На правах рукописи

ЗАЗУЛИН Александр Владимирович

ОБЪЕКТНО-СЕМАНТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В УПРАВЛЯЮЩИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

Специальность 05.13.10 - Управление в социальных и экономических системах

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

ВОРОНЕЖ 2009

Работа выполнена в автономной некоммерческой образовательной организации высшего профессионального образования Воронежский институт высоких технологий

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Антимиров Владимир Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Скрыпников Алексей Васильевич

доктор технических наук, профессор

Лапшина Марина Леонидовна

Ведущая организация ФГУП Научно-исследовательский институт электронной техники (г. Воронеж)

Защита диссертации состоится л22 мая 2009г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д212.034.03 при Воронежской государственной лесотехнической академии (394613, г.Воронеж, ул. Тимирязева, 8), зал заседания ауд. 118.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежской государственной лесотехнической академии.

Автореферат разослан л20 апреля 2009г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Аникеев Е.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Широкое применение информационных систем в современном обществе требует соответствующего обеспечения. Эффективное проектирование, создание и внедрение таких систем невозможны без развитой технологии моделирования организационных процессов переработки информации и принятия решений и без комплексного подхода к развитию информационной системы как составной части управленческой системы.

Для успешного функционирования и развития предприятий в сложных рыночных условиях необходимо принимать эффективные и обоснованные управленческие решения в режиме реального времени. Используемые на большинстве предприятий традиционные иерархически-бюрократические формы управления основаны на функциональном подходе. Недостатками данных форм управления являются высокая степень инертности, отсутствие качественной информации у лиц, принимающих решения (ЛПР), узкая специализация работников и разделение труда, а, следовательно, большое количество правил и инструкций, что ведет к принятию необоснованных управленческих решений и, соответственно, к снижению экономических показателей деятельности предприятия.

Одним из ключевых вопросов является повышение качества управления. Над этой проблемой работали Г. Г. Вендров, Л. Д. Гительман, О. И. Ларичев, А. А. Емельянов, Г. Н. Калянов, Р. А. Фатхутдинов, А. В. Шеер и другие ученые. Наиболее эффективным способом повышения качества управления является переход к динамическим организационным системам управления. В настоящее время это научное направление нашло развитие в работах таких ученых, как Архипова Н. И., Бурков В. Н., Волкова В. Н., Денисов А. А., Костров А. В., Трахтенгерц Э. А., Швецов А. Н., и других. Однако проблема моделирования и проектирования системы управления предприятием, целью которой является обеспечение эффективного функционирования ЛПР в сетевой модели управления, оперативно реагирующей на возмущающие внешние и внутренние факторы, остается до конца не проработанной и является актуальной.

На данном этапе исследования в области объектно-ориентированных подходов к разработке управляющих информационных систем, довольно широко проводимые за рубежом, в нашей стране пока не получили должного распространения. Однако, как показывает зарубежный опыт, несмотря на сложность практического воплощения подобных подходов, их применение позволяет в полной мере использовать преимущества структурного анализа бизнес-процессов фирмы и информационной модели для практического формирования системы поддержки управленческих решений. Благодаря совместимости моделей, получаемых в рамках объектно-ориентированного анализа и дизайна сложных систем с современными средствами разработки, базирующимися, как правило, на объектно-ориентированной среде, данный подход является одним из наиболее перспективных с точки зрения использования средств автоматизации, и соответственно, снижения общих затрат на разработку. Кроме того, применение объектного подхода позволяет устранить "узкое место", существующее при разработке сложных систем - проблему выбора языка описания модели, позволяющего проводить независимое моделирование и проектирование нескольким группам разработчиков для принятий рациональных решений управления.

Поэтому в рамках данной работы поставлена задача разработки инструментальных средств объектно-семантического моделирования систем принятия решений и повышения эффективности их работы.

Диссертационная работа выполнена на кафедре информационных систем и технологий Воронежского института высоких технологий в соответствии с научным направлением - Моделирование информационных технологий; разработка и совершенствование методов и моделей управления, планирования и проектирования технических, технологических, экономических и социальных процессов и производств.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего диссертационного исследования является разработка методик, моделей и алгоритмов для создания специального математического и программного обеспечения объектно-семантического моделирования систем принятия управленческих решений на предприятиях электронной промышленности.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

- провести анализ состояния ЭП, роли информационных технологий (ИТ) в решении задач автоматизации управления промышленным предприятием в условиях неустойчивого экономического окружения.

- обосновать эффективность объектно-семантического подхода к моделированию систем управленческих решений на предприятиях ЭП;

- предложить методику построения инструментальных средств анализа принимаемых решений с использованием объектно-семантического подхода;

- провести разработку модели для объектно-семантического анализа, позволяющей более точно описать структуру системы управленческих решений предприятия;

- разработать алгоритмы семантического расширения иерархических и сетенвых моделей поддержки принятия решений;

- реализовать специализированное математическое и программное обеспечение для построения и анализа семантических моделей систем управленческих решений на предприятиях ЭП;

- выработать методические рекомендации по использованию программного комплекса при анализе систем управленческих решений на предприятиях электронной промышленности.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались основные положения теории принятия решений, анализа и синтеза вычислительных систем, методах модульного, структурного и объектно-ориентированного программирования, объектного и семантического моделирования, объектно-ориентированного анализа.

Научная новизна. В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной:

- методика применения объектно-ориентированного подхода к моделированию управляющих систем предприятий ЭП, обеспечивающая инвариантность описания структуры управляющих систем за счет формализации процедур функционирования объектов;

- объектно-ориентированная модель управляющей системы предприятия, отличающаяся описанием объектной иерархии классов и модели информационной базы на концептуальном и логическом уровне;

- алгоритмы семантического расширения иерархических и сетенвых моделей поддержки принятия решений, использующие двухуровневое представление базы знаний, опинсывающей предметную область, и отличающиеся использованием шаблонов связей между элементами модели и кластерами альтернатив, являющимися компонентами семантического описания;

- структура программного комплекса построения решающих моделей, позволяющая осуществлять проверку и корректировку принятия решений на основе объектно-семантического описания предметной области.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Основным практическим результатом работы является разработка инструментальных средств анализа систем управленческих решений, применение которого при рассмотрении задач многокритериального выбора в условиях взаимной зависимости критериев и наличия качественных оценок позволяет снизить трудоемкость анализа и повысить научно-техническую обоснованность принимаемых решений.

Предложенные и разработанные методы и модели являются основой для развития алгоритмического обеспечения компьютерных систем, ориентированных на интеллектуализацию современных управляющих информационных систем промышленного предприятия. Разработано программно-алгоритмическое обеспечение объектно-семантического моделирования систем принятия решений.

Научные и практические результаты работы внедрены в деятельность административного аппарата ЗАО ВЗПП-Микрон и учебный процесс кафедры информационных систем и технологий Воронежского института высоких технологий для студентов специальности 230201 Информационные системы и технологии для проведения курсового и дипломного проектирования по специальным дисциплинам.

Основные положения, выносимые на защиту.

- методика применения объектно-ориентированного подхода к моделированию управляющих систем предприятий ЭП;

- объектно-ориентированная модель анализа управляющей системы предприятия ЭП;

- алгоритмы семантического расширения иерархических и сетенвых моделей поддержки принятия решений;

- структура программного комплекса построения решающих моделей, позволяющая осуществлять проверку и корректировку принятия решений на основе объектно-семантического описания предметной области.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: Всероссийской конференции Интеллектуальные информационные системы (Воронеж, 2007), Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах (Воронеж, 2007), Всероссийской научно-технической конференции Высокие технологии в технике, медицине, экономике и образовании (Воронеж, 2006), Информационные технологии (Воронеж, 2005, 2007), IV-й Всероссийской научно-технической конференции Теория конфликта и ее приложения (Воронеж, 2006), XIX Международной конференции Применение новых технологий в образовании (Троицк, 2008), отчетной конференции ППС ВИВТ (Воронеж, 2005).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 15 печатных работах, в том числе по перечню изданий, определенных ВАК общим объемом 38 страниц (лично автором выполнено 32 страницы).

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: структура объектно-семантической модели [2, 4, 5], описание сетевой структуры [3], алгоритм построения обобщенной имитационно-семантической модели [6], применение адаптивного подхода к построению имитационных систем [10], структуры данных для построения управляющих информационных систем [11, 15], алгоритмы управления планированием [13, 14], архитектура управляющей информационной системы для предметной области[12].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, изложенных на 152 страницах машинописного текста, списка литературы (142 наименования), приложения, содержит 22 рисунка, 9 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, определены цели и задачи работы, методы решения сформулированных задач, отмечены основные результаты исследования, выносимые на защиту, определена их научная новизна и практическая значимость, приведены сведения об апробации и внедрении результатов работы.

В первой главе проведен анализ состояния ЭП, роли ИТ в решении задач автоматизации управления промышленным предприятием в условиях неустойчивого экономического окружения, и рассматривается применение объектного подхода в области систем поддержки принятия решений.

Анализ состояния современного уровня развития экономики РФ и, особенно, промышленных предприятий, свидетельствует о том, что экономические реформы, направленные на функционирование рыночных условий хозяйствования, до сих пор не достигли ожидаемых результатов. Рыночные отношения требуют пересмотра сформировавшихся схем управления, использования новых методов организации и функционирования системы управления предприятием. Проблема организации эффективной системы оперативного управления в условиях функционирования рыночных отношений является одной из актуальных задач управления предприятием. Это обуславливается и тем, что изменчивость конъюнктуры растущего спроса требует мобильности системы оперативного управления производством в принятии решений для осуществления договорных обязательств с наименьшими затратами соответственно к спросу потребителей.

Значительный объем информации при моделировании и управлении различными процессами на современных предприятиях, невозможность в большинстве случаев постановки активного эксперимента, требуют применения имитационных методов моделирования и разработки интеллектуальных систем поддержки принятия решения.

Для разработки таких систем необходимо определить структурную модель базы знаний, учитывающую необходимость точного моделирования различных сущностей. Возможным вариантом реализации указанной модели есть программная реализация моделируемых сущностей в виде объектной базы знаний.