Графоаналитический метод оценки структуры информационной системы предприятия тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Графоаналитический метод оценки структуры информационной системы предприятия"

На правах рукописи

СТЕЛЬМАШОНОК ВИТАЛИЙ ЛЕОНИДОВИЧ

ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОЦЕНКИ СТРУКТУРЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПРЕДПРИЯТИЯ

Специальность 08 00 13 — Математические и инструментальные методы

экономики

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Санкт-Петербург 2007

003160098

Работа выполнена на кафедре информационных систем в экономике ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет»

Научный руководитель доктор экономических наук, профессор

Соколов Роман Владимирович

Официальные оппоненты доктор экономических наук, профессор

Соколов Валентин Николаевич

кандидат экономических наук, доцент Павловец Вадим Викторович

Ведущая организация ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский

государственный университет информационных технологий, механики и оптики»

Защита состоится «25 » октября 2007 года в /3 часов на заседании совета Д 212.219 05 по защите докторских и кандидатских диссертаций при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет» по адресу 191002, Санкт-Петербург, у л Марата, 27, ауд 324

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет» по адресу 196084, Санкт-Петербург, Московский пр, д 103 а

Автореферат разослан 25 сентября 2007 года

Ученый секретарь

кандидат экономических наук,

профессор

В М Корабельников

I. Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования. Информационные системы (ИС) предприятий относятся к классу сложных систем, поэтому для их оценки и совершенствования целесообразно использование методов формализованного описания (моделирования) и анализа структур как объектов, неразрывно связанных со своими носителями - сложными системами Одним из таких методов является метод графоаналитического моделирования, который позволяет достаточно полно описать внутреннее строение и организацию системы и пригоден для формализации любого типа структур Научную основу данного метода составляют общая топология и теория графов, которые имеют хорошо разработанный математический аппарат

В работе принято, что структура системы - это совокупность элементов и связей между ними Формирование адекватной структуры создаваемой информационной системы должно базироваться на системном походе и обеспечиваться соответствующими математическими и инструментальными средствами, позволяющими с единых методологических позиций проводить объективный анализ и оценку структуры, вырабатывагь предложения по ее улучшению, обосновывать пути повышения ее качества В основе такого обеспечения должна лежать взаимосвязанная совокупность моделей, реализующих эффективные методы формализации, оценки и выбора структуры сложных систем

Описание структуры информационной системы предприятия осуществляется на начальных этапах создания системы и является исходным для всех последующих этапов Поэтому от качества работ на начальном этапе в определяющей степени зависит успех всего проекта На практике обнаружение и локализация ошибок в структуре ИС осуществляется, как правило, во время их функционирования в реальных экономических условиях, что может привести к нежелательным последствиям

Количественные характеристики структур информационных систем предприятий показаны в табл 1.

Таблица 1

Количественные характеристики структур информационных систем _ предприятий __

Группа ИС СУБД Количество элементов Количество связей Количество пользователей

Малые Access, Paradox и др До 1000 До 3000 До 50

Средние SQL - сервер и ДР До 5000 До 8000 До 500

Крупные DB2, ORACLE и др До 10000 До 20000 Свыше 500

Из табл 1 следует, что задачи анализа структур информационных систем предприятий характеризуются большой размерностью и для их решения требуется специальный математический аппарат и инструментарий

Таким образом, разработка графоаналитического метода оценки и выбора структуры информационной системы представляется весьма важной и актуальной задачей

Цель исследования заключается в разработке графоаналитического метода и поддерживающих его комплекса экономико-математических моделей и инструментального средства, обеспечивающих формирование экономически обоснованной структуры информационной системы предприятия.

В соответствии с целью исследования, в работе поставлены и решены следующие задачи

- проведен анализ существующих методов формализации оценки и выбора структуры информационной системы предприятия,

- обоснованы принципы формализации структуры информационной системы,

- построена общая схема проведения оценки и выбора структуры информационной системы,

- сформирована система показателей оценки качества структуры информационной системы,

- разработан комплекс графоаналитических моделей оценки качества структуры информационной системы,

- предложен алгоритм выбора структуры информационной системы на основе обобщенного показателя качества,

- разработано инструментальное средство оценки структуры информационной системы,

- разработаны практические рекомендации по использованию графоаналитического метода и инструментального средства для решения задач оценки и выбора структуры информационной системы

Объектом исследования являются информационные системы предприятия, а предметом - методы, модели и алгоритмы анализа, оценки и выбора структуры информационной системы предприятия

В результате проведенного исследования были разработаны научные положения, предложены оригинальные модели и сформулированы методические рекомендации, в совокупности составляющие его научную новизну

- сформулирован и обоснован подход к оценке структуры информационной системы предприятия на основе графоаналитического метода,

- предложена система показателей оценки качества структуры информационной системы, основанная на иерархии ее топологических свойств и раскрывающая внутренние взаимосвязи и организацию ее элементов,

- построена графоаналитическая модель оценки степени организации структуры информационной системы предприятия на основе метода главных компонент, учитывающая такие показатели топологических свойств графов, как связность, компактность, однородность вершин и ребер, ацикличность и централизацию,

- построена графоаналитическая модель оценки степени взаимодействия в структуре информационной системы предприятия, учитывающая такие показатели топологических свойств графов, как турнирность, разряжен-ность, достижимость, упорядоченность, контурность и влиятельность с применением метода главных компонент,

- предложен алгоритм выбора экономически выгодного варианта структуры информационной системы предприятия на основе обобщенного показателя качества,

- разработано инструментальное средство оценки и выбора структуры информационной системы предприятия на основе графоаналитического метода.

Практическая значимость результатов исследования состоит в возможности использования всего комплекса моделей и алгоритмов, основанных на графоаналитическом методе и инструментальном средстве для анализа, оценки и выбора структуры информационной системы с целью повышения экономической эффективности структуры информационной системы предприятия

Апробация результатов исследования. Результаты работы реализованы в ОАО «Опытный котлотурбинный завод» и ООО «Производственно-коммерческая фирма Мнев и К0»

Материалы и результаты исследования были включены в доклады, сделанные автором на научных конференциях и семинарах

Публикации. По теме исследования опубликовано 8 научных работ общим объемом 6,95 п л

Объем и структура исследования Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и двух приложений

Во введении обоснована актуальность выбранной темы исследования, определены цель и задачи, его предмет и объект, методическая и информационная база, научная новизна и практическая значимость

В первой главе, на основе анализа современных технологий создания информационных систем приведена сравнительная характеристика методов анализа структуры информационной системы, сформулирована научная задача и метод ее решения

Во второй главе разработана общая схема и принципы проведения оценки и оптимизации структуры информационных систем, разработана система показателей и математические модели оценки качества структуры информационной системы, построен математический алгоритм выбора струк-

туры информационной системы на основе комплексных показателей качества

В третьей главе разработано инструментальное средство оценки и выбора структуры информационной системы, а также приведены рекомендации по его применению

В заключении приведены основные выводы по результатам исследования, даны практические рекомендации и перспективы по использованию результатов графоаналитического моделирования

II. Основное содержание работы

Сформулирован и обоснован подход к оценке структуры информационной системы предприятия на основе графоаналитического метода

Современные технологии проектирования информационных систем предприятий предполагают использование CASE - средств для построения моделей «как есть (as is)» и дальнейший переход к модели «как должно быть (to be)» В качестве методической поддержки этого перехода может быть предложен графоаналитический метод, позволяющий дать объективные количественные характеристики рассматриваемых вариантов структуры информационной системы предприятия

Присутствующие в CASE -диаграммах информационных систем предприятий источники и приемники информации, хранилища данных и процессы обработки могут быть представлены вершинами графов, а потоки информации - дугами

Обобщенная схема оценки структуры информационной системы имеет вид, показанный на рис.1.

Формализованное описание структуры информационной системы в целом позволяет получить из исходной модели различные топологические модели функционально-морфологическую, морфологическо-функциональную, морфологическо-информационную и т д, которые отличаются физической сущностью как элементов модели, так и объединяющих их взаимосвязей С учетом этого, исходную модель целесообразно рассматривать как гипермодель системы, которая охватывает все анализируемые стороны информационной системы предприятия

Предложена система показателей оценки качества структуры информационной системы предприятия

Каждая топологическая модель характеризует конкретную сторону организации информационной системы, что дает возможность векторно оценивать всю систему. Получение же обобщенного результата предполагает формирование некоторой комплексной оценки, основой которой могут являться взвешенные оценки степеней организации и взаимодействия по всем частным показателям При этом сами степени организации и взаимодействия

следует рассматривать как интегральные показатели, построенные на соответствующих системах показателей топологических свойств структуры системы (рис 2, 3)

ЭТАП ФОРМАЛИЗАЦИИ

ЭТАП ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Рис

1

Обобщенная схема оценки структуры информационной системы.

Структура любой информационной системы может быть формализована графом, построенным в соответствии с принципами метризуемости топологического пространства и изоморфичности графов, позволяющими проводить формальный, но достаточно объективный анализ внутреннего устройства системы

Рис 2 Иерархия топологических свойств структуры, представленных

графами

Рис 3 Иерархия топологических свойств структуры, представленных

орграфами

Пос! роена графоаналитическая модель оценки степени организации структуры информационной системы предприятия

Основная идея, которая заложена в систему показателей топологических свойств - изоморфизм графов, формализующих одну и ту же структуру Поэтому все показатели топологических свойств рассматриваются как инварианты графов, расчетные зависимости для которых приведены в табл 2

Таблица 2

Основные топологические показатели оценки качества организации структуры информационной системы

Показатель Расчетная зависимость

Относительная связность £ 1) Q _ '=1 J-1 (1-1)2

Избыточность ±±а„ -2(Л-1) * <„-!)(„-2) '

Однородность элементов " - п Г И 1=1 ML"J

Однородность связей кс: =~i(»,P)2 4 т ы

Относительная компактность 2п(п-1) п п и™

Ацикличность . , n(n-X)-2m и1"1 =- Y m(n~2)

Неравномерность распределения связей f2 - 2 1 fv- 2 4m2 s e1 ,<г«=-1л-- шах И 2 , ,.2 3/П2 n \

Степень централизации g (n-l)(2zmm-n) z (n-l) 'z~»=max{ в Ф. J'1

В табл 2 приняты обозначения п - число элементов (вершин) графа структуры, т - число связей (ребер) в графе структуры, ач- элемент матрицы смежности графа структуры, р - действительная степень вершины графа структуры, с1у - минимальная длина цепи между двумя вершинами графа структуры

При построении модели используется метод главных компонент для выделения признаков, имеющих набольшее влияние на результат Влияние отдельных компонент на результат характеризуется величиной коэффициентов, стоящих перед частными показателями степени организации структуры

На основе частных показателей качества структуры (табл 2) и метода главных компонент предложена модель оценки степени организации структуры

Ф„ = 0Д92С+0,127(1 -с2) + 0,1927? + 0,125<2ОЮ1 + 0,017^ +0,009К? +

+ 0,164(1 - (/">)+■0,173(1-3) ^

Как следует из (1), наибольший вес в предлагаемой модели принадлежит параметру С, т.е. показателю относительной связности Применительно к структуре информационной системы предприятия это означает, что при организации связей между сущностями (источники информации и получатели информации, узлы обработки и хранилища данных) следует по возможности избегать промежуточных связей

Сумма весовых коэффициентов равна 1, а значения частных показателей изменяются в соответствии с количественной шкалой в диапазоне от 0 до 1

Построена графоаналитическая модель оценки степени взаимодействия в структуре информационной системы предприятия

Основные топологические показатели оценки качества взаимодействия в структуре информационной системы представлены в табл 3

Таблица 3

Основные топологические показатели оценки качества взаимодействия в структуре информационной системы

Показатель

Расчетная зависимость

Турнирность

Т =

(я-1)2

Разряженность

п2~л-ЕЕ«„ (п2 - я +1)

1-1 .Н

.-17=1

Достижимость

ь; =

1, при =в-1,

м

п-1

при ¿<7, >л-1,

1Я 7=1

м

^Ц-.при <„-!

л-1 м

1-е

И . ' 1 ' '

».-I

и-1

Окончание таблицы 3

Показатель Расчетная зависимость

Степенная упорядоченность ^тахкл. <Р,> .¿4 Р,=— / л

Контурность г » " (а{1Л '¡тх '-и-1\ ' / 'них = С + СГ' +

Влиятельность " =—¿м,. Щ=— ,«=йя Я ... Р,

В табл 3 приняты обозначения п - число элементов (вершин) орграфа структуры, т - число связей (дуг) в орграфе структуры,

а,] - элемент матрицы смежности орграфа структуры, р - действительная степень вершины орграфа структуры, ¿ч- минимальная длина цепи между двумя вершинами орграфа структуры

На основе частных показателей качества структуры (табл 3) и метода главных компонент предложена модель оценки степени взаимодействия в структуре

Ф„ =0,337Г+0,302(1-я) + 0>284Я+0)001К + 0,077/ + 0,0007и (2)

Как следует из (2), наибольший вес в предлагаемой модели принадлежит параметру Т, т е. показателю турнирности Применительно к структуре информационной системы предприятия это означает, что в лучшей структуре все узлы обработки и хранилища данных, источники и получатели информации должны быть взаимодостижимы при исключении промежуточных связей в соответствии с процессами обработки информации в интересах управления предприятием

Сумма весовых коэффициентов равна 1, а значения частных показателей изменяются в соответствии с количественной шкалой в диапазоне от О до 1

Предложен алгоритм выбора структуры информационной системы

Полученные комплексные показатели оценки степени организации и степени взаимодействия послужили основой построения математического алгоритма выбора структуры

Выбор структуры создаваемой (модернизируемой) информационной системы предполагает выбор экономически эффективного варианта из имеющегося множества При проведении сравнительного анализа ряда вариантов требуется оценить их совершенство по совокупности комплексных показателей, рассчитанных для каждой структуры (Ф0 и Фв).

Разработанный алгоритм оценки и выбора структуры информационной

системы схематично может быть изображен в виде, показанном на рис 4

Рис 4 Алгоритм оценки и выбора структуры информационной системы

Обобщенный показатель качества может быть рассчитан по формуле

(3):

б = (1 -а)Ф0+аФв (3)

Коэффициенты а и (1-а) показывают соответственно интенсивность прямых и обратных связей между структурными единицами информационной системы.

Применительно к структуре информационной системе предприятия коэффициент а - это усредненная величина, которая рассчитывается на статистике затрат, связанных с передачей информации в прямом и обратном направлении между элементами структуры информационной системы

В расчетах было принято, что а = 0,8

Следует заметить, что графоаналитический метод оценки и выбора структуры информационной системы не дает количественной экономической оценки эффективности системы, а лишь на качественном уровне позволяет выбрать вариант структуры системы, количественные значения экономической эффективности которой следует рассчитывать известными методами

Разработано инструментальное средство оценки и выбора структуры информационной системы

Анализ задач оценки качества структуры и их выбора позволил выявить ряд функциональных требований к инструментальному программному средству, которое должно обеспечивать

- ввод необходимой информации, как в ручном режиме, так и из специально подготовленных файлов, распознаваемых средством,

- расчет частных показателей качества структуры с заданной точностью,

- расчет комплексных показателей качества структуры с заданной точностью;

- расчет обобщенного показателя качества каждого варианта с заданной точностью,

- выбор эффективного варианта структуры из имеющегося множества,

- наличие встроенного генератора отчетов для публикации результатов

На основе использования технологии Rational Unified Process (RUP) спроектировано и реализовано инструментальное программное средство «Топология», общий вид которого и результаты решения контрольного примера показаны на рис 5

Ввод данных об анализируемой структуре осуществляется либо в интерактивном режиме, либо из соответствующего файла данных. Результаты вычислений отображаются в диалоговом окне, а также сохраняются в выходном файле Результаты расчетов могут быть представлены графически, а также может быть решена задача идентификации структуры.

В качестве примера оценки и выбора структуры информационной системы рассматривается фрагмент информационной системы фирмы по производству компьютеров и ноутбуков Этот фрагмент информационной системы отслеживает состояние каждого запроса на необходимые комплектующие с момента его подготовки и до момента его выполнения или отмены, а также отслеживает историю каждой единицы комплектующих с момента получения компанией и до расходования или утилизации Такая организация функционально-информационной структуры предполагает наличие некоторого запаса комплектующих на складе и пополнение этого запаса «по факту», т.е при возникновении необходимости в данного типа комплектующих в соответствии с заказом Основным недостатком этой структуры является высокая вероятность задержки выполнения заказа в случае отсутствия необходимых комплектующих на складе

Для устранения этого недостатка было предложено изменить функционально-информационную структуру При этом возможны два варианта:

- у поставщика закупаются партии комплектующих, значительно превышающие потребности ближайших заказов Тем самым обеспечивается уровень запасов, гарантирующий выполнение любого заказа,

- производство работает без склада Необходимые комплектующие закупаются и доставляются под группу заказов в режиме gust in time.

Рис. 5. Инструмеитальное программное средство «Топология».

В соответствии с математическим алгоритмом оценки и выбора имее тся базовый вариант структуры, характеризующий существующую организацию и два вари ama предлагаемого развития функционально-Шформационной структуры. В результате соответствующих вычислений получены данные для оценки вариантов структуры, которые сведены в табл.4.

Таблица. 4

Результаты оценки структуры ИС на основе инструментального средства

«Топология»

Показатели

Степень организации структуры Ф» Степень взаимодействия в структуре Ф, Обобщенный показатель, качества Q Чистая приведенная стоимость NPV, %

Базовый 0,261 0,208 0,219 100

1-й вариант 0,290 0,217 0,232 113

2-й вариант 0,289 0.223 0,237 120

По данным расчетов (табл. 4) можно сделать вывод, что второй вариант из рассматриваемых является наиболее предпочтительным для реализации.

III. Основные результаты и выводы

Выполненная диссертационная работа направлена на развитие теории и практики оценки и выбора структуры информационной системы предприятия. К наиболее значимым полученным научным результатам следует отнести следующие

- На основе анализа существующих методов формализации, оценки и выбора структур информационных систем сформулирован и обоснован подход к оценке структуры информационной системы предприятия на основе графоаналитического метода

- Определена система показателей оценки качества структуры информационной системы, основанная на иерархии ее топологических свойств и раскрывающая внутреннее строение и организацию ее элементов

- Построены графоаналитические модели оценки качества структуры информационной системы, обеспечивающие оценку ее как по совокупности частных показателей, так и в целом Получение комплексных показателей качества (степени организации структуры и степени взаимодействия в структуре) основано на использовании метода главных компонент

- Разработан алгоритм выбора структуры информационной системы на основе обобщенного показателя качества, который позволит объективно оценить варианты структур и выбрать наиболее эффективный вариант структуры информационной системы

- Разработано программное средство, поддерживающее графоаналитический метод оценки и выбора структуры информационной системы предприятия

IV. Публикации по теме диссертации

Статья, опубликованная в рекомендованных ВАК изданиях

1 Стельмашонок В Л Анализ структур информационных систем с использованием ориентированных графов //Научно-технические ведомости СПбГПУ, 6-1 (48)/ 2006 Стр. 25-29 - 0,4 п л

Монографии

2 Тарзанов В В, Стельмашонок В Л Графоаналитическое моделирование структур сложных систем - СПб Изд-во Политехи ун-та, 2006 -4,0/2,0 п л.

3 Тарзанов В В, Стельмашонок Е В, Стельмашонок В Л Информационные технологии моделирования и оптимизации бизнес-процессов. СПб Изд-во Политехи ун-та, 2006,- 10,0/3,0 п л

Статьи, опубликованные в прочих изданиях

4 Стельмашонок В Л Обзор методов моделирования структур сложных систем // Современные информационные технологии в обработке и защите информации -СПб: СПбГИЭУ, 2005 - 0,5 п л

5 Стельмашонок В Л, Еникеева Л А Формирование структуры информационных систем как определяющей части информационных активов компании // Тезисы IX научно-практической конференции студентов и аспирантов "Молодежь, наука XXI века" СПб Изд-во СПбГТУРП, 20050,3/0,15 п л

6 Стельмашонок В Л Графоаналитическое моделирование структур информационных систем // Современные проблемы прикладной информатики II научно-практическая конференция 23-25 мая 2006 г Сб науч Трудов -СПбГУВК, 2006 - 0,3 п л

7 Стельмашонок В Л Методические вопросы оценки и оптимизации структуры информационной системы //Управление устойчивым развитием экономических систем /Под ред Д-ра экон наук, проф А В Бабкина Меж-вуз сб науч тр СПб Изд-во Политехи ун-та, 2006,- 0,2 п л

8 Стельмашонок В Л Построение математического алгоритма оптимизации структур информационной системы на основе комплексных показателей качества // Современные проблемы прикладной информатики Сб науч трудов международной научно-практической конференции 23-25 мая 2007 года Изд-во Политехи ун-та, 2007 - 0,4 п л

Подписано в печать Формат 60x84 'ЛьПеч. л Тираж -/00 экз Заказ

ИзПК СПбГИЭУ 191002, Санкт-Петербург, ул Марага, 31

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Стельмашонок, Виталий Леонидович

Введение.

Глава 1. Анализ существующих методов формализации, оценки и оптимизации структур информационных систем.

1.1. Анализ современных технологий создания информационных систем.

1.2. Характеристика методов анализа структур информационных систем.

1.3. Задача совершенствования оценки и выбора структуры информационной системы предприятия.

Глава 2. Разработка принципов, моделей и алгоритма графоаналитического метода оценки структуры информационной системы предприятия.

2.1. Общая схема и принципы оценки структуры информационной системы предприятия на основе графоаналитического метода.

2.2. Формирование системы показателей оценки качества структуры информационной системы предприятия.

2.3. Графоаналитическая модель оценки степени организации структуры информационной системы предприятия.

2.4. Графоаналитическая модель оценки степени взаимодействия структуры информационной системы предприятия.

2.5. Разработка алгоритма выбора структуры информационной системы предприятия.

Глава 3. Разработка и практическое применение инструментального средства оценки и оптимизации структуры информационной системы предприятия.

3.1. Обоснование требований к инструментальному средству оценки и выбора структуры информационной системы предприятия на основе графоаналитического метода.

3.2. Разработка инструментального средства оценки и выбора структуры информационной системы предприятия.

3.3. Экспериментальные расчеты и практические рекомендации по применению графоаналитического метода оценки и выбора структуры информационной системы предприятия.

Выводы по главе.

Диссертация: введение по экономике, на тему "Графоаналитический метод оценки структуры информационной системы предприятия"

Системный поход к управлению предполагает выстраивание и постоянный анализ соответствия поддерживаемой совокупности процессов целям и задачам предприятия. Без этого невозможно формирование адекватной структуры создаваемой информационной системы, что должно обеспечиваться соответствующим научно-методическим аппаратом, позволяющим с единых методологических позиций проводить объективный анализ и оценку структуры, вырабатывать предложения по ее улучшению, обосновывать пути повышения ее качества. В основе такого аппарата должна лежать взаимосвязанная совокупность моделей, реализующих наиболее общие и, в то же время, перспективные методы формализации, оценки и оптимизации структур сложных систем.

На практике обнаружение и локализация ошибок в информационной системе (ИС) осуществляется, как правило, во время их функционирования в реальных экономических условиях, что может привести к нежелательным последствиям. Поэтому весьма важной является задача оценки качества и выявления ошибок в структурах ИС на стадиях ее проектирования, т.е. до того, как система реально начнет функционировать.

Анализ существующего научно-методического аппарата, направленного на решение указанных задач, позволяет сделать вывод о том, что в настоящее время разработано достаточно большое количество методов описания и формализации структур сложных систем, большинство из которых имеют практическую направленность. В некоторых из них реализованы элементы экономического анализа. Однако вопросы комплексного анализа и оценки структур, основанного на системе показателей качества и соответствующей системе моделей, оптимизации структур по результатам такой оценки исследованы недостаточно.

Информационные системы относятся к классу сложных систем, поэтому для их оценки и оптимизации целесообразно использование методов формализованного описания (моделирования) и анализа структур, как объектов, неразрывно связанных со своими носителями - сложными системами. Таким методом является метод графоаналитического моделирования, который наиболее полно позволяет описать внутреннее строение и организацию системы, обладает абсолютной общностью (пригоден для формализации любого типа структур) и имеет хорошо разработанный математический аппарат. Основу данного метода составляет формализация структур.

В этом методе фундаментальным понятием является понятие собственно топологии, которое, будучи абсолютно абстрактным, дает возможность описать строение связного множества элементов любой природы с точки зрения внутреннего устройства этого множества. Имея такое формализованное описание (топологическую структуру) представляется возможным выделить и оценить важнейшие топологические свойства структуры, проявления которых, в своей совокупности, и обуславливают качество организации и взаимодействия элементов данного множества.

Таким образом, разрабатываемая автором методика оценки и оптимизации структуры информационной системы основывается на аппарате графоаналитического моделирования структуры сложных систем и оценки топологического качества структуры информационной системы.

Создаваемая методика оценки структуры информационной системы предполагает органическое слияние всех основных свойств структуры информационной системы на базе объединения функционального, морфологического и информационного подходов к анализу систем.

С учетом изложенного, разработка методики анализа, оценки и оптимизации структуры информационной системы на основе требований процессного подхода к организации управления хозяйственной деятельностью предприятия представляется весьма важной и актуальной задачей.

Оптимальная организация структуры ИС невозможна без научно-методического аппарата анализа и оценки организации системы и, следовательно, ее структуры, обусловливающей интенсивность проявления указанного свойства.

Объектом исследования являются информационные системы предприятия, а предметом - методы, модели и алгоритмы анализа, оценки и выбора структуры информационной системы предприятия.

Цель исследования заключается в разработке графоаналитического метода и поддерживающих его комплекса экономико-математических моделей и инструментального средства, обеспечивающих формирование экономически обоснованной структуры информационной системы предприятия.

Высокая интенсивность решения задач, связанных с определением структуры системы и видов ее обеспечения, а также отсутствие единого методического аппарата для анализа и оценки структур сложных систем, определяют актуальность и необходимость решения научной задачи, которая заключается в разработке графоаналитического метода анализа, оценки и выбора структуры информационной системы предприятия, а также инструментального средства, реализующего указанный метод.

Основой решения сформулированной научной задачи являются теоретические положения общей топологии, теории множеств и графов, адаптированные к предметной области исследования и направленные на ее описание, оценку, анализ и оптимизацию.

В соответствии с целью исследования, для решения сформулированной научной задачи в работе решен ряд частных научных и практических задач:

- проведен анализ существующих методов формализации оценки и выбора структуры информационной системы предприятия;

- обоснованы принципы формализации структуры информационной системы;

- построена общая схема проведения оценки и выбора структуры информационной системы;

- сформирована система показателей оценки качества структуры информационной системы;

- разработан комплекс графоаналитических моделей оценки качества структуры информационной системы;

- предложен алгоритм выбора структуры информационной системы на основе комплексного показателя качества;

- разработано инструментальное средство оценки структуры информационной системы;

- разработаны практические рекомендации по использованию графоаналитического метода и инструментального средства для решения задач оценки и выбора структуры информационной системы.

Для проведения исследований использованы различные модели предприятия, отображающие:

- организационные структуры, обеспечивающие выполнение функций;

- функции, которые предприятие должно выполнять;

- процессы, обеспечивающие выполнение указанных функций;

- данные, необходимые при выполнении функций и отношения между элементами данными;

- материальные и информационные потоки, возникающие в ходе выполнения функций.

Перечисленные модели необходимы как исходные данные для формализации и оценки структуры информационной системы. К положениям, выносимым на защиту, относятся:

- система показателей оценки качества структуры информационной системы предприятия;

- графоаналитическая модель оценки степени организации структуры информационной системы предприятия;

- графоаналитическая модель оценки степени взаимодействия в структуре информационной системы предприятия;

- алгоритм оценки и выбора структуры информационной системы предприятия;

- инструментальное средство оценки и выбора структуры информационной системы предприятия на базе графоаналитического метода.

Приведенные положения детально раскрываются в соответствии с содержанием работы. Так, в первой главе, на основе анализа современных технологий создания информационных систем приведена сравнительная характеристика методов анализа структуры информационной системы, сформулирована научная задача и метод ее решения. Во второй главе разработана общая схема и принципы проведения оценки и выбора структуры информационных систем, разработана система показателей и математические модели оценки качества структуры информационной системы, построен математический алгоритм оценки и выбора структуры информационной системы на основе комплексных показателей качества. В третьей главе разработано инструментальное средство оценки и выбора структуры информационной системы, а также приведены рекомендации по его применению для решения практических задач.

Научная значимость проведенных исследований заключается в том, что предложен единый научно-методический аппарат анализа, оценки и выбора структуры информационной системы, обеспечивающий формирование экономически обоснованной структуры информационной системы предприятия на основе использования современных математических и экономических методов анализа.

В результате проведенного исследования были разработаны научные положения, предложены оригинальные модели и сформулированы методические рекомендации, в совокупности составляющие его научную новизну:

- сформулирован и обоснован подход к оценке структуры информационной системы предприятия на основе графоаналитического метода;

- предложена система показателей оценки качества структуры информационной системы, основанная на иерархии ее топологических свойств и раскрывающая внутренние взаимосвязи и организацию ее элементов;

- построена графоаналитическая модель оценки степени организации структуры информационной системы предприятия на основе метода главных компонент, учитывающая такие показатели топологических свойств графов, как связность, компактность, однородность вершин и ребер, ацикличность и централизацию;

- построена графоаналитическая модель оценки степени организации взаимодействия в структуре информационной системы предприятия, учитывающая такие показатели топологических свойств графов, как турнирность, разря-женность, достижимость, упорядоченность, контурность и влиятельность с применением метода главных компонент;

- предложен алгоритм выбора экономически выгодного варианта структуры информационной системы предприятия на основе комплексного показателя качества;

- разработано инструментальное средство оценки и выбора структуры информационной системы предприятия на основе графоаналитического метода.

Практическая значимость результатов исследования состоит в возможности использования всего комплекса моделей и алгоритмов, основанных на графоаналитическом методе и инструментальном средстве для анализа, оценки и выбора структуры информационной системы с целью повышения экономической эффективности структуры информационной системы предприятия.

Результаты работы реализованы в ОАО «Опытный котлотурбинный завод» и ООО «Производственно-коммерческая фирма Мнев и К0». Материалы и результаты исследования были включены в доклады, сделанные автором на научных конференциях и семинарах.

Достоверность научных результатов и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается полнотой анализа теоретических и практических разработок по теме диссертации, положительной оценкой результатов на научных конференциях и семинарах, практической проверкой и внедрением результатов исследования на промышленных предприятиях, а также положительными отзывами на отчеты о НИР, в которые включены основные результаты работы.

Гпава 1. Анализ существующих методов формализации, оценки и оптимизации структур информационных систем

Диссертация: заключение по теме "Математические и инструментальные методы экономики", Стельмашонок, Виталий Леонидович

Выводы по главе

1. На основе анализ задач оценки качества структуры и их выбора разработано программное средство, обеспечивающее:

• ввод необходимой информации, как в ручном режиме, так и из специально подготовленных файлов, распознаваемых средством;

• расчет частных показателей качества структуры с заданной точностью;

• расчет комплексных показателей качества структуры с заданной точностью;

• расчет обобщенного показателя качества структуры информационной системы предприятия для каждого варианта с заданной точностью;

• выбор эффективного варианта структуры из имеющегося множества;

• генерацию отчетов, для публикации результатов.

2. Практическая реализация разработанных проектных моделей позволила получить приложение, решающее перечисленные задачи.

3. Практическое применение разработанного программного средства показало его работоспособность и возможность решения задач анализа, оценки и оптимизации структуры информационной системы.

Заключение

Формирование адекватной структуры создаваемой информационной системы должно обеспечиваться соответствующим научно-методическим аппаратом, позволяющим с единых методологических позиций проводить объективный анализ и оценку структуры, вырабатывать предложения по ее улучшению, обосновывать пути повышения ее качества. В основе такого аппарата должна лежать взаимосвязанная совокупность моделей, реализующих наиболее общие и, в то же время, перспективные методы формализации, оценки и оптимизации структур сложных систем.

Выполненная диссертационная работа направлена на развитие теории и практики оценки и оптимизации структуры информационной системы предприятия. К наиболее значимым полученным научным результатам следует отнести:

- модель формирования системы показателей оценки качества структуры информационной системы;

- математические модели оценки качества структуры информационной системы;

- математический алгоритм оптимизации структуры информационной системы на основе комплексного показателя качества;

- инструментальное средство оценки и оптимизации структуры информационной системы.

Направления дальнейших исследований могут быть направлены на применение аппарата нечетких множеств, гиперграфов и гиперграфоидов для учета существующей неопределенности при формировании требований к создаваемой информационной системе предприятия.