Автоматизация процесса управления знаниями на предприятии по разработке программного обеспечения для телекоммуникационной отрасли

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автоматизация процесса управления знаниями на предприятии по разработке программного обеспечения для телекоммуникационной отрасли

Телекоммуникационная отрасль переживает бурный период развития. Компании стремятся сохранить рентабельность в условиях возросшей конкуренции, более жестких требований заказчиков.

Знания, интеллектуальный капитал, интеллектуальная собственность рассматриваются как ценный ресурс, важный фактор приобретения конкурентных преимуществ. Эта общая тенденция приобретает особое значение для предприятий - разработчиков программного обеспечения (ПО) телекоммуникационной отрасли в связи с быстрой сменой технологий и стандартов связи, ростом объемов, источников информации и знаний. Предприятия, которые быстрее других получают и генерируют знания, обеспечивают их хранение и усвоение сотрудниками, внедряют их в ключевые бизнес-процессы, приобретают несомненные конкурентные преимущества. В связи с этим возникает необходимость в эффективном управлении знаниями и создании систем поддержки этого процесса на таких предприятиях.

Понятие «управление знаниями» появилось в середине 90-х годов прошлого столетия в крупных корпорациях, для которых проблемы обработки информации приобрели особую остроту и стали критическими. При этом стало очевидным, что основным узким местом является работа со знаниями (сохранение, поиск, тиражирование). Почти все предприятия обладают большими объемами формализованной и неформализованной информации, которая зачастую рассредоточена. Проблема заключается в том, чтобы организовать доступ к ней, придав форму, удобную для использования.

Сегодня темой большого количества теоретических и практических исследований является тема построения автоматизированных систем, которые реализуют весь комплекс функций работы со знаниями. Для эффективного управления знаниями на предприятиях создаются автоматизированные системы управления знаниями (СУЗ).

Большой вклад в разработку подходов, методов и моделей для построения СУЗ внесли российские и зарубежные ученые Э.В. Попов,
Т.А. Гаврилова, А.Ф. Тузовский, А.С. Клещев, Ю.А. Загорулько, Б.В. Добров, В.Ш. Рубашкин, Д.В. Ландэ, S. Staab, R. Maier, A. Gomez-Perez, T. Gruber,
D. Fensel, A. Abecker.

Несмотря на большой и растущий объем публикаций о СУЗ, их проблематика посвящена, в основном, разработке подходов, технологий, моделей и средств, реализующих отдельные функции и сервисы в операциях с информацией и знаниями узких предметных областей.

Анализ литературы по данной тематике показал, что на сегодняшний день не существует промышленной СУЗ, которая может быть внедрена на предприятии - разработчике ПО путем простой инсталляции готового решения, а также недостаточно исследований, посвященных структурам корпоративных СУЗ, которые можно было бы использовать для построения СУЗ на таком предприятии.

Таким образом, можно сделать вывод, что до настоящего времени проблема автоматизации процесса управления знаниями на предприятии - разработчике ПО для телекоммуникационной отрасли не решена, что определяет актуальность темы данной диссертационной работы.

Цель работы и задачи исследования. Цель диссертационной работы заключается в разработке концепции СУЗ предприятия - разработчика ПО для телекоммуникационной отрасли, комплекса моделей и средств, реализующих данную концепцию (на примере предприятия ЗАО «Петер-Сервис», г. Санкт-Петербург).

Для достижения цели поставлены следующие основные задачи:

1. Анализ основных подходов к созданию современных корпоративных СУЗ.

2. Анализ ресурсов знаний на предприятии - разработчике ПО для телекоммуникационной отрасли.

3. Разработка концепции и архитектуры СУЗ предприятия - разработчика ПО для телекоммуникационной отрасли.

4. Разработка комплекса моделей и алгоритмов для автоматизации процесса управления знаниями на предприятии - разработчике ПО для телекоммуникационной отрасли.

5. Разработка прототипа СУЗ предприятия - разработчика ПО для телекоммуникационной отрасли.

Методы исследования. В диссертационной работе использованы модели и методы инженерии знаний, системного анализа, теории алгоритмизации и программирования.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что впервые предложен подход к разработке СУЗ предприятия - разработчика ПО для телекоммуникационной отрасли на основе комплекса моделей знаний, описываемых в виде совокупности дополняющих друг друга онтологий инфокоммуникационной системы.

Разработаны математические модели онтологии документации на ПО, лингвистической онтологии и онтологии продукции.

Разработаны компоненты информационного и программно-алгоритмического обеспечения подсистем СУЗ предприятия - разработчика ПО для телекоммуникационной отрасли.

Обоснованность и достоверность. Обоснованность научных положений и результатов обусловлена корректным использованием апробированного в научной практике исследовательского и аналитического аппарата. Достоверность результатов проведенных исследований обеспечивается использованием современных методик обработки исходной информации. Подтверждается совпадением результатов исследования с экспериментальными данными.

Теоретическая значимость диссертационной работы заключается в том, что полученные результаты являются вкладом в теорию управления знаниями, а также в теорию автоматизированных систем управления в целом.

Практическая значимость. Полученные в диссертационной работе результаты позволяют:

· повысить эффективность процесса управления знаниями на предприятии - разработчике ПО для телекоммуникационной отрасли;

· повысить качество процесса поиска информации о разрабатываемой продукции;

· активизировать обмен знаниями между сотрудниками;

· уменьшить трудозатраты на разработку документации на ПО.

Реализация результатов работы и их внедрение. Предложенные подход, модели и алгоритмы были протестированы и внедрены при создании СУЗ на предприятиях ЗАО «Петер-Сервис» (г. Санкт-Петербург),ОАО «НИИПТ» (г. Санкт-Петербург), что подтверждается соответствующими актами.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Концепция и архитектура СУЗ предприятия - разработчика ПО для телекоммуникационной отрасли на основе онтологического подхода.

2. Комплекс моделей, реализующий предложенную концепцию и архитектуру СУЗ.

3. Информационное обеспечение подсистем СУЗ.

4. Программно-алгоритмическое обеспечение подсистем СУЗ.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях и семинарах:

1. XI Международной научно-практической конференции молодых ученых, студентов и аспирантов «Анализ и прогнозирование систем управления»
(г. Санкт-Петербург, 2010).

2. Международной научно-технической конференции «Системы и процессы управления и обработки информации» (г. Санкт-Петербург, 2010).

3. IV международном научном конгрессе «Нейробиотелеком 2010»
(г. Санкт-Петербург, 2010).

4. 6-й научно-практической конференции «Информационные технологии в профессиональном образовании, научной и библиотечно-информационной деятельности» (г. Санкт-Петербург, 2010).

5. 59-й, 60-й научной конференции студентов и аспирантов библиотечно-информационного факультета СПбГУКИ (г. Санкт-Петербург, 2010, 2011).

6. Семинаре молодых ученых с международным участием «Информационные технологии и вычислительные системы» (г. Улан-Удэ, 2011).

7. Международной заочной научной конференции «Актуальные вопросы технических наук» (г. Пермь, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, из них 2 работы опубликованы в рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень изданий, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России.

Во Введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цель, основные задачи исследования. Показана научная новизна, теоретическая и практическая значимость выполненной работы. Приведены основные положения, выносимые на защиту, структура диссертации.

В Первой главе рассмотрены понятия, связанные с процессом управления знаниями, проведен анализ процесса управления знаниями, основных подходов к созданию современных корпоративных СУЗ.

Анализ результатов исследований, выполненных отечественными и зарубежными авторами, показывает, что существуют два понимания термина «знания», которые определяют внешние границы, в рамках которых нужно рассматривать вопрос об управлении знаниями и системах поддержки этого процесса на предприятиях. Первая точка зрения, основанная на прагматических аспектах, представляет знания как информацию, полученную для решения практической задачи. Вторая точка зрения, основанная на содержательных аспектах и принятая в области искусственного интеллекта, полагает, что знания отличаются от данных, обрабатываемых в информационной системе, прежде всего своей структурой, представляя их в соответствии с определенной моделью знаний.

Управление знаниями (УЗ) рассматривается как систематический процесс накопления, поиска, использования и передачи знаний. Внедрение процесса УЗ на предприятии является важным фактором достижения стратегических целей, таких, как приобретение конкурентных преимуществ, уменьшение затрат, повышение качества продукции, способствование инновациям, увеличение удовлетворенности потребителей, более эффективного принятия решений и т.п.

Показано, что в большинстве случаев наиболее важными являются следующие пять основных видов деятельности, связанных со знаниями:

1. Выявление - деятельность по преобразованию индивидуальных знаний в знания предприятия (его сотрудников).

2. Создание - деятельность, результатом которой являются новые знания или новые конфигурации существующих знаний.

3. Организация знаний - деятельность по классификации и категоризации знаний для навигации, запоминания, поиска и сопровождения знаний.

4. Доступ - деятельность по передаче и распространению знаний между сотрудниками.

5. Использование - деятельность по применению знаний для принятия решений.

Эти виды деятельности со знаниями составляют единый процесс УЗ. Показано, что процесс УЗ тесно связан с бизнес- и технологическими процессами предприятия - разработчика ПО для телекоммуникационной отрасли.

Отмечается, что особые трудности представляет собой задача извлечения знаний, которая является предметом инженерии знаний (knowledge engineering) - совокупности процессов и методов, направленных на извлечение, структурирование и формализацию знаний.

Знания предприятия извлекаются из ресурсов знаний. Под ресурсами знаний предприятия понимаются скрытые знания сотрудников (групп) и разнообразные объекты знаний, содержащие явные знания (текстовые документы, медиа-файлы, базы данных и т.д.).

Проведен анализ ресурсов знаний на предприятии - разработчике ПО для телекоммуникационной отрасли. Показано, что основным ресурсом знаний предприятия - разработчика ПО является документация на ПО.

Проведен анализ технологического процесса разработки документации на ПО на исследуемом предприятии. Всю совокупность разрабатываемого на предприятии ПО можно рассматривать как основной компонент единой инфокоммуникационной системы, в которой информационные процессы и методы работы с информацией осуществляются с применением средств вычислительной техники и средств телекоммуникаций.

Показано, что в настоящее время существуют системы поддержки разработки документации на ПО, но не существует систем, которые поддерживают решение задач УЗ, находящимися в документации на ПО (например, структурирование знаний, поиск с учетом семантических свойств и связей).

УЗ выполняется с использованием как организационных, так и технологических средств. Технологической составляющей УЗ является СУЗ. Обоснована необходимость создания СУЗ на исследуемом предприятии.

Процесс УЗ в общем случае содержит этапы извлечения и обработки знаний, которые реализуются в СУЗ. При этом технологические составляющие этапа извлечения определяют, каким образом информация превращается в знания, а составляющие этапа обработки определяют то, как из знаний порождается новое знание, что находит отражение в двух различных типах СУЗ, автоматизирующих два этапа работы со знаниями. В первом случае в центре внимания оказывается этап извлечения знания, поддержка которого обеспечивается информационно-поисковой составляющей СУЗ. Этап обработки найденных знаний реализуется за рамками СУЗ в голове аналитика или принимающего решения человека. Во втором случае основное внимание направлено на этап обработки знаний, получения из него нового знания. В зависимости от формальной модели представления знаний, на этом этапе могут применяться различные математические методы. Результатом являются обобщения, выявление скрытых зависимостей, прогнозы. В этом случае за рамками СУЗ реализуется этап извлечения знаний, их формализации и размещения в базе знаний, логическая структура и фактическое наполнение которой зависят от особенностей предметной области.

Проведен анализ программных средств для СУЗ. Показано, что СУЗ не может быть внедрена на предприятии - разработчике ПО за счет простой инсталляции готового решения, но может быть построена на базе существующей технологической платформы. Обоснован выбор технологической платформы в виде программного продукта Microsoft SharePoint 2010.

Формализация и представление знаний осуществляется с использованием специальных моделей представления знаний. Приводятся классификация и основные типы моделей представления знаний, рассмотрены их достоинства и недостатки. Показано, что наиболее перспективной технологией разработки моделей знаний предприятия - разработчика ПО является онтологический инжиниринг.

В качестве рабочего определения понятия «онтология» в диссертационной работе используется следующее: «Онтология - модель представления знаний какой-либо предметной области в виде совокупности понятий этой предметной области и существующих между ними отношений».

Приводятся классификация онтологий, формальная модель онтологии, алгоритм онтологического инжиниринга, описание преимуществ онтологического инжиниринга в СУЗ.

Вторая глава диссертационной работы посвящена разработке СУЗ предприятия - разработчика ПО для телекоммуникационной отрасли.

Концепция разрабатываемой СУЗ состоит в комбинации двух типов СУЗ, основанных на прагматических и содержательных аспектах представления знаний, их извлечения и обработки.

Ключевым компонентом СУЗ является подсистема поиска, обеспечивающая оперативный отбор и доставку релевантной информации по запросам. Поиск информации производится не в хранилище документов, а в онтологии документации на ПО. Используется комбинация синтаксического и семантического поиска, т.е. поиск выполняется в экземплярах онтологии с учетом их семантических свойств и связей.

В рамках данной концепции вся документация на ПО модифицируется с точки зрения компонентной структуры, выявляются минимальные информационные единицы учёта - модули документации (МД). В качестве рабочего определения понятия «модуль документации» в диссертационной работе используется следующее: «Модуль документации - дискретный фрагмент текста документа в электронном формате, который может быть использован много раз».

Вместо разработки и поддержания в актуальном состоянии цельных документов документаторы создают или изменяют МД.

МД является неделимым с точки зрения хранения и использования фрагментом документации. МД оформляется как самостоятельный документ. Каждый вид МД представляет собой соответствующее понятие инфокоммуникационной системы, которое описывается в некотором документе на ПО. Каждый МД - это экземпляр понятия. В качестве примера МД можно привести описание настроечного параметра (рис. 1). Настроечный параметр - настройка (переключатель), включающая/выключающая некоторую функциональность или разрешающая/запрещающая что-либо и т.п. Описание настроечных параметров обычно создается в руководстве системного программиста на подсистему.

Рис. 1. Описание настроечного параметра

автоматизация телекоммуникационный корпоративный

Предложена следующая архитектура СУЗ, представленная на рис. 2. Основными компонентами СУЗ являются: онтология инфокоммуникационной системы (используется для описания информационных ресурсов с учетом семантики обрабатываемой информации); подсистема поиска (выполняет поиск информации по запросам, навигацию, рубрицирование и визуализацию экземпляров онтологии инфокоммуникационной системы, обеспечивает обмен знаниями между пользователями СУЗ при помощи механизмов комментирования и тегирования МД); подсистема компоновки документов (выполняет формирование требуемых цельных документов в определенных форматах); подсистема разграничения доступа (обеспечивает разграничение доступа к информационным ресурсам); подсистема целостности онтологии (обеспечивает целостность онтологии).

Рис. 2. Архитектура СУЗ

Технологической платформой СУЗ является продукт Microsoft SharePoint 2010. СУЗ реализуется в виде Web-портала, в пределах одного узла SharePoint.

Ядром СУЗ является онтология инфокоммуникационной системы. Онтология вместе с набором индивидуальных экземпляров образует базу знаний инфокоммуникационной системы. Показано, что онтология инфокоммуникационной системы должна состоять из совокупности дополняющих друг друга онтологий: онтологии документации на ПО (О_Д), лингвистической онтологии (О_Л) и онтологии продукции (О_П).

В онтологию документации на ПО выделены концепты, относящиеся к документации на ПО. В рамках разрабатываемой СУЗ предложена следующая модель концепта О_Д: С_Д= <A_Д, F_Д, L_Д>, где С_Д - концепт онтологии документации на ПО; A_Д - конечное множество атрибутов, описывающих свойства С_Д и отношения между концептами R_Д; F_Д - множество ограничений на значения атрибутов; L_Д - связанные с концептом МД. На рис. 3 представлен фрагмент онтологии документации на ПО для настроечного параметра.

Рис. 3. Фрагмент онтологии документации на ПО для настроечного параметра

Для каждого концепта выделяется подмножество ключевых атрибутов, служащих для однозначной идентификации экземпляров. Онтология документации на ПО реализована на основе библиотеки документов Microsoft SharePoint. Для каждого концепта (вида МД) онтологии документации на ПО создан тип контента (Content Type) со своим набором столбцов (атрибутов).

Понятия онтологии, предназначенные для поддержки решения задач информационного поиска, должны быть связаны со значениями терминов предметной области. Такого рода онтологию принято называть лингвистической (словарной) онтологией. В основе лингвистической онтологии предметной области лежит карта бизнес-процессов модели eTOM (enhanced Telecom Operations Map), разработанной международной некоммерческой организацией TeleManagement Forum.

Концепт лингвистической онтологии инфокоммуникационной системы С_Л рассматривается как пара - сигнатура (термин - функциональная возможность) из иерархии бизнес-процессов S и множество ключевых слов, синонимов и сокращений к сигнатуре W: С_Л= <S, W>. Иерархия в О_Л строится на основе отношения типа «класс-подкласс» («is-a»). Между лингвистической онтологией и онтологией документации на ПО устанавливается прямая связь при помощи концептуального отношения «управляет функциональностью» - отношение между МД и функциональной возможностью (рис. 4). Лингвистическая онтология реализована на основе набора терминов управляемых метаданных Microsoft SharePoint.

Рис. 4. Связь О_Л и О_Д

В онтологию продукции выделены концепты, относящиеся к программным продуктам (например, подсистема, продукт, группа продуктов и т.д.). В рамках разрабатываемой СУЗ предложена следующая модель концепта О_П: С_П= <A_П, F_П >, где С_П - концепт онтологии продукции; A_П - конечное множество атрибутов, описывающих свойства С_П и отношения между концептами R_П; F_Д - множество ограничений на значения атрибутов. Таксономия в О_П строится на основе отношения типа «часть-целое» (включения) (рис. 5).

Рис. 5. Таксономия в О_П

Между онтологией документации на ПО и онтологией продукции устанавливаются прямые связи при помощи концептуальных отношений «принадлежит подсистеме», «принадлежит продукту» и т.д. (рис. 6). Онтология продукции реализована на основе списков Microsoft SharePoint.

Рис. 6. Связь О_Д и О_П

В онтологии документации на ПО выделено около 100 концептов и 7 типов отношений, создано около 17000 экземпляров. Объем документации на ПО, переведенный на компонентную структуру, составляет примерно 30 %. Лингвистическая онтология включает один концепт - «Функциональная возможность», создано около 600 экземпляров. В онтологии продукции выделено 6 концептов, создано около 5000 экземпляров.

Для решения задачи поиска информации соединены два подхода: использование поисковой системы для обеспечения релевантной отработки формального запроса и интерфейса Web-каталога, позволяющего обеспечить пользователю понятный и удобный интерфейс. Система рубрик основана на иерархии лингвистической онтологии и онтологии продукции. Пертинентность информационного поиска достигается за счет спецификации не только определенной рубрики, в которой ищется информация, но и вида требуемой информации.

Предложен состав информационного и программно-алгоритмического обеспечения подсистем СУЗ. Пример формы подсистемы поиска представлен на рис.7.

Рис. 7. Пример формы подсистемы поиска

Пример формы вывода описания МД, его семантических свойств и связей представлен на рис.8. В данной форме пользователь также может добавить комментарий или тег к МД.

Информационное обеспечение реализовано в виде списков Microsoft SharePoint. В состав программно-алгоритмического обеспечения подсистем СУЗ входят алгоритмы и совокупность программных средств, реализованных при помощи языков JavaScript, XML, XSLT, XPath, библиотек jQuery и AJAX, Web-служб Microsoft SharePoint 2010.

Рис. 8. Пример формы вывода описания МД, его свойств и связей

Каждая глава диссертации сопровождается выводами, вытекающими из содержания рассматриваемых разделов.

В Заключении перечисляются основные результаты диссертационной работы, формулируются основные направления дальнейших исследований в данной области. В Приложениях приведены описания концептов онтологии документации на ПО и онтологии продукции, примеры реализации обращений к Web-службам Microsoft SharePoint 2010, а также различные материалы по разработке и экспериментальной проверке подсистем СУЗ.

По результатам выполненных исследований разработан подход к проектированию и созданию промышленной СУЗ предприятия - разработчика ПО для телекоммуникационной отрасли. Данный подход объединяет исследования в областях управления знаниями, интеграции информации, проектирования и разработки автоматизированных систем управления, анализа бизнес- и технологических процессов и вносит значительный вклад в развитие подхода с использованием онтологического моделирования для проектирования и разработки СУЗ предприятий. Внедрение разработанных в диссертационном исследовании моделей, алгоритмов и программных средств имеет существенное значение для решения задачи повышения эффективности и качества процесса управления знаниями на предприятии - разработчике ПО для телекоммуникационной отрасли.

Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Разработаны концепция и архитектура СУЗ предприятия - разработчика ПО для телекоммуникационной отрасли. Основными компонентами разрабатываемой СУЗ являются: онтология инфокоммуникационной системы, подсистема поиска, подсистема компоновки документов, подсистема разграничения доступа и подсистема целостности онтологии.

2. СУЗ реализуется в виде Web-портала. Для решения задачи поиска информации соединены два подхода: использование поисковой системы, обеспечивающей релевантную отработку формального запроса, и интерфейса Web-каталога, обеспечивающего пользователю понятный и удобный интерфейс.

3. Разработаны математические модели онтологий инфокоммуникационной системы: онтологии документации на ПО, лингвистической онтологии и онтологии продукции.

4. Разработана методика создания компонентной документации в виде модулей документации для наполнения онтологии документации на ПО, позволяющая выполнять поэтапный перевод документации на новую структуру. Онтология документации играет решающую роль в модели представления знаний инфокоммуникационной системы. Использование имеющихся знаний в онтологии документации позволяет автоматизировать выпуск комплектов документов без привлечения дополнительных программных средств.

5. Разработано информационное и программно-алгоритмическое обеспечение подсистем СУЗ. Информационное обеспечение реализовано в виде списков Microsoft SharePoint 2010. В состав программно-алгоритмического обеспечения подсистем СУЗ входят алгоритмы и совокупность реализующих их программных средств.

Литература

автоматизация телекоммуникационный корпоративный

1.Дмитриев П.И. Автоматизация процесса формирования комплектов технической документации на основе онтологического подхода // Информация и космос. 2011. № 1. С. 90-93.

2.Дмитриев П.И. Онтологическая модель системы управления знаниями инфокоммуникационной системы // Телекоммуникации. 2011. № 12. С. 8-13.

3.Дмитриев П.И. Основные возможности Microsoft SharePoint 2010 для построения корпоративной системы управления знаниями // Молодой ученый. 2011. №4. Т.1. С. 86-88.

4.Дмитриев П.И. Разработка системы управления знаниями инфокоммуникационной системы // Труды XI Международной научно-практической конференции молодых ученых, студентов и аспирантов «Анализ и прогнозирование систем управления» I ч. СПб.: СЗТУ, 2010. С. 135-140.

5.Дмитриев П.И. Основные ресурсы системы управления знаниями инфокоммуникационной системы // Труды Международной научно-технической конференции «Системы и процессы управления и обработки информации» I ч. СПб.: СЗТУ, 2010. С. 182-189.

6.Дмитриев П.И. Использование модели еТОМ в системе управления знаниями инфокоммуникационной системы // Сборник научных трудов IV международной научного конгресса «Нейробиотелеком 2010». СПб.: СПбГУТ, 2010. С. 55-59.

7.Дмитриев П.И. Система управления знаниями предприятия - разработчика программного обеспечения для телекоммуникационной отрасли // Актуальные вопросы технических наук: материалы международной заочной научной конференции. Пермь: Меркурий, 2011. С. 37-41.

8.Дмитриев П.И. Системы управления знаниями современных предприятий // Информационные технологии и вычислительные системы: материалы семинара молодых ученых с международным участием. Улан-Удэ: ВСГАКИ, 2011. С. 59-63.

Размещено на Allbest.ru