Харківський національний університет радіоелектроніки

Захі А.М. Абу Сархан

УДК 044.03; 681.518:061

МОДЕЛІ ТА ІНСТРУМЕНТАЛЬНІ ЗАСОБИ РЕІНЖИНІРІНГУ КОРПОРАТИВНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ

05.13.06 – автоматизовані системі управління

та прогресивні інформаційні технології

Автореферат дисертації на здобуття вченого ступеня

кандидата технічних наук

Харків – 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі інформаційних управляючих систем Харківського національного університету радіоелектроніки, Міністерство освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Авраменко Валерій Павлович; Харківський національний університет радіоелектроніки, м. Харків, професор кафедри інформаційних управляючих систем.

Офіційні опоненти:

- доктор технічних наук, професор Мороз Борис Іванович, Академія митної служби України, м. Дніпропетровськ, начальник факультету організації та технології митного контролю, начальник кафедрою інформаційних систем і технологій;

- доктор технічних наук, професор Самойленко Микола Іванович, Харківська державна академія міського господарства, м. Харків, завідувач кафедрою систем автоматизації проектування.

Провідна установа:

Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, кафедра інформаційних управляючих систем, м. Харків.

Захист відбудеться “___”__________2004 p. о ___ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.052.01 в Харківському національному університеті радіоелектроніки за адресою: 61166, м. Харків, пр. Леніна, 14, тел: (057) 70-21-451.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Харківського національного університету радіоелектроніки за адресою: 61166, м. Харків, пр. Леніна, 14.

Автореферат розісланий “____”__________2004 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради В.І. Саєнко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В теперішній час проблеми, що пов’язані з модернізацією корпоративних інформаційних систем (КІС), є одними з найважливіших проблем автоматизованого керування організаціями. Переважна більшість інформаційних систем, які експлуатуються на підприємствах та в організаціях, були створені без врахування можливості змін вимог до представлення інформації щодо предметної області, об’єкта та процесів керування. Вирішення проблем модернізації КІС зараз розглядається як частина загальної задачі реінжинірінгу об’єкта і системи управління цим об’єктом.

Вперше сучасна концепція реінжинірінгу об’єкта і системи управління цим об’єктом була сформульована в працях М. Хаммера, Т. Давенпорта та Дж. Шорта у 1990 році. Пізніше М. Хаммер та Дж. Чампі у 1993 році в своїх працях уточнили і деталізували концепцію реінжинірінгу та сформулювали основну методологію проведення реінжинірінгу підприємств. Зараз лідером теоретичних та практичних робіт з даного напрямку в світі є компанія „Hammer and Company”. Слід відзначити, що окремі праці європейських та вітчизняних дослідників здійснюються в рамках напрямку роботи цієї компанії. При цьому головна увага приділялася дослідниками проблемам розробки технологій реінжинірінгу підприємств, його підрозділів та служб.

Проведення реінжинірінгу КІС розглядається зараз як один з етапів реінжинірінгу підприємства. Тому процеси реінжинірінгу КІС у більшості праць (Хаммера, Давенпорта, Чампі та інших лідерів цього напрямку досліджень) окремо не розглядаються. Але такий підхід приводить до появи цілого ряду недоліків існуючих методів, моделей і алгоритмів реінжинірінгу КІС. Серед цих недоліків основними слід вважати, перш за все, визнання реінжинірінгу як процесу, котрий ніколи не скінчується, а також неможливість врахування впливів змін одного з видів забезпечень інформаційної системи на інші види забезпечень цієї ж системи. Ці недоліки також є наслідком традиційного теоретико-множинного підходу до моделювання інформаційних систем та задачі реінжинірінгу цих систем. Як наслідок, роботи з реінжинірінгу КІС не можуть бути надійно заплановані, а контроль за виконанням реінжинірінгу КІС є недостатньо повним та ефективним.

Виходячи з цих та інших недоліків існуючих методів та моделей реінжинірінгу інформаційних систем, актуальною як з теоретичної, так і з практичної точок зору стає задача розробки моделей, алгоритмів і технології реінжинірінгу КІС. В результаті вирішення цієї задачі можна отримати сукупність моделей КІС, які дозволяли б враховувати взаємозв’язки між моделями окремих видів забезпечень, а також технології реінжинірінгу КІС, яка дозволяла б зменшити обсяг робіт з модернізації видів забезпечень КІС. Це дозволить при широкому впровадженні запропонованих моделей та технології реінжинірінгу КІС зменшити витрати на експлуатацію та модернізацію багатьох існуючих КІС, а також витрати на інтеграцію окремих інформаційних систем до КІС підприємства або КІС фінансово-промислових груп та інших форм крупної державної та приватної власності.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дану роботу виконано в рамках держбюджетної науково-дослідної теми № 162 (№ д/р 0103U001559) “Дослідження і розробка методологій, технологій проектування інформаційних систем та їх програмно-апаратних елементів” в Харківському національному університеті радіоелектроніки.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка нових моделей і елементів інформаційних технологій реінжинірінгу КІС, які враховували б недоліки існуючих варіантів реалізації даних технологій.

Для досягнення поставленої мети в дисертаційній роботі вирішуються такі задачі:

- розробка математичних моделей КІС на різних етапах реінжинірінгу;

- розробка математичної моделі реінжинірінгу КІС як задачі знаходження оптимального стану КІС, який буде найбільш сталим до можливих змін організаційної та функціональної структур КІС;

- створення алгоритмів і елементів інформаційної технології реінжинірінгу КІС в цілому та окремих видів забезпечень КІС;

- програмна реалізація розроблених моделей та комп’ютерних технологій.

Об’єкт дослідження – процеси сталого реінжинірінгу КІС.

Предмет дослідження – моделі, алгоритми та елементи інформаційних технологій сталого реінжинірінгу КІС.

Методи дослідження. Для досягнення поставленої мети використовувались методи системного аналізу та математичний апарат Загальної Теорії Систем, що була розроблена Ю.А. Урманцевим, а також методи постановки та вирішення оптимізаційних задач та методи теоретико-множинного моделювання інформаційних систем. При розробці деталізованих описів видів забезпечень КІС використовувався математичний апарат теорії марківських процесів, а також існуючі технології формалізації описів структур видів забезпечень інформаційних систем, а саме, технології візуального моделювання структур видів забезпечень КІС.

Наукова новизна одержаних результатів. В процесі вирішення поставлених задач автором особисто отримані такі результати.

Вперше розроблено комплекс структурних моделей, які описують КІС, що модернізується, з врахуванням взаємозв’язків окремих видів забезпечень [3, 6]. Цей комплекс моделей, на відміну від існуючих комплексів, дозволяє враховувати вплив на структури видів забезпечень КІС вимог користувачів та вимог, які викликані попередніми змінами окремих видів забезпечень КІС.

Вперше розроблено узагальнену та деталізовану математичну модель сталого реінжинірінгу КІС [2, 6]. Ця модель, на відміну від існуючих, описує процеси реінжинірінгу видів забезпечень КІС як пошук таких структур видів забезпечень, що відповідають новим значенням критеріїв ефективності експлуатації КІС та можуть бути отримані з існуючих шляхом мінімальних змін останніх.

Вперше для КІС, що модернізується, визначені формалізовані описи функції структурної сталості та її головні властивості [1, 6]. Ця функція, на відміну від існуючих описів, дозволяє отримувати чисельні характеристики сталості структури виду забезпечення КІС до змін, що пропонуються.

Практичне значення одержаних результатів. Зазначені вище моделі були використані автором в роботі для створення елементів інформаційної технології реінжинірінгу КІС. Основними із запропонованих елементів є:

- модернізований алгоритм знаходження оптимальної стратегії реінжинірінгу виду забезпечення КІС;

- модернізований алгоритм знаходження оптимальної стратегії реінжинірінгу забезпечуючої структури КІС із врахуванням змін, що виникають під час реінжинірінгу окремих видів забезпечень;

- особливості програмної реалізації елементів інформаційної технології як системи підтримки прийняття проектних рішень (СППР), яка може бути використана для реінжинірінгу КІС як інструментальний засіб, можливості якого перевищують можливості існуючих засобів того ж призначення [4, 5].

Результати досліджень були використані при модернізації інформаційно-аналітичної системи (ІАС) “Університет” Харківського національного університету радіоелектроніки (акт впровадження від 14 квітня 2003 року) та при модернізації інформаційної системи збору, передачі і обробки фізичної інформації ННЦ ХФТІ (акт впровадження від 14 жовтня 2002 року).

Особистий внесок здобувача. Всі результати дисертації отримані автором самостійно. В наукових працях, опублікованих у співавторстві, з питань, що стосуються даного дослідження, автору належать:

-

-

-

- у праці [6] визначено основні формалізовані описи функції реінжинірінгу КІС та функції структурної сталості КІС, запропоновано технологію сталого реінжинірінгу КІС та деталізовано математичну модель КІС на окремих етапах запропонованої технології.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційної роботи було подано і розглянуто на таких конференціях та семінарах: Міжнародний молодіжний форум “Радіоелектроніка і молодь у XXI сторіччі” (Харків, 2001 та 2002 рр.).

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи викладені у п’яти друкованих працях, у тому числі, у трьох статтях в наукових журналах за профілем і фахом відповідно до списку ВАК України та у двох тезах доповідей на конференціях.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота має у своєму складі: вступ, чотири розділи, висновки, список літературних джерел зі 103 найменувань, чотири додатки, 20 рисунків і 39 таблиць. Загальний обсяг роботи становить 232 сторінок, у тому числі 148 сторінки основного тексту.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі відзначено актуальність дисертаційної роботи, сформульовано основну мету і задачі дослідження, наведено відомості про зв’язки обраного напрямку досліджень із планами організації, де виконана робота. Дано стислу анотацію отриманих в дисертації рішень, відзначено їх практичну цінність, обґрунтованість і достовірність. Наведено дані про використання результатів проведених досліджень в народному господарстві.

У першому розділі проведено аналіз сучасних підходів до реінжинірінгу підприємств та КІС, які експлуатуються на цих підприємствах. Визначено основні види дисфункцій, поява яких призводить до реінжинірінгу КІС. Під час проведеного аналізу були визначені основні критерії виділення бізнес-процесів підприємства, які потребують проведення реінжинірінгу. Ці критерії, як зазначено в роботі, не мають формалізованого опису. Досліджено також основні питання, які виникають в процесі проведення реінжинірінгу підприємства, та загальні риси бізнес-процесів, які пройшли реінжинірінг.

В цьому розділі також проведено аналіз існуючих на сьогодні методів та інструментальних засобів моделювання бізнес-процесів підприємства та КІС, а також моделей їх реінжинірінгу. Визначено, що зараз для опису як бізнес-процесів, так і КІС використовуються переважно візуальні моделі, побудовані за структурною або за об’єктно-орієнтованою методологією. Визначено, що незалежно від підходу, що використовується для моделювання бізнес-процесів, існуючі методи і моделі, а також засоби створення цих моделей дозволяють тільки візуалізувати бізнес-процеси, визначені в ході обстеження підприємства. На теперішній час не існує жодної стандартизованої методології та жодного стандартизованого засобу моделювання, що дозволили б проводити аналітичне дослідження бізнес-процесів, результати якого вказували б аналітикам на існуючі недоліки та засоби усунення цих недоліків.

Згідно з отриманими під час аналізу результатами автором сформульовано основні задачі дослідження, які наведено вище.

Другий розділ присвячено створенню формалізованих описів процесів реінжинірінгу видів забезпечень КІС та математичних моделей КІС на різних етапах реінжинірінгу. Виходячи з результатів аналізу, наведених в першому розділі дисертаційної роботи, всі роботи, що проводяться на різних етапах реінжинірінгу КІС, пропонується розділити на два класи:

- екстенсивні, спрямовані на збільшення кількості доданих до КІС елементів різної природи (нових функціональних задач і модулів, програмних і технічних комплексів, таблиць баз даних, запитів до баз даних і т. д.);

- інтенсивні, що дозволяють поліпшити структури КІС у відповідності до змін зовнішніх і внутрішніх умов функціонування.

Виконання робіт як першого, так і другого класу повинно здійснюватися згідно з наступними вимогами:

- відповідність КІС новим вимогам і критеріям, визначеним під час проведення реінжинірінгу;

- сталість “ядра” (тобто головних елементів) КІС до змін, що зв’являються під час реінжинірінгу КІС.

Таким чином, проведення реінжинірінгу КІС незалежно від класів робіт слід розглядати як вирішення задачі знаходження стану або сукупності станів КІС, які є найсталішими в заданих умовах експлуатації, а також відповідають заданим критеріям ефективності і вимогам до КІС.

Відповідно до цього в роботі був створений комплекс математичних моделей КІС, який базується на математичному апараті Загальної Теорії Систем. Згідно з цією теорією, КІС слід описувати моделлю, яка має вигляд

, (1)

де S – модель сукупності структур КІС, яка надана композицією (1); {M} – множина “первинних елементів” (елементів, які повинні бути визначені до визначення структури КІС S); {R} – множина відношень, визначених на елементах множини {M}; {Z} – множина умов, які обмежують відношення R на множині (M); U – універсум, з якого виділяються “первинні елементи” m множини {M}; {A} – множина підстав, які визначають правила виділення “первинних елементів” m множини {M}; Т – сукупність законів композиції, які визначають правила синтезу з множин {M}, {R} та {Z} КІС S.

Тоді стани КІС під час проведення реінжинірінгу пропонується описувати наступним чином. Хай в процесі експлуатації КІС були знайдені деякі недоліки, викликані помилками функціонування бізнес-процесів. Щоб ліквідувати ці недоліки, необхідно змінити функціональну структуру КІС , модель якої співпадає в загальному випадку з моделлю (1) і має вигляд

, (2)

де – модель функціональної структури КІС, що досліджується; – множина функцій або операцій, з яких складається функціональна структура, автоматизація яких дозволяє забезпечити виконання вимог замовника до КІС; – множина відношень, визначених на елементах множини , тобто. множина інформаційних потоків між функціями або операціями КІС, які треба автоматизувати; – множина умов, які обмежують відношення з множини , тобто множина обмежень на інформаційні потоки, погоджених з особливостями реалізації КІС та вимогами замовника; – універсум управляючих функцій (операцій), визначений дійсними методами управління підприємств; – множина вимог замовника, які визначають правила виділення автоматизованих функцій (операцій) з універсуму .

Незалежно від змін, які треба зробити у забезпечуючій частині КІС, модель функціональної структури після проведення процесів реінжинірінгу буде мати вигляд

, (3)

де – модель функціональної структури КІС після проведення реінжинірінгу, – множина “первинних елементів” функціональної структури після проведення реінжинірінгу, – множина відношень (інформаційних потоків меж функціями), визначених на елементах множини після проведення реінжинірінгу, – множина умов, які обмежують відношення з множини після проведення реінжинірінгу, – множина підстав, які визначають правила виділення з універсуму множини “первинних елементів” після проведення реінжинірінгу.

Для інших видів забезпечень КІС (де z – кількість видів забезпечень КІС) формалізовані описи їхніх структур аналогічні виразу (2). Тому процеси реінжинірінгу можуть бути представлені як формування на базі моделей існуючих структур видів забезпечень сукупності варіантів моделей

, (4)

які враховують запропоновані рішення щодо функціональної структури

(5)

(6)

, (7)

де - опис операцій трансформації умов з множини, визначених під час проведення реінжинірінгу функціональної структури, - опис операцій трансформації підстав з множини, які визначені під час проведення реінжинірінгу функціональної структури.

Запропоновані описи визначають реінжинірінг КІС як відображення оптимальних (або раціональних) умов і підстав вибору елементів функціональної структури у відповідності до наперед заданих вимог і критеріїв ефективності в умови і підстави інших видів забезпечень. Такий підхід дозволяє виконати першу із зазначених вимог до проведення реінжинірінгу КІС.

Зворотний перехід від моделей структур видів забезпечень до моделі функціональної структури, який визначає вплив отриманих рішень з реінжинірінгу інших видів забезпечень на функціональну структуру КІС, може бути описаний наступним чином

, (8)

(9)

, (10)

і не повинен вносити серйозних змін до розробленої раніше моделі, що описується умовами

; (11)

; (12)

. (13)

Виконання умов (11)-(13) визначає структурну сталість КІС до змін і, відповідно, забезпечує виконання другої вимоги до реінжинірінгу КІС.

Сталий реінжинірінг КІС можна представити таким чином. Структура КІС (функціональна структура або структура виду забезпечення) переходить в новий сталий стан, якщо кількість змін, які проводяться в КІС в ході реінжинірінгу, буде мінімальним. При цьому сума значень критеріїв ефективності функціонування КІС до початку реінжинірінгу повинна бути меншою або дорівнювати сумі значень критеріїв еффективності функціонування КІС після проведення сталого реінжнірінгу.

Нехай - вектор вимог, що висуваються до КІС при її проектуванні, а - вектор нових вимог, які висуваються до цієї ж КІС;. Нехай f1 – кількість задач, вирішуваних в КІС, f2 - обсяг інформації, яка обробляється; f3 - час обробки запитів, f4 - кількість запитів до баз даних, f5 - права доступу до даних. Нехай для виділених fi

, (14)

, (15)

де - функція, що визначає потужність (кількість елементів) множини. Тоді

, (16)

де - розходження між векторами вимог до системи.

Якщо, то нема необхідності в проведенні реінжинірінгу, якщо - необхідно проводити реінжинірінг.

Процес реінжинірінгу КІС, який являє собою перехід КІС з поточного стану (стан КІС під час її промислової експлуатації) в інший, бажаний стан (стан, визначений новими вимогами користувачів, новими особливостями бізнес-процесів і т.д.), пропонується описувати виразом

, (17)

де - стан КІС до початку реінжинірінгу; - стан КІС після проведення сталого реінжинірінгу; - стан -го виду забезпечення до початку реінжинірінгу; - стан -го виду забезпечення після проведення сталого реінжинірінгу; - оператор присутності -го виду забезпечення в КІС до початку реінжинірінгу, який визначається 0 - якщо вид забезпечення відсутній, 1- якщо вид забезпечення присутній; - кількість видів забезпечення в КІС до початку сталого реінжинірінгу; - оператор присутності -го виду забезпечення в КІС після проведення сталого реінжинірінгу, який визначається 0 - якщо вид забезпечення відсутній, 1- якщо вид забезпечення присутній; - кількість видів забезпечення в КІС після проведення сталого реінжинірінгу.

Опишемо функціональну структуру та структури видів забезпечень КІС в вигляді композиції множин

, (18)

, (19)

Тоді структуру КІС з урахуванням зроблених змін в процесі реінжинірінгу можна описати таким чином

, (20)

де - оператор присутності j-ї зміни, що виникла в ході реінжинірінгу в вигляді забезпечення; - зміна, що проводилась в вигляді забезпечення в ході сталого реінжинірінгу; R – кількість змін, що проводяться в вигляді забезпечення в ході сталого реінжинірінгу;

, (21)

- функція, яка аналогічна функції.

Тоді задача сталого реінжинірінгу може бути представлена в вигляді

, (22)

. (23)

де - удільні витрати на проведення реінжинірінгу.

Наведені моделі структур видів забезпечень КІС та функціональної структури КІС є метамоделями, які використовуються для визначення загальних правил трансформації вимог та підстав для реінжинірінгу видів забезпечень КІС. Для деталізації цих моделей пропонується описувати “первинні елементи” видів забезпечень КІС сукупністю локальних технічних і техніко-економічних критеріїв ефективності, які розглянуто в роботі. Тоді виконання першої умови сталого реінжинірінгу конкретного виду забезпечення КІС можна описати функцією реінжинірінгу, яка має вигляд

, (24)

де - технічні або техніко-економічні критерії ефективності j-го елемента структури i-го виду забезпечення КІС до проведення реінжинірінгу; - технічні або техніко-економічні критерії ефективності j-го елемента структури i-го виду забезпечення КІС після проведення реінжинірінгу; - ваги зазначених вище критеріїв, причому; k – потужність множини, яка формується в результаті виконання композиції.

Тоді для КІС в цілому функція реінжинірінгу буде мати вигляд

, (25)

де - ваги видів забезпечень КІС, які визначають важливість конкретного виду забезпечення в КІС, причому.

Виконання другої умови сталого реінжинірінгу пропонується описувати функцією структурної сталості видів забезпечень КІС, яка для запропонованого варіанту реінжинірінгу виду забезпечення буде мати вигляд

, (26)

, (27)

, (28)

де - множина вагових коефіцієнтів, які визначають важливість змін компонентів структури виду забезпечення КІС в процесі реінжинірінгу; N – кількість функціональних задач КІС, які модифікуються.

Опис функції структурної сталості (26) використовується для видів забезпечень інформаційно-довідкових КІС (ІДС). Опис функції структурної сталості (27) використовується для видів забезпечень інформаційно-аналітичних КІС (ІАС). Опис функції структурної сталості (28) використовується для видів забезпечень інформаційно-управляючих КІС (ІУС).

Відповідно до запропонованих формалізованих описів, задачу сталого реінжинірінгу КІС пропонується розглядати як задачу пошуку такого стану або сукупності станів структур видів забезпечень КІС, які можна в загальному випадку описати наступним чином

, (29)

де - опис КІС за допомогою метамоделей, аналогічних (1), після завершення процесів реінжинірінгу.

В третьому розділі автором на базі отриманих математичних моделей КІС на різних етапах реінжинірінгу та формалізованого опису задачі сталого реінжинірінгу КІС було розроблено технологію сталого реінжинірінгу КІС. Ця технологія являє собою послідовність таких робіт:

- виявлення дисфункціональності функціональної структури КІС, яка описана виразом (2);

- визначення варіанту реінжинірінгу функціональної структури КІС, який описано виразом (3);

- визначення вимог до проведення реінжинірінгу структур видів забезпечень КІС, які описані виразами (6), (7);

- визначення варіантів реінжинірінгу структур видів забезпечень КІС, які описані виразами (4)-(7);

- опис вимог до інтеграції структур видів забезпечень та функціональної структури КІС після проведення реінжинірінгу, які описані виразами (9), (10);

- реалізація запропонованих варіантів реінжинірінгу структур видів забезпечень та функціональної структури КІС (варіанти описані виразами (4) та (8) у відповідності до вимог (11)-(13));

- інтеграція видів забезпечень КІС після проведення реінжинірінгу за вибраними варіантами в єдину забезпечуючу частину КІС;

- перехід до експлуатації КІС після проведення процесів реінжинірінгу.

Реалізація даної технології неможлива без розробки математичної моделі, яка деталізує метамоделі (2), (3), (5), та (8). При цьому слід враховувати, що в процесі експлуатації КІС інформацію про стан елементів структур видів забезпечень КІС можна отримати тільки шляхом проведення моніторінга відповідних видів забезпечень. Тому для деталізованих математичних описів задачі сталого реінжинірінгу КІС пропонується використовувати математичний апарат теорії марківських процесів. Згідно з цим деталізований опис задачі сталого реінжинірінгу КІС можна представити як функціонал

, (30)

де - функціонал, який визначає оптимальну стратегію реінжинірінгу КІС; n – кількість кроків реінжинірінгу видів забезпечень КІС; - математичне очікування, яке визначається згідно з мірою, що породжується кінцевомірними розподіленнями, що базуються на результатах моніторингу видів забезпечень КІС; - обрана стратегія реінжинірінгу видів забезпечення КІС; R – ідентифікатор кроку реінжинірінгу видів забезпечень КІС; - стан КІС до початку процесів реінжинірінгу, який визначається сукупністю станів структур окремих видів забезпечень КІС; - бажаний стан КІС після завершення процесів сталого реінжинірінгу, який визначається сукупністю модернізованих структур видів забезпечень КІС.

Вирішення задачі сталого реінжинірінгу, описаної функціоналом (30), пропонується здійснювати за допомогою модифікованих алгоритмів вирішення оптимізаційних задач, представлених у вигляді марківського процесу. Нижче наведений модифікований алгоритм реінжинірінгу окремого виду забезпечення КІС.

Крок 1. Визначити вид забезпечення, який необхідно модернізувати першим.

Крок 2. Визначити функцію реінжинірінгу i-го виду забезпечення для поточного стану системи.

Крок 3. Перевизначити функцію реінжинірінгу i-го виду забезпечення з врахуванням вимог щодо модернізації функціональної структури.

Крок 4. Якщо умова F=( F*-F)=0 виконується, то перейти до кроку 10, якщо ні – перейти до кроку 5.

Крок 5. Якщо використовуються технічні критерії ефективності, то перейти до кроку 8, якщо ні - перейти до кроку 6.

Крок 6. Якщо використовуються економічні критерії ефективності, то перейти до кроку 8, якщо ні - перейти до кроку 7.

Крок 7. Визначити інші критерії ефективності, які будуть використовуватися далі.

Крок 8. Визначити варіант зміни i-го виду забезпечення КІС, який наближає даний вид до бажаного стану за вибраними критеріями ефективності.

Крок 9. Провести варіант зміни i-го виду забезпечення (на моделі).

Крок 10. Перевизначити з урахуванням зроблених змін.

Крок 11. Якщо умова виконується, то перейти до кроку 12, якщо ні – перейти до кроку 16.

Крок 12. Обчислити значення за формулою для ІДС, або для ІАС, або для ІУС.

Крок 13. Обчислити вектор за виразом з урахуванням реструктуризації i-го виду забезпечення.

Крок 14. Якщо умова виконується, то перейти до кроку 15, якщо ні – перейти до кроку16.

Крок 15. Прийняти запропонований варіант зміни i–го виду забезпечення і завершити виконання алгоритму.

Крок 16. Запропонувати зміну i-го виду забезпечення, яка не погіршує функцію реінжинірінгу, але кращим чином відповідає умові сталості даного виду забезпечення, та перейти до кроку 9.

В дисертаційній роботі також пропонується модифікований алгоритм реінжинірінгу всієї забезпечуючої частини КІС.

Згідно із запропонованими варіантами модифікації, зупинка пошуку оптимального рішення проводиться тоді, коли значення функції реінжинірінгу для модифікованої КІС не гірші за значення цієї функції для КІС, що експлуатується до початку реінжинірінгу, а значення функції структурної сталості є малою величиною.

Четвертий розділ присвячено питанням програмної реалізації розроблених автором елементів технології реінжинірінгу КІС. Для реалізації даної технології автором запропоновано використати СППР. Головну увагу при розробці програмного комплексу цієї СППР автором було приділено можливості використання існуючих програмних засобів для вирішення задачі сталого реінжинірінгу КІС.

Автором розглянуто експлуатацію розробленої СППР на прикладі реінжинірінгу ІАС “Університет”, створеної в Харківському національному університеті радіоелектроніки. Під час проведення реінжинірінгу автор особливу увагу приділив модернізації задач функціонального модуля “Відділ кадрів”. Особливістю реінжинірінгу цих задач є вимога до незмінності загальносистемної бази даних, яка створена в рамках робіт з проектування першої черги ІАС “Університет”. Ця особливість являє собою характерну ознаку майже усіх інформаційних систем, що використовуються для автоматизації діяльності відділів кадрів підприємств, оскільки дані щодо співробітників, які повинні зберігатися в базі, потрапляють до системи в результаті вирішення обмеженої кількості задач із практично незмінною інформаційною моделлю.

У зв’язку з особливостями побудови ІАС “Університет” автор під час реінжинірінгу розглядав процеси модернізації функціонального, інформаційного, програмного, математичного та технічного видів забезпечень. Особливу увагу автор приділив реінжинірінгу програмного забезпечення, для якого були визначені елементи моделей (5)-(7), (24), (26)-(30) та отримані наведені в дисертаційній роботі кількісні результати вирішення задачі сталого реінжинірінгу. Схема варіантів реінжинірінгу програмного забезпечення задач функціонального модуля “Відділ кадрів” наведена на рис. 1, рис. 2.

Рис. 1. Графічне представлення елементів програмного забезпечення задач функціонального модуля “Відділ кадрів” ІАС “Університет” до початку процесів реінжинірінгу та першого варіанту реінжинірінгу

Рис. 2. Графічне представлення другого та третього варіантів реінжинірінгу елементів програмного забезпечення задач функціонального модуля “Відділ кадрів” ІАС “Університет”

У додатках наведено акти про впровадження результатів дисертаційної роботи, перелік вихідних повідомлень задач функціонального модуля “Кадри” ІАС “Університет”, а також результати вирішення задачі сталого реінжинірінгу функціонального модуля “Кадри” та програмного забезпечення даного модуля.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення таких наукових задач: розробка комплексу математичних моделей КІС на різних етапах реінжинірінгу; розробка математичної моделі задачі сталого реінжинірінгу КІС; розробка формалізованих описів функції реінжинірінгу та структурної сталості. На базі цих моделей і описів розроблено елементи технології сталого реінжинірінгу КІС, використання якої на етапах проектування ІУС дозволяє поліпшити ефективність модернізації КІС та знизити кількість робіт із зміни окремих видів забезпечення.

1. Результати проведеного аналізу основних підходів до реінжинірінгу підприємств та реінжинірінгу КІС, а також існуючих на сьогодні методів та інструментальних засобів реінжинірінгу підприємств та КІС дозволяють зробити висновок про те, що головним недоліком існуючих методик і засобів реінжинірінгу КІС є відсутність єдиного комплексу взаємопов’язаних моделей та методів аналізу і синтезу оптимальних за заданими критеріями ефективності структур видів забезпечень КІС. Виходячи з цього, визначено головну наукову задачу дисертаційної роботи і поставлено задачі дослідження.

2. Розроблено математичні моделі КІС , , та , які описують КІС під час проведення реінжинірінгу на етапах: визначення стану виду забезпечення, який треба модернізувати першим; визначення варіанта реінжинірінгу виду забезпечення; визначення станів інших видів забезпечень КІС; визначення варіантів реінжинірінгу інших видів забезпечень КІС; визначення варіанта інтеграції окремого виду забезпечення до забезпечуючої частини КІС.

3. Вперше розроблено узагальнену математичну модель сталого реінжинірінгу КІС, яка дозволяє визначити бажані стани видів забезпечень КІС з врахуванням визначених в роботі вимог до реінжинірінгу КІС.

4. Вперше розроблено формалізовані описи функції реінжинірінгу КІС, яка визначає ефективність проведення реінжинірінгу, та функції структурної сталості, яка визначає кількість елементів та зв’язків виду забезпечення КІС, що потребують змін.

5. Визначено послідовність робіт, яка складає технологію сталого реінжинірінгу КІС у відповідності до запропонованих автором моделей видів забезпечень КІС та КІС в цілому.

6. Розроблено деталізовану модель сталого реінжинірінгу КІС, яка має вигляд функціоналу і дозволяє використовувати для вирішення задачі сталого реінжинірінгу існуючі алгоритми вирішення оптимізаційних задач.

7. Для вирішення задачі реінжинірінгу запропоновано модифіковані алгоритми вирішення оптимізаційних задач. Для модифікованих алгоритмів визначено правила зупинки.

8. Як приклад реалізації запропонованої автором інформаційної технології наведено використання автором розроблених моделей, технології та алгоритмів вирішення задачі сталого реінжинірінгу під час модернізації ІАС “Університет” Харківського національного університету радіоелектроніки.

Дисертаційна робота є закінченою науково-дослідною роботою, задовольняє вимогам “Порядку присудження наукових ступенів і присвоєння вчених звань”, п. 13, а також “Вимогам ВАК України до дисертацій на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук”, згідно з отриманими важливими теоретичними і прикладними результатами, головні з яких наведено вище.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ АВТОРОМ ПРАЦЬ

ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Авраменко В.П., Абу Сархан Захи, Манилова Ю.К. Анализ эффективности процедур устойчивого оценивания состояний корпоративных систем // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – 2000. – Вып. 125. – С. 52–60.

2. Авраменко В.П., Садат Кхудир, Абу Сархан Захи. Показатели эффективности функционирования распределенной корпоративной системы и постановка задачи их оптимизации // АСУ и приборы автоматики. - 2001. – Вып. 117. - С. 109–117.

3. Евланов М.В., Абу Сархан Захи. Концепция моделирования процессов реинжиниринга корпоративной информационной системы // АСУ и приборы автоматики. - 2002. – Вып. 119. - С. 27–31.

4. Абу Сархан Захи, Артемов Е.Н. Оценивание состояний компьютерной системы по малому числу наблюдений // 5-й Международный молодежный форум “Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке”. Сборник научных трудов. - Харьков: ХТУРЭ, 2001. - С. 239-240.

5. Абу Сархан Захи. Принятие многоальтернативных решений при проектировании компьютерных систем // 6-й Международный молодежный форум “Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке”. Сборник научных трудов. - Харьков: ХНУРЭ, 2002. - С. 175-176.

6. Евланов М.В., Абу Сархан Захи А.М. Модели и технология реинжиниринга корпоративной информационной системы // АСУ и приборы автоматики. – 2003. – Вып. 125. – С. 38-44.

АНОТАЦІЯ

Захі А.М. Абу Сархан. Моделі та інструментальні засоби реінжинірінгу корпоративних інформаційних систем. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології. – Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2004.

Дисертація присвячена питанням розробки математичних моделей реінжинірінгу КІС на різних його етапах, а саме: на етапі визначення виду забезпечення КІС, який підлягає безпосередньому реінжинірінгу; на етапі визначення варіанта реінжинірінгу окремного виду забезпечення КІС; на етапі визначення станів інших видів забезпечень КІС та варіантів їхнього реінжинірінгу; на етапі інтеграції варіантів реінжинірінгу видів забезпечень КІС у єдину забезпечуючу частину КІС. Запропоновані в роботі моделі дозволяють використовувати під час проектування типові формалізовані описи видів забезпечень КІС із застосуванням єдиного математичного апарату Загальної Теорії Систем. Використання запропонованої в роботі технології сталого реінжинірінгу дозволяє автоматизувати модернізацію КІС на якісно новому рівні, ніж це дозволяють існуючі засоби проведення реінжинірінгу. В роботі показано використання запропонованих рішень під час реінжинірінгу функціонального модуля “Кадри” інформаційно-аналітичної системи “Університет” Харківського національного університету радіоелектроніки.

Ключові слова: реінжинірінг, корпоративна інформаційна система, метамодель, структурна сталість, вимоги до реінжинірінгу, функціонал.

АННОТАЦИЯ

Захи А.М. Абу Сархан. Модели и инструментальные средства реинжиниринга корпоративных информационных систем. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 – автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии. – Харьковский национальный университет радиоэлектроники, Харьков, 2003.

В диссертации рассмотрены вопросы, связанные с разработкой моделей и технологии реинжиниринга КИС на различных этапах работ по модернизации подобных систем. В первом разделе работы проанализированы: современные подходы к реинжинирингу предприятий и КИС, эксплуатируемых на данных предприятиях; основные причины возникновения потребности в реинжиниринге; основные критерии выделения процессов для последующего реинжиниринга; наиболее существенные вопросы, возникающие в ходе реинжиниринга; а также существующие в настоящее время методы и инструментальные средства моделирования реинжиниринга бизнес-процессов предприятий и КИС. Определены основные подходы к моделированию процессов реинжиниринга, рассмотрены их достоинства и недостатки. В соответствии с полученным во время проведения анализа рассмотренных выше вопросов автором была определена цель исследования и сформулированы основные задачи исследования.

Во втором разделе рассмотрены возможности использования существующих математических аппаратов для описания данных процессов. В результате анализа достоинств и недостатков математических теорий, предлагаемых для использования при описании процессов реинжиниринга КИС, в качестве основного выбран математический аппарат Общей Теории Систем. Разработан комплекс математических моделей процессов реинжиниринга КИС, при этом данные процессы представлены как совокупность моделей КИС на этапе выявления и устранения недостатков в одном из видов обеспечений, этапе изменения остальных видов обеспечений в соответствии с изменениями первого вида обеспечения и этапе координации внесенных в КИС изменений. Были разработаны математические описания состояния КИС в начальный момент реинжиниринга, желаемых изменений структур КИС в процессе реинжиниринга и возможных отклонений изменения структур КИС от желаемых, внутрипроектного и глобального управления реинжинирингом КИС, а также определен физический смысл функций структурной устойчивости информационной системы для КИС. На основании предложенных разработок была сформулирована математическая модель задачи оценки устойчивости процессов реинжиниринга КИС. Были исследованы свойства и определены особенности вида функций реинжиниринга КИС в процессе реинжиниринга, а также функция структурной устойчивости информационной системы для КИС. Проанализированы основные факторы и сформулированы главные ограничения, которые определяют выбор математического аппарата моделирования элементов и связей исследуемой КИС. Обосновано преимущество математических аппаратов марковских процессов и теории категорий перед остальными математическими аппаратами для моделирования КИС в соответствии с предложенными в работе математическими моделями.

В третьем разделе проанализированы основные технологические этапы решения задачи устойчивого реинжиниринга КИС предприятия. Выделены главные элементы данной технологии, требующие изменения в соответствии с предлагаемым комплексом математических моделей устойчивого реинжиниринга КИС. С использованием математического аппарата теории марковских процессов была получена математическая постановка задачи устойчивого реинжиниринга КИС как задачи поиска оптимальной стратегии реинжиниринга КИС. Рассмотрено решение данной задачи в виде процедур поиска оптимальной стратегии. Основываясь на существующих процедурах решения стандартных оптимизационных задач, предложены их модификации для решения принципиально новой задачи устойчивого реинжиниринга структуры КИС. При этом рассмотрены и доказаны справедливость применения данных процедур и их сходимости. Рассмотрены правила останова процедур решения задачи устойчивого реинжиниринга как задачи анализа функции структурной устойчивости информационной системы.

В четвертом разделе определены основные особенности информационной технологии реинжиниринга структур КИС, а также особенности ее программной реализации. С учетом многовариантности предлагаемых решений по реинжинирингу отдельных видов обеспечений предложено осуществлять программную реализацию технологии устойчивого реинжиниринга КИС в виде СППР, предназначенной для анализа и оценки предлагаемых вариантов реинжиниринга, а также поиска наиболее предпочтительного варианта реинжиниринга с точки зрения эффективности эксплуатации КИС и устойчивости видов обеспечения КИС к предлагаемым изменениям. В работе определены основные особенности предлагаемой СППР с использованием уже существующих программных пакетов. Рассмотрено практическое применение разработанных математических моделей, алгоритмов и элементов информационной технологии для реинжиниринга функционального модуля “Отдел кадров” ИАС “Университет”.

Ключевые слова: реинжиниринг, корпоративная информационная система, метамодель, структурная устойчивость, требования к реинжинирингу, функционал.

ABSTRACT

Zahi A.M. Abu Sarhan. Models, algorithms and tools of reengineering corporative information systems. – Manuscript.

Thesis for a candidate’s degree by speciality 05.13.06 – automated control systems and progressive information technologies. – Kharkov nathional university of radioelectronics, Kharkov, 2003.

The dissertation is devoted to questions of mathematical models development for corporative information systems (CIS) reengineering at various stages, namely, at a CIS kind of maintenance definition stage, which subject direct reengineering, definition of reengineering variant of a separate CIS kind of maintenance, the definition of other CIS kinds of maintenance condition and variants them reengineering, and also integration of CIS maintenance kinds reengineering variants in a uniform CIS ensuring part. The models, offered in work, allow to use during designing the typical formalized descriptions of CIS kinds of maintenance with use of the uniform mathematical device of the General Theory of Systems. Use of technology, offered in work, steady reengineering allows to automate modernization CIS on better a level, than it the existing means of realization reengineering allow. In work use of the offered decisions in reengineering of the functional module “Personnel Department” of Information-analytical system “University” of the Kharkov national university of radioelectronics is shown.

Key words: reengineering, corporative information system, metamodel, structural stability, requirement to