мовою, якою написана клієнтська програма. Для Versant оголошення класів клієнтської програми служать як визначення схеми бази даних.

На мал. 3 наведена діаграма класів моделі. Ця система класів є фізичним рівнем моделі ІУА з динамічним визначенням типів для СКБД Versant.

У роботі розглядаються проблеми представлення в БД динаміки розвитку ІУА. Стани архітектур (знімки, портрети ІУА в різні моменти часу), зазвичай відрізняються лише незначно. Для рішення таких задач призначений механізм управління конфігураціями (Configuration Management Framework), заснований на використанні спеціальних покажчиків - smart objects, назвемо їх інтелектуальними вказівниками. Вони містять таблицю конфігурацій, завдяки якій визначається, що за об'єкт буде отриманий при роз'іменуванні вказівника. Саме цей об'єкт описує стан елемента предметної області, актуальний для обраної конфігурації. Конфігурація - засіб ідентифікації бажаного стану бази даних із множини збережених. Досліджено можливі способи організації об'єктно-орієнтованої моделі ІУА при використанні механізму управління конфігураціями. Вдалося домогтися спрощення використання інтелектуальних покажчиків за рахунок інкапсуляції в базових класах методів роботи з таблицями конфігурацій. Виявлені проблеми, що виникають при використанні методу організації темпоральных баз даних, заснованого на інтелектуальних покажчиках. Зокрема виявлена неоднозначність поводження системи при зміні даних про архітектури, що не відносяться до фінальних знімків, запропоновані шляхи розв'язання цієї проблеми.

У четвертому розділі - «Організація моніторингу ІУА та його результати» _ розглянуті проблеми організації моніторингу, розроблена мова запитів до БД ІУА, наведені результати моніторингу.

Метод обстеження реалізований в анкеті «ІУА підприємства». У розділі запропоновані удосконалення даної анкети. У порівнянні з існуючими методами й анкетами скорочений обсяг операцій із заповнення анкети за рахунок автоматичного визначення ряду характеристик. Для явного виділення взаємозв'язку інформаційного й управлінського компонентів у новій анкеті вказується ІТ-підтримка кожної функції підрозділу або посадової особи. З метою одержання повної інформації про елементи ІУА в анкеті передбачений не тільки перелік, але і кількісні характеристики їхніх функцій. Інформація про посади і підрозділи тепер розділена по різних таблицях. Це дозволяє відокремити організаційну структуру підрозділів підприємства від лінійного підпорядкування посадових осіб. До анкети включена таблиця бізнес_процесів підприємства. Ця зміна пов'язана з необхідністю обстежувати підприємства з процесно_орієнтованою системою управління.

Розроблено спеціалізовану мову запитів до баз даних інформаційно_управлінських архітектур, орієнтовану на рішення задач витягу інформації, необхідної для підтримки прийняття рішень в області управління архітектурою. Особливості мови запитів до БД ІУА:

є об'єктною, тому що для моделювання ІУА використовуються об'єктний підхід;

дозволяє здійснювати пошук ІУА як по загальних характеристиках, так і по архітектурних рішеннях, що відбиваються у вигляді відповідної структури підсистем;

дозволяє оперувати логічними типами даних;

враховує специфіку моделей ІУА і задач вибірки інформації з баз даних, що виникають при аналізі архітектури;

забезпечує можливість роботи з модельним часом;

дозволяє використовувати серії, тобто областю пошуку може бути множина об'єктів, визначена попереднім запитом.

Запропонований метод вибору переважаючих архітектур. Вибір кращої архітектури можливий лише серед підприємств одного класу, тобто серед підприємств зі схожими напрямками діяльності, розмірами, формою власності тощо. Спочатку засобами мови запитів виділяється клас підприємств. Далі архітектури підприємств одного класу оцінюються за ключовими характеристиками бізнес_процесів. Сукупність характеристик бізнес-процесів може бути описана матрицею:

база данні архітектура інформація



Запропоновано вирішувати цю задачу оптимізації методом нечіткої багатокритеріальної оцінки альтернатив. Функції бажаності для бізнес-процесів:

Тут:

t i min - мінімальні витрати часу на виконання i-го бізнес_процесу;

t i max - максимальні витрати часу на виконання i-го бізнес_процесу;

f i min - мінімальні витрати фінансів на виконання i-го бізнес_процесу;

f i max - максимальні витрати фінансів на виконання i-го бізнес_процесу.

Архітектуру можна вважати переважаючою, якщо для неї виконується:

, ,  - це коефіцієнти, що визначають відносну важливість таких параметрів як витрати фінансів та часу, якість бізнес-процесу. Коефіцієнти можуть обчислюватись на основі матриці парних порівнянь бізнес-процесів ., aij = 0 означає перевагу покажчика aj над покажчиком ai, aij = 1 _ равноцінність, aij = 2 - перевагу ai над aj. Коефіцієнти обчислюються наступним чином:



При цьому та . Зрозуміло, що кількість бізнес-процесів не може зростати нескінченно, але при реальній кількості формалізованих бізнес_процесів (наприклад, n = 11) відмінність від складає не більше 10-15%. Особа, що приймає рішення, не може впливати на ранжировки бізнес-процесів, але може впливати на відносну важливість бізнес-процесів через параметр завдяки запропонованому методу обчислення коефіцієнтів важливості.

Мова запитів має спеціальну конструкцію rank, яка вирішує задачу багатокритеріальної оптимізації зазначеним чином.

Наведемо граматику мови:



У розділі розглянута динаміка розвитку переважаючої ІУА для підприємства працюючого у сфері торгівлі на прикладі супермаркету «Лелека» _ типового представника цього класу об'єктів. Портрети кращих архітектур для підприємств різних класів є найважливішим результатом моніторингу. На підприємстві успішно впроваджена автоматизована система управління, структура системи управління узгоджена з особливостями використовуваної АСУ і сприяє раціональному впровадженню нових технологій, ІУА підприємства забезпечує його ефективну роботу, тому ІУА супермаркету «Лелека» можна вважати переважаючою для підприємств торгівлі.



ВИСНОВКИ

У дисертації вирішена актуальна наукова задача створення методів, моделей та інструментальних засобів моніторингу ІУА соціально-економічних систем різних класів, а також проблема вибору переважаючих ІУА. У результаті дослідження отримані наступні результати:

Встановлено, що моніторинг інформаційно-управлінських архітектур є одним з найменш витратних методів підвищення ефективності систем управління підприємством. Показано, що метод моніторингу розроблений на рівні концепції, а саме моделі й інструменти моніторингу не дозволяють представляти дані про ІУА з необхідною деталізацією, не здатні відбивати багатошаровість і динаміку розвитку ІУА, мають обмежені можливості аналізу даних;

За рахунок формалізації понять інформаційно-управлінської архітектури і шару ІУА, а також визначення загальних принципів їх декомпозиції, розроблена модель ІУА з динамічним визначенням типів, яка на відміну від існуючих моделей забезпечує ефективне представлення різнорідних і багатошарових архітектур, що створило основу для побудови баз даних, які представляють собою середовище моделювання, аналізу і наступного вибору переважаючих ІУА;

Створені бази даних на основі об'єктно-орієнтованих систем керування базами даних Jasmine, Versant, а також реляційних СКБД, відмінністю яких є можливість динамічних корегувань моделей ІУА в процесі експлуатації, що дозволяє відслідковувати і прогнозувати розвиток архітектур підприємств, приймати своєчасні рішення з їх удосконалення;

Запропонована концепція шаблонів ІУА, за допомогою якої вирішена задача представлення в базах даних самих архітектур, а також їх елементів, яким властива структурна мінливість, реалізований механізм створення і використання шаблонів;

Розроблена мова запитів, що забезпечує підтримку прийняття рішень з оперативного і стратегічного управління ІУА, запропонований метод визначення типових і переважаючих архітектур, заснований на послідовному пошуку схожих архітектурних рішень засобами розробленої мови запитів і на методі нечіткої багатокритеріальної оцінки альтернатив;

Набули подальшого розвитку методи створення темпоральних баз даних, засновані на використанні інтелектуальних вказівників, зокрема, вирішена задача інкапсуляції методів керування інтелектуальними вказівниками в базових класах моделі, виявлені і вирішені проблеми модифікації знімків ІУА, що не є фінальними;

Удосконалений метод обстеження ІУА, що забезпечило можливість представлення багатошаровості архітектур, однозначного виділення взаємозв'язку інформаційного й управлінського компонентів, дозволило враховувати особливості підприємств з процесно-орієнтованою системою управління;

Практичне значення роботи підтверджується впровадженням моделей і інструментальних засобів моніторингу на підприємствах: ТОВ «Єрмак» (акт впровадження від 26.11.2007) і ТОВ «Східні ресурси» (акт впровадження від 11.12.2007), що дозволило поліпшити якість управлінських рішень в області удосконалення ІУА, підвищити ефективність діяльності. Результати дисертаційної роботи використовуються в навчальному процесі при вивченні дисципліни «Теорія систем» на кафедрі інформатики СНУ ім. В. Даля (акт впровадження від 25.02.2007).



СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Данич В.Н. Динамика развития информационно-управленческих архитектур предприятий торговли / В.Н. Данич, М.К. Демин, Н.В. Клепакова // Вестник ВНУ им. В. Даля. _ Луганск: Изд. ВНУ им. В. Даля, 2007. _№11 (117), ч.2. _ С. 300 - 307.

2. Данич В.Н. Инструменты и механизмы мониторинга информационно_управленческих архитектур предприятий / В.Н. Данич, М.К. Дёмин, С.М. Танченко // Вестник ВНУ им. В. Даля. _ Луганск: Изд. ВНУ, 2007. _ №5. _ С. 160-165.

3. Данич В.Н. Концептуальный уровень модели информационно_управленческих архитектур с динамическим определением типов / В.Н. Данич, М.К. Дёмин // Вестник ВНУ им. В. Даля. _ Луганск: Изд. ВНУ, 2007. _ №4. _ С. 30-42.

4. Данич В.Н. Объектно-ориентированная база данных информационно-управленческих архитектур в среде Jasmine / В.Н. Данич, М.К. Демин, Г.Е. Чернышев // Вестник ВНУ им. В. Даля. _ Луганск: Изд. ВНУ им. В. Даля, 2006. _ №2 (96). _ С. 42 - 47.

5. Дёмин М.К. Методы представления иерархической информации в реляционных базах данных информационно_управленческих архитектур / М.К. Демин // Радіоелектроніка. Інформатика. Управління. _ Запоріжжя: ЗНТУ, 2007. _ №1(17) - С. 56-62.

6. Дёмин М.К. Объектно-ориентированная база данных информационно-управленческих архитектур и ее реализация в среде Versant / М.К. Дёмин // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. _ Луганськ: Вид. СНУ ім. В.Даля, 2008. _ № 9(127), ч. 2. - С. 72-78.

7. Дёмин М.К. Реляционные модели и базы данных многослойных информационно-управленческих архитектур / М.К. Дёмин // Сборник научных трудов: Спецвыпуск: Информационные технологии в научных исследованиях и в учебном процессе (международ. научн.-практ. конф., Луганск-Алчевск, 21-24 ноября 2005 г.). -Алчевск: ДонГТУ, 2005 _ С. 38-50.

8. Наукові праці в інших виданнях:

9. Данич В.Н. Информационно-управленческие архитектуры предприятий машиностроительного комплекса / В.Н. Данич, М.К. Демин, О.Н. Шкибтан // Матеріали IV Міжнародної науково-технічної конференції «Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку», м. Краматорськ, 5-8 червня 2006 р. - Краматорськ: ДДМА, 2006. _ С. 25-26.

10. Данич В.Н. Использование концепции информационно_управленческой архитектуры при управлении высшим учебным заведением / В.Н. Данич, М.К. Дёмин // Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції «Сучасні тенденції розвитку інформаційних технологій в науці, освіті та економіці», Луганськ, 11-13 грудня 2006 р. - Луганськ: «Альма-матер», 2006. - С. 111-113.

11. Данич В.Н. Система запросов к базам данных информационно-управленческих архитектур / В.Н. Данич, М.К. Демин // Комп'ютерне моделювання та інформаційні технології в науці, економіці та освіті: зб. наук. праць / Відповід. ред. проф. В.М. Соловйов. _ Кривий Ріг, 2007. _ С. 57-59.

12. Данич В.Н. Система классов в задаче моделирования информационно-управленческих архитектур / В.Н. Данич, М.К. Демин, Г.Е. Чернышев // Праці Луганського відділення міжнародної академії інформатизації: Науковий журнал / Під ред. д.т.н В.О. Ульшина. - Луганськ: СНУ ім. В. Даля, 2005. _ №2 (11). - С. 39-46.

13. Демин М.К. Возможности объектно-ориентированных и реляционных СУБД для создания временных баз данных информационно-управленческих архитектур / М.К. Демин // Збірник тез доповідей 10-ї всеукраїнської науково_практичної конференції «Технологія 2007».- Сєвєродонецьк: ТІ СНУ ім. В.Даля, 2007. - Частина 4.- С. 31.

14. Демин М.К. Динамика развития информационно-управленческих архитектур предприятий торговли / М.К. Демин, Н.В. Клепакова // Збірник тез доповідей Першої регіональної науково_практичної конференції «Економіка 2007» (20 квітня 2007 р., Сєвєродонецьк). - Сєвєродонецьк: ТІ СНУ ім. В.Даля, 2007. _ Частина 1. - С. 120.

15. Дёмин М.К. Объектно-ориентированная база данных информационно-управленческих архитектур и ее реализация в среде VERSANT / М.К. Демин // Матеріали II Всеукраїнської науково-практичної конференції «Сучасні тенденції розвитку інформаційних технологій в науці, освіті та економіці», м. Луганськ, 8-10 квітня 2008 р. - Луганськ: «Альма-матер», 2008. - С. 28-30.

16. Демин М.К. Реляционные модели и базы данных многослойных информационно-управленческих архитектур / М.К. Демин // Інформаційні технології у наукових дослідженнях і навчальному процесі. Матеріали міжнародної науково-практичної конференції, 21-23 листопада 2005. - Луганськ, 2005. - С. 60-64.

17. Дёмин М.К. Язык запросов к базам данных информационно-управленческих архитектур / М.К. Демин // Праці Луганського відділення міжнародної академії інформатизації: Науковий журнал / Під ред. д.т.н В.О. Ульшина. - Луганськ: СНУ ім. В. Даля, 2008. _ № 1(16). _ С. 39-43.

18. Danich V. Methods of representation of the hierarchical information in relational databases of Information-Administrative Architectures. / V. Danich, M. Dyomin // Інтелектуальні системи прийняття рішень та інформаційні технології. Матеріали міжнародної науково-практичної конференції. - Чернівці: Рута, 2006. - С. 267-268.



АННОТАЦИЯ

Дёмин М. К. Модели и инструменты мониторинга информационно-управленческих архитектур. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 - информационные технологии. - Международный научно-учебный центр информационных технологий и систем НАН Украины и МОН Украины, Киев, 2009.

Диссертация посвящена разработке моделей информационно-управленческих архитектур (ИУА) и созданию инструментальных средств мониторинга ИУА.

Проанализированы различные методы построения эффективных систем управления, в том числе метод мониторинга ИУА. При построении системы управления по результатам мониторинга затраты могут быть существенно ниже, чем при использовании других методов. Поставлена задача создания моделей и инструментальных средств мониторинга, учитывающих особенности реальных архитектур (многослойность, изменчивость) и способных отражать динамику их развития.

Исследованы и усовершенствованы информационные модели ИУА со статическим определением типов. Показано, что такие модели можно использовать в случаях, когда все рассматриваемые предприятия сходны по своей структуре и их архитектуры с течением времени изменяются лишь незначительно. Для архитектур современных предприятий характерны разнообразие и изменчивость, что определило разработку нового класса моделей ИУА _ с динамическим определением типов и использованием шаблонов. Эта модель предоставляет средства для описания сущностей предметной области и для работы с их экземплярами. Выделены следующие уровни модели: концептуальный, физический и внешний. Концептуальный уровень определяет общую структуру моделей и характеризует их составные элементы. Физический уровень модели являет собой систему классов, способную представлять ИУА в соответствии с требованиями концептуального уровня. Внешним уровнем модели является представление ИУА конкретного предприятия.

Исследованы возможности создания баз данных (БД) на основе модели с динамическим определением типов. Разработан физический уровень модели для реляционных СУБД, исследованы методы представления динамики развития архитектур в реляционных базах данных. Осуществлено сравнительное тестирование производительности различных методов представления иерархической информации, в результате которого для БД ИУА был выбран метод хранения овеществленного маршрута.

Разработан физический уровень модели ИУА с динамическим определением типов для ООСУБД Jasmine и Versant. Рассмотрены методы создания темпоральных баз данных, основанные на использовании интеллектуальных указателей, и их применимость к БД ИУА. Усовершенствованы методы использования интеллектуальных указателей, позволяющие упростить создание БД на их основе за счет инкапсуляции основных операций работы интеллектуальными указателями в базовых классах модели. Выявлена проблема неоднозначного поведения системы при модификации снимков, которые не являются финальными, показаны пути ее решения.

Усовершенствован метод обследования ИУА, который позволяет однозначно выделять взаимосвязь информационной и управленческой компонент архитектуры и обследовать предприятия с процессно-ориентированной системой управления. Разработан язык запросов к базам данных ИУА - IAAQL. Он является объектным, учитывает особенности информационных моделей ИУА и задач извлечения информации, возникающих при управлении архитектурой. Предложены новые синтаксические конструкции, эффективные при работе с атрибутами-массивами, которые целесообразно использовать в объектных языках запросов общего назначения. IAAQL может применяться для диагностики состояния отдельных элементов ИУА, выявления типовых, предпочтительных архитектур и тенденций их развития. По результатам мониторинга определена предпочтительная ИУА для предприятия, работающего в сфере торговли.

Разработанные модели и инструменты позволяют повысить эффективность управления предприятием. Практическая ценность разработанных моделей и инструментов подтверждена актами внедрения.

Ключевые слова: информационно-управленческая архитектура, мониторинг, информационные модели, объектно-ориентированные модели, объектно-ориентированные базы данных, язык запросов.



АНОТАЦІЯ

Дьомін М.К. Моделі та інструменти моніторингу інформаційно-управлінських архітектур. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - інформаційні технології. - Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій та систем НАН України і МОН України, Київ, 2009.

Дисертація присвячена створенню моделей інформаційно-управлінських архітектур (ІУА) та інструментальних засобів моніторингу ІУА.

Створені нові інформаційні моделі ІУА, розроблена модель ІУА з динамічним визначенням типів, яка відображає такі суттєві особливості реальних архітектур як багатошаровість і змінність. Концептуальний рівень цієї моделі визначає загальну структуру моделей ІУА та характеризує їх складові частини. Фізичний рівень моделі ІУА з динамічним визначенням типів був розроблений для реляційних та об'єктно-орієнтованих СКБД (FireBird, Jasmine, Versant). Набули подальшого розвитку методи створення темпоральних баз даних, засновані на використанні інтелектуальних покажчиків. Удосконалено метод обстеження ІУА підприємства, що дозволяє однозначно виділяти взаємозв'язок інформаційної й управлінської компонент, та обстежувати підприємства з процесно-орієнтованою системою управління. Розроблена мова запитів до баз даних ІУА, яка може використовуватися для виявлення типових, переважаючих архітектур, тенденцій їх розвитку та для діагностики стану окремих елементів ІУА.

Розроблені моделі й інструменти можуть бути використані при управлінні архітектурою підприємства та для організації моніторингу, що дозволяє підвищити ефективність управління підприємством.

Ключові слова. Інформаційно-управлінська архітектура, моніторинг, інформаційні моделі, об'єктно-орієнтовані моделі, об'єктно-орієнтовані бази даних, мова запитів.



ABSTRACT

Dyomin M.К. Models and instrumental facilities of Information-Administrative Architectures monitoring. - Manuscript.

Ph.D. thesis of the candidate of technical sciences on 05.13.06 speciality- information technologies. - International Research and Training Center for Information Technologies and Systems of the National Academy of Sciences of Ukraine and Ministry of Education and Science of Ukraine, Kiev, 2009.

The dissertation is devoted to development of Information-Administrative Architectures (IAA) models and instrumental facilities of IAA monitoring.

New IAA information models are developed. IAA model with dynamic types definition is elaborated, it represent such essential qualities of real architectures as polylayerity and variability. Conceptual level of this model defines common models structure and characterizes its components. Physical level of IAA models with dynamic types definition was developed for relational and object-oriented DBMS (FireBird, Jasmine, Versant). Further inquiry of methods of temporal databases creation using smart pointers was performed. IAA inspection method is improved. Now it allow unambiguously pick out correlation between information and administrative components and inspect the enterprises with process-oriented administrative system. IAA database query language was developed. It can be used for IAA elements state diagnostic, for determination typical and preferable architectures and their evolution tendencies.

Models and instrumental facilities can be used during enterprise architecture administration and for monitoring organization. It allows to increase the efficiency of enterprise management.

Keywords: Information-Administrative Architecture, monitoring, information models, object-oriented models, object-oriented databases, query language.

Размещено на Allbest.ru

...