Херсонський національний технічний університет

Бочаров Борис Петрович

УДК 519.81:027.7

Моделі та методи підтримки прийняття рішень

в системах автоматизованого управління

бібліотекою ВНЗ

05.13.06 – автоматизовані системи управління та прогресивні

інформаційні технології

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Херсон – 2006

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Харківський національній академії міського господарства Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: | доктор технічних наук, професор

Рябченко Ігор Миколайович, Харківський інститут Міжнародної академії управління персоналом, директор.

Офіційні опоненти: | доктор технічних наук, професор

Шаронова Наталія Валеріївна, Національний технічний університет „Харківський політехнічний інститут”, професор каф. автоматизованих систем управління;

доктор технічних наук, професор

Доровський Володимир Олексійович, філія Європейського університету, м. Кривий Ріг, директор.

Провідна установа: | Національний аерокосмічний університет

ім. М.Є. Жуковського „Харківський авіаційний інститут”, Міністерство освіти і науки України.

Захист відбудеться „ 10 ” лютого 2006 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 67.052.01 при Херсонському національному технічному університеті за адресою: 73008, м. Херсон – 8, Бериславське шосе, 24, корпус 1.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Херсонського національного технічного університету за адресою: 73008, м. Херсон – 8, Бериславське шосе, 24, корпус 1.

Автореферат розісланий „ 5 ” січня 2006 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради | Костін В.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У XXI столітті інформація стає стратегічним ресурсом, одним з найбільш значимих і вирішальних у розвитку суспільства. Закон України “Про національну програму інформатизації” визначає задачі бібліотеки в процесі формування нового інформаційного суспільства. Розвиток глобальної інформаційної мережі INTERNET, поява нових нетрадиційних джерел інформації (повнотекстових електронних баз даних, мультимедійних файлів) призвело до появи нових функцій бібліотеки. Це тепер не просто місце зберігання інформації, а розроблювач інформаційних ресурсів і провідник у світовому інформаційному просторі, що, у свою чергу, робить вкрай необхідною комплексну інформатизацію всіх бібліотечних процесів.

Науковою базою для дисертаційних досліджень стали роботи Ф.С. Воройського, В.М. Глушкова, Е.Г. Петрова, І.М. Рябченка, М. Селтона, М.І. Сенченка, Ю.П. Шабанова-Кушнаренка, Дж. Хеклі, Н.В. Шаронової, Я.Л. Шрайберга та ін.

В даний час автоматизована інформаційно-бібліотечна система (АІБС), у першу чергу, орієнтована на забезпечення користувачеві доступу до електронного каталогу бібліотеки з максимальною відповідністю отриманої інформації читацькому запитові. Такі області автоматизації управління, як експертні системи і системи підтримки прийняття рішень, розвиваються недостатньо активно через складність формалізації управління сучасною бібліотекою. Актуальність проведених досліджень обумовлена необхідністю побудови адекватної моделі функціонування бібліотеки, прогнозування її стану при зміні зовнішніх і внутрішніх параметрів, розробки ефективного механізму вибору альтернативних стратегій управління. Можливості сучасної обчислювальної техніки, розділи прикладної математики, що активно розвиваються, – теорія прийняття рішень, дискретна оптимізація – дозволяють створити програмні комплекси, що дають можливість вибрати раціональні стратегії управління бібліотекою в складних ситуаціях.

Таким чином, актуальною науково-прикладною задачею є розробка інтерактивної системи підтримки прийняття рішень при управлінні бібліотекою з застосуванням методів моделювання, оцінки та багатокритеріального вибору раціональних рішень, а також сучасних інформаційних технологій.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тематика дисертаційної роботи, її мета й основні задачі відповідають державним науково-технічним програмам Закону України “Про науково-виробничу діяльність” і Закону України “Про національну програму інформатизації”, планам найважливіших науково-технічних робіт Міністерства освіти і науки України (підрозділ 6.2.2 – „Перспективні інформаційні технології та системи” розділу 6 – „Інформатика, автоматизація та приладобудування”) та координаційному плану науково-дослідних робіт Міністерства освіти і науки України (позиція 40 – „Комп’ютеризовані інформаційно-графічні технології раціональної експлуатації і розвитку інженерних мереж”; робота виконувалася у Харківській національній академії міського господарства, № ДР 0198U000189; автор брав участь як виконавець).

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності інформаційно-бібліотечного забезпечення навчального процесу в ВНЗ шляхом розробки теорії, методів, алгоритмічного і програмного інструментарію людино-машинної інтерактивної системи підтримки прийняття рішень, призначеної для раціонального управління бібліотечними процесами.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:

1. Дослідити критерії і показники, за допомогою яких можна оцінити якість, надійність і ефективність бібліотечних процесів з точки зору їх повноти, операційності, декомпозовності, ненадмірності, мінімальності, вимірюваності.

2. Здійснити дослідження існуючих методів та алгоритмів управління сучасною університетською бібліотекою.

3. Побудувати математичні моделі, що адекватно відбивають процедури прийняття рішень при управлінні різними бібліотечними процесами.

4. Створити ефективні процедури підтримки прийняття рішень при управлінні бібліотекою і реалізувати їх у вигляді пакета програмних засобів.

5. Апробувати ефективність розробленого алгоритмічного і програмного забезпечення в реальних бібліотеках та провести відпрацювання рекомендацій з його використання.

Об'єкт дослідження – процеси бібліотечно-інформаційного забезпечення навчальної роботи ВНЗ.

Предмет дослідження – моделі та засоби автоматизованої підтримки прийняття рішень при управлінні сучасною бібліотекою ВНЗ.

Методи дослідження – методи аналізу прийняття рішень при управлінні бібліотекою, теорії прийняття рішень у багатокритеріальних задачах, оптимізації і математичного програмування, теорії управління, дослідження операцій, математичної статистики.

Наукова новизна отриманих результатів.

1. Уперше для автоматизованого управління інформаційно-бібліотечними процесами розроблено модель підтримки прийняття рішень, що враховує особливості функціонування бібліотеки ВНЗ, яка на відміну від існуючих передбачає багатокритеріальний вибір альтернативних стратегій управління.

2. Набули подальшого розвитку аналітичні та імітаційні моделі для задач автоматизації підтримки прийняття рішень при управлінні бібліотекою ВНЗ:–

визначено множину найбільш значимих критеріїв, що характеризують діяльність бібліотеки, векторний критерій “використання навчальної літератури” запропоновано як ключовий у множині критеріїв;–

численні експерименти по розподілу навчальної літератури у вищих навчальних закладах дали можливість розробити оригінальну математичну модель розподілу навчальної літератури, обґрунтувати процедуру оцінки якості розподілу і визначити область, у якій варто шукати оптимальний розподіл;–

моделі і методи узагальненого математичного програмування модифіковані для задач підтримки прийняття рішень при управлінні університетською бібліотекою.

3. Удосконалено процедуру формування векторного критерію методом побудови когнітивної карти шляхом використання статистичних методів наряду з традиційними методами опитування експертів.

Практичне значення отриманих результатів. Отримані в результаті дисертаційних досліджень алгоритми прийняття раціональних рішень при управлінні бібліотекою вищого навчального закладу дали можливість розробити програмний інструментарій – пакет програм “Інтерактивна система підтримки прийняття рішень при управлінні бібліотекою”, що був впроваджений у бібліотеках Харківської державної академії культури і Харківської національної академії міського господарства. Розроблене програмне забезпечення використовується в навчальному процесі на кафедрі інформаційних технологій Харківської національної академії міського господарства в курсах “Інформатика та основи комп’ютерного моделювання”, “Алгоритмічні мови та програмування”.

Особистий внесок здобувача складається з аналізу науково-технічної проблеми, постановки й обґрунтування задач і мети дослідження, створення адаптованої до задач дисертаційних досліджень інформаційної технології, розробки нових моделей, методів і алгоритмів прийняття раціональних рішень при управлінні сучасною університетською бібліотекою, створення програмних продуктів.

Наукові положення, висновки, рекомендації, практичні результати належать авторові і не містять результатів, що належать співавторам, разом з якими опубліковані роботи.

Апробація результатів дисертації. Концепція, проблематика, окремі фрагменти і результати дисертаційної роботи доповідалися на II Всесоюзній конференції “Прикладные проблемы управления макросистемами” (Москва, 1987); XXX, XXXII науково-технічних конференціях викладачів, аспірантів і співробітників Харківської національної академії міського господарства (Харків, 2000, 2004); 6,7,8 міжнародних конференціях Української асоціації дистанційної освіти “Образование и виртуальность” (Ялта, 2002-2004); 11,12 міжнародних конференціях “Библиотеки и информационные ресурсы в современном мире науки, культуры, образования и бизнеса” (Судак, 2003, 2005); VI,VII науково-практичних конференціях “Інформаційні технології в освіті та управлінні” (Нова Каховка, 2004, 2005); Всеукраїнській науково-методичній конференції “Стратегія посилення самостійної роботи студентів у контексті приєднання України до Болонського процесу” (Харків, 2004),а також на інших конференціях і нарадах.

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 23 наукові праці, 7 з яких – у спеціальних наукових виданнях, що входять у перелік ВАК України.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаної літератури з 123 найменувань, додатків, 16 таблиць і 13 малюнків. Загальний обсяг дисертації складає 187 сторінок, у тому числі 130 сторінок основного тексту.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність обраної теми дисертації, показано її зв'язок з науковими програмами і темами. Сформульовано мету і задачі дослідження, дано характеристику наукової новизни, теоретичного і практичного значення отриманих результатів. Виділено особистий внесок здобувача і ступінь апробації результатів.

У першому розділі проведено аналіз сучасного стану досліджуваної проблеми. Розглядається функціональне призначення сучасної бібліотеки вищого навчального закладу, що полягає в інформаційно-бібліотечному забезпеченні навчального, виховного і науково-дослідного процесів, і системи управління освітньою установою. Визначено труднощі, що виникають при управлінні бібліотекою.

В огляді літератури, присвяченої функціонуванню сучасної бібліотеки, розглянуто різні підходи до опису структури бібліотеки і процесів, що протікають у ній. Дано визначення бібліотеки як цілеспрямованої системи, показано, що для автоматизованого управління сучасною бібліотекою можна застосовувати узагальнену процедуру прийняття рішень (синтез абстрактної системи, що забезпечує досягнення заданої мети).

Проведений у дисертаційній роботі аналіз міжнародної практики управління сучасними університетськими бібліотеками показав, що зазвичай така бібліотека розглядається як багатоцільова система, однак, процес управління бібліотекою не формулюється математично як багатокритеріальна задача, а зводиться до оптимізації окремих скалярних критеріїв. Теорія прийняття рішень представляє різні підходи до формулювання і рішення багатокритеріальних задач. Підкреслено необхідність урахування наслідків прийнятого рішення при його формуванні в слабоструктурованих задачах, до яких відноситься і задача вибору кращої стратегії управління сучасною бібліотекою. Обґрунтовано необхідність використання систем підтримки ухвалення рішення в таких задачах, описується системний підхід до їх проектування. Показано, що методологія створення систем підтримки прийняття рішень для сучасних університетських бібліотек недостатньо розроблена.

Виходячи з цих передумов, сформульовано задачі дослідження, що спираються на використання методів теорії прийняття рішень у багатокритеріальних задачах, оптимізації і математичного програмування, теорії управління, дослідження операцій, математичної статистики.

У другому розділі проведено детальний аналіз критеріїв ефективності автоматизованого управління сучасною бібліотекою вищого навчального закладу.

Проведені в роботі дослідження показали, що якість раціонального рішення у великій мірі залежить від коректності процедури побудови векторного критерію, до якого пред'являється ряд вимог: повнота, операційність, декомпозовність, ненадмірність, мінімальність, вимірюваність. Використання традиційних методів приведення множини критеріїв до єдиної метрики для подальшого порівняння альтернатив не завжди доцільне і важко формалізується з-за різної природи деяких критеріїв. Тому запропоновано використовувати відомі формальні процедури побудови векторного критерію: метод побудови когнітивних карт, експертні системи, метод побудови сценаріїв на основі формальних граматик. Формування векторного критерію звичайно складається з трьох етапів: узгодження списку критеріїв (концептів), узгодження відносин причинності між ними, узгодження значень відносин причинності.

На сьогодні немає єдиної думки про те, якими критеріями має оцінюватися робота сучасної університетської бібліотеки. У дисертації проаналізовано більше ста описаних у науковій літературі і міжнародних стандартах різноманітних критеріїв; для вибору найбільш важливих із них запропоновано використовувати метод експертних оцінок. Опитування, у яких взяли участь 53 експерти (директори бібліотек вищих навчальних закладів, начальники відділів та інші фахівці), проводилися за допомогою INTERNET.

У результаті опитування експертів були обрані наступні критерії: 0 – забезпеченість навчальною літературою; 1 – сумарні надходження у фонд; 2 – надходження у фонд наукової літератури; 3 – надходження у фонд навчальної літератури; 4 – парк ЕОМ; 5 – кількість записів в електронних каталогах; 6 – кількість відвідувань бібліотеки; 7 – загальна книговидача; 8 – книговидача наукової літератури; 9 – книговидача навчальної літератури; 10 – сумарний фонд бібліотеки; 11 – фонд наукової літератури; 12 – фонд навчальної літератури; 13 – кількість читачів; 14 – кількість співробітників у штаті бібліотеки; 15 – фінансування на комплектування; 16 – фінансування на оплату праці; 17 – фінансування на автоматизацію; 18 – кількість місць у читальних залах; 19 – загальна площа бібліотеки.

У запропонований експертам для розгляду набір не було включено критерій “забезпеченість навчальною літературою”, тому що наразі не існує моделей, адекватно його оцінюючих. Проте, більш 70% експертів внесли цей критерій у свої списки додаткових критеріїв, тому “забезпеченість навчальною літературою” була включена в список найбільш важливих критеріїв (концепт № 0).

Після визначення 20 перемінних (концептів) було проведено ще одне опитування з метою визначення відносин причинності для кожної пари змінних x, y з можливими базовими значеннями відносин причинності: знак “+” означає, що зростання змінної x призведе до зростання змінної y; знак “–” означає, що зростання змінної x призведе до зменшення змінної y; знак “0” означає, що зміна x не впливає на значення y.

Результати опитування наведені в другому розділі дисертаційної роботи. На підставі опитування експертів був побудований знаковий граф, представлений на рис. 1.

Рис. 1. Знаковий граф.

Він використовується для якісної оцінки впливу окремих вершин (концептів) на сталість системи (векторного критерію). Граф допомагає визначити, як зміниться сталість системи, якщо деякі вершини матимуть достатньо сильний вплив на один або кілька концептів або змінять знак дуги.

Аналіз показує, що в знаковому графі відсутні негативні і є чотири позитивні зворотні зв'язки: {0–3–0} (+ , +); {0–3–6–9–0} (+, +, +, +); {0–2–6–9–0} (+, +, +, +); {0–3–9–0} (+, +, +).

Коли як вхідний вплив обрано поліпшення критерію “забезпеченість навчальною літературою”, то векторний критерій повинні складати концепти 0,2,3,6,9 (позначені на рис. 1 заливанням). У випадку вибору іншого вхідного впливу або іншої множини критеріїв можливе проведення подібного аналізу з використанням когнітивних карт, тому що ця процедура цілком автоматизована.

У дисертації запропоновано використовувати для визначення векторного критерію статистичний аналіз разом із традиційними методами опитування експертів. Алгоритм визначення зв'язків між концептами, заснований на методах статистичного аналізу, можна представити в наступному вигляді:

1. На основі статистичного аналізу визначаються значення коефіцієнтів кореляції між концептами. 2. Якщо абсолютне значення коефіцієнта кореляції між двома концептами більше деякого значення (наприклад, 0,8), то між концептами існує відношення причинності. У протилежному випадку передбачається, що концепти не зв'язані між собою. 3. Значення відношення причинності визначається знаком коефіцієнта кореляції. 4. Напрямок дуг знакового графа визначається опитуванням експертів.

Всі отримані статистичні залежності і результати опитування експертів записуються в базу знань і можуть бути використані для аналізу інших наборів даних. Статистичний аналіз дозволяє виключити з розгляду свідомо некоректні зв'язки між концептами і значно скоротити час, необхідний для формування векторного критерію.

У третьому розділі наведено математичне формулювання задачі прийняття рішень в управлінні бібліотекою. Показано, що університетська бібліотека – це багатоцільова система, а управління цією системою – багатокритеріальна задача, рішення якої ускладнюється урахуванням групової переваги осіб, що беруть участь у процесі управління і по-різному трактують поняття “раціональність” і “компроміс”. Тому задача управління сучасною бібліотекою відноситься до класу задач підтримки прийняття рішень.

Аналіз відомих задач підтримки прийняття рішень (традиційне математичне програмування, математичне програмування в порядкових шкалах і узагальнене математичне програмування) дозволив зробити висновок про те, що задача управління бібліотекою вищого навчального закладу відноситься до категорії задач узагальненого математичного програмування. Це зумовлено тим, що в традиційному математичному програмуванні цільовою функцією виступає скалярна функція, а задача дослідження є багатокритеріальною. Математичне програмування в порядкових шкалах припускає на кожнім кроці рішення задачі при аналізі пред'явлень (альтернативних рішень) порівняння векторів характеристик задачі. Розмірність цього вектора дуже значна, а результат порівняння – процедура, яку важко формалізувати. Тому задача узагальненого математичного програмування (УМП), де на етапі порівняння альтернативних рішень порівнянню підлягають векторні критерії, найбільш повно на змістовному рівні описує процедуру прийняття раціонального рішення.

Формальний запис моделі УМП – природного узагальнення схеми традиційного математичного програмування і розширення моделі математичного програмування в порядкових шкалах – має вигляд

. | (1)

При стандартних визначеннях оптимізації по бінарному відношенню наведений запис означає наступне: потрібно обчислити вектор , такий, що

, | (2)

де

– вектор-функція в ,

– фіксований вектор у ,

– бінарні відносини на .

Вибір типу оптимізації й обмежень визначається змістовними особливостями задачі.

Рішення задач узагальненого математичного програмування реалізується за допомогою багатокрокових схем узагальненого математичного програмування (БагУМП), що підрозділяються на класи в залежності від інформаційної структури: послідовної, паралельної, послідовно-паралельної або деревоподібної. Клас відповідної інформаційної структури залежить від характеру й особливостей поставленої задачі. Показано, що схеми БагУМП мають досить широкі можливості – з їх допомогою можна реалізувати практично довільну функцію вибору на кінцевій множині варіантів.

Дотепер не існувало моделей і методів, що дозволяли б адекватно оцінити критерій “забезпеченість навчальною літературою”. У дисертації розроблена математична модель розподілу навчальної літератури.

Фонд навчальної літератури визначається множиною найменувань навчальної літератури і вектором екземплярності . Фонд на початок періоду і планові надходження у фонд визначаються множинами найменувань , і векторами екземплярності , , причому справедливі співвідношення , .

Множина користувачів бібліотеки (у даному випадку, студентів) розбивається на підмножини , що не перетинаються, таким чином, щоб студенти з кожної підмножини використовували в навчальному процесі одну й ту ж літературу. – вектор, що визначає кількість студентів у кожній підмножині .

Введемо поняття “список літератури, що використовується в навчальному процесі”. Це множина . Множина може бути розбита на підмножини – списки літератури, що використовують в навчальному процесі підмножини студентів . Допоміжна функція дорівнює 0, якщо , і дорівнює 1, якщо .

Розподілом навчальної літератури будемо називати множину . Якщо всі розподіли літератури в кожній підмножині вважати рівноцінними, то множина цілком визначається матрицею , де – кількість екземплярів книги , виділена підмножині студентів .

Область припустимих значень визначається співвідношеннями:

. | (3)

Сформульовано і доведено теорему, що визначає область компромісів, у якій варто шукати оптимальний розподіл навчальної літератури.

Теорема. Якщо переваги ОПР визначаються співвідношенням

, | (4)

то оптимальний розподіл знаходиться в множині компромісів, обумовленій співвідношенням

. | (5)

У дисертаційній роботі дається визначення коефіцієнта книгозабезпеченості і запропоновано різні способи його обчислення. Коефіцієнт книгозабезпеченості підмножини студентів книгою виражається співвідношенням . Коефіцієнтом книгозабезпеченості підмножини студентів книгами назвемо вираз

, | (6)

де

– параметри, що враховують вагу (важливість) забезпеченості підмножини студентів книгою .

Запропоновано два способи визначення параметрів : рівноцінні і пропорційні кількості студентів . Показано, що коефіцієнт книгозабезпеченості може служити оцінкою як конкретного розподілу літератури, так і відповідності фонду бібліотеки потребам навчального процесу. Для оцінок якості розподілу навчальної літератури можна використовувати коефіцієнти розподілу наступного вигляду:

. | (7)

Для оцінки відповідності фонду бібліотеки потребам навчального процесу можна використовувати коефіцієнт забезпеченості всієї множини студентів будь-якою підмножиною книг :

. | (8)

Розроблено алгоритм, що реалізує вирішення задачі дослідження, він являє собою розвиток багатокрокової схеми УМП з паралельно-послідовною інформаційною структурою.

Багатокрокова схема алгоритму. Нехай – компакт у , що є замиканням зв'язної області, – сімейство всіх зв’язних компактів підмножин , а – функція вибору на , тобто , і безперервна в метриці Хаусдорфа. Під -апроксимацією функції вибору будемо приймати функцію вибору , таку, що відстань .

Функція вибору визначена і безперервна на , де – паралелепіпед із гранями, рівнобіжними координатним площинам. Тоді для функції вибору й існує схема БагУМП, що реалізує деяку її -апроксимацію.

У силу компактності сімейство є компактним у метриці Хаусдорфа. Тому , такі, що

. | (9)

Зафіксуємо і покладемо .

Зробимо послідовність перетинів (а разом з ним і ).

Крок 1. Проведемо через центр ваги перетин, рівнобіжний площині . Вихідний паралелепіпед розбивається на два: і . Відповідно, розбивається на дві підмножини: .

Крок 2. Проведемо через центри ваги і перетини, рівнобіжні координатній площині . Одержимо 4 множини: . Відповідно розбивається на 4 підмножини .

Крок k. , якщо , і , якщо . Таким чином, для кожної точки одержимо послідовність утримуючих її вкладених підмножин: .

Оскільки , то є єдиною точкою перетину послідовності вкладених компактів. Отже, відстань , тому є -апроксимацією функції вибору .

У дисертаційній роботі показано, що алгоритм є скінченним і сходиться до оптимального рішення з точністю .

Алгоритм прийняття рішень при управлінні сучасною університетською бібліотекою, який є розвитком і адаптацією багатокрокової схеми узагальненого математичного програмування з паралельно-послідовною інформаційною структурою, представлено на рис. 2.

Векторний критерій оцінки якості управління бібліотекою вищого навчального закладу визначено співвідношенням:

. | (10)

У формулі (10) – пред'явлення, або вектор регульованих параметрів задачі, а критерії – коефіцієнти книгозабезпеченості, обумовлені співвідношеннями (6-8). Оптимальне значення знаходиться в області компромісів, що визначається співвідношеннями (3-5) і вектором – обраними ОПР технологічними параметрами,

. | (11)

Рис 2. Алгоритм прийняття рішень при управлінні бібліотекою.

Критерії оцінюють додаткові технологічні параметри, обрані ОПР і обумовлені співвідношенням (11).

У четвертому розділі приведено детальну характеристику програмного забезпечення, що реалізує розроблені методи й алгоритми прийняття рішень при управлінні сучасною бібліотекою вищого навчального закладу.

Архітектуру системи приведено на рис. 3; вона являє собою складну систему взаємодій об'єкта – бібліотеки, експертів, ОПР, операторів, експертної системи СППР, різних СУБД і інтерфейсу, що зв'язує ці підсистеми.

Рис. 3. Архітектура системи підтримки прийняття рішень при управлінні бібліотекою.

У процесі прийняття рішень, як правило, беруть участь кілька фахівців (ОПР, експерти і т.д.). Тому СППР у управлінні бібліотекою можна віднести до класу розподілених СППР, що визначає вибір технології “клієнт-сервер” як основи для реалізації системи. Необхідно забезпечити функціонування СППР як у локальній мережі окремої бібліотеки, так і в глобальній мережі INTERNET. Це зумовлює використання INTERNET-технологій і Web-інтерфейсу.

Картотека книгозабезпеченості призначена для вводу інформації про фонд бібліотеки та навчальний процес. Ця підсистема може експлуатуватися окремо і дає можливість генерувати для експертів і ОПР набір стандартних звітів.

Конвертори даних використовуються для обміну інформацією між картотекою книгозабезпеченості, різними базами даних АІБС і базою даних СППР.

Експертна система реалізує алгоритм прийняття рішень, наведений у розділі 3, і дозволяє проводити різноманітні опитування експертів. Це підсистема також формалізує переваги ОПР і експертів і заносить інформацію в базу даних СППР.

Web-сервер викликає всі підсистеми СППР і організовує обмін інформацією з користувачем по протоколу TCP/IP за допомогою web-інтерфейсу.

Обґрунтовано модель представлення даних, приведено відношення, що складають основи декларативних знань про об'єкт управління – сучасну університетську бібліотеку. Досліджено вимоги до інструментального програмного забезпечення, що використовується для реалізації СППР.

Розроблена в дисертації “Інтерактивна система підтримки прийняття рішень при управлінні бібліотекою” впроваджена в бібліотеках Харківської державної академії культури і Харківської національної академії міського господарства. Програмне забезпечення активно використовується в навчальному процесі на кафедрі інформаційних технологій Харківської національної академії міського господарства. Акти впровадження наведені в додатку А.

ВИСНОВКИ

Дисертаційна робота присвячена дослідженню моделей, методів, алгоритмічного і програмного інструментарію підтримки прийняття рішень, призначених для раціонального управління бібліотечними процесами. Вирішено актуальну науково-прикладну задачу – розроблено інтерактивну систему підтримки прийняття рішень при управлінні бібліотекою з використанням методів моделювання, оцінки і багатокритеріального вибору раціональних рішень, а також сучасних інформаційних технологій.

Отримано наступні результати:

1. З позицій загальносистемного підходу до задач автоматизованого управління сучасною бібліотекою досліджено методи і засоби оцінки ефективності функціонування бібліотеки, розроблено і класифіковано критерії оцінки якості автоматизованого управління бібліотекою.

2. Визначено множину найбільш значимих критеріїв, що характеризують діяльність бібліотеки, і запропоновано векторний критерій “використання навчальної літератури” як ключовий у множині критеріїв для бібліотеки ВНЗ.

3. Задачу управління бібліотекою вищого навчального закладу всебічно досліджено і вперше сформульовано як багатокритеріальну задачу узагальненого математичного програмування. Уперше для автоматизованого управління інформаційно-бібліотечними процесами розроблено модель підтримки прийняття рішень, що враховує особливості функціонування бібліотеки, яка на відміну від існуючих передбачає багатокритеріальний вибір альтернативних стратегій управління.

4. Набули подальшого розвитку аналітичні та імітаційні моделі для задач автоматизації підтримки прийняття рішень при управлінні бібліотекою ВНЗ: розроблено оригінальну математичну модель розподілу навчальної літератури, обґрунтовано процедуру оцінки якості розподілу і визначено область, у якій варто шукати оптимальний розподіл; моделі і методи узагальненого математичного програмування модифіковані для задач підтримки прийняття рішень при управлінні університетською бібліотекою.

5. Удосконалено процедуру формування векторного критерію методом побудови когнітивної карти шляхом використання статистичних методів наряду з традиційними методами опитування експертів; вперше розроблено процедуру формування векторного критерію якості роботи бібліотеки, що дозволило точніше оцінювати результати її функціонування.

6. У результаті дисертаційних досліджень об'єкта управління і різних методів і алгоритмів прийняття рішень були розроблені моделі прийняття раціональних рішень при управлінні бібліотекою вищого навчального закладу.

7. Розроблено архітектуру, модель представлення даних, графічний і розрахунковий інтерфейс, а також головні підсистеми “Інтерактивної системи підтримки прийняття рішень при управлінні бібліотекою”. Реалізовано програмний інструментарій – пакет програм “Інтерактивна система підтримки прийняття рішень при управлінні бібліотекою”, що дозволило підвищити якість управління та зменшити обсяг рутинної роботи персоналу.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Бочаров Б.П. Математическая модель распределения учебной литературы. // Радиоэлектроника и информатика.– 2005.– №2.– с. 100-105.

2. Бочаров Б.П. Содержательная постановка задачи определения обеспеченностью учебной литературой. // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. – 2005. – №3. – с. 21-24.

3. Бочаров Б.П. Интерактивная система поддержки принятия решений при управлении библиотекой. // Вестник национального технического университета ХПИ. – 2005. – №41.– с. 87-92.

4. Рябченко И.Н., Бочаров Б.П. Формирование множества критериев, адекватно характеризующих процедуру автоматизированного управления современной библиотекой вуза. // Вісник книжкової палати. – 2004.– №11.– с. 26-29.

Автором запропоновано методику формування множини найбільш значимих критеріїв, що характеризують функціонування бібліотеки.

5. Рябченко І.М., Бочаров Б.П., Воєводіна М.Ю. Картотека книгозабезпеченості в системі автоматизованого керування сучасною університетською бібліотекою. // Вісник книжкової палати. – 2005.– № 3 .– с.27-30.

Автором досліджується використання картотеки книгозабезпеченості в АСУ сучасною бібліотекою.

6. Рябченко И.Н., Бочаров Б.П. Применение статистических методов при формировании векторного критерия оценки качества управления современной библиотекой. // Вісник книжкової палати. – 2005.– № 4.– с. 24-27.

Автором запропоновані статистичні методи формування векторного критерію якості управління бібліотекою.

7. Бочаров Б.П., Карпенко Н.Ю., Донец Л.Ю. Применение интернет-технологий в управлении системами городского хозяйства. // Научно-технический сборник “Коммунальное хозяйство городов”.– К.: Техника, 2002.– Выпуск 41.– с. 43-46.

Автором запропонована методика вибору інструментальних програмних засобів побудови інтерактивних систем з web-інтерфейсом.

8. Бочаров Б.П. Автоматизированная картотека обеспеченности учебной литературой. // Библиотеки учебных заведений.– 2002.– N 2.– c. 41-63.

9. Бочаров Б.П. Как измерить работу библиотеки? // Библиотеки учебных заведений. – М.: 2005. – N 14. – c. 24-32.

10. Бочаров Б.П. Формирование векторного критерия оценки качества автоматизированного управления современной библиотекой. // Культура народов Причерноморья. – Симферополь: Межвузовский центр "Крым", 2005.– N60.– Т.1.– с. 31-35.

11. Бочаров Б.П., Воеводина М.Ю. AWK - универсальная программа работы с текстовыми файлами. // Библиотеки учебных заведений.– 2002.– N 4.– c. 39-53.

Автором розроблено методи й алгоритми створення конверторів з форматів MARC у картотеку книгозабезпеченості.

12. Бочаров Б.П., Воеводина М.Ю. Глобальная корректировка БД с использованием программы AWK. // Библиотеки учебных заведений.– 2003.– N 7.– c. 37-59.

Автором запропоновано методику актуалізації інформації, представленої у форматі MARC.

13. Бочаров Б.П., Воеводина М.Ю. Автоматизированная картотека книгообеспеченности. // Культура народов Причерноморья. – Симферополь: Межвузовский центр "Крым", 2003.– № 40.– с. 81-88.

Автором запропоновано концепцію побудови картотеки книгозабезпеченості.

14. Бочаров Б.П., Ерахторин М.В. Оптимизация использования автоматизированной картотеки книгообеспеченности. // Библиотеки учебных заведений.– 2003.– N 8.– с. 35-51.

Автором досліджується досвід використання картотеки книгозабезпеченості в університетських бібліотеках Росії.

15. Бочаров Б.П., Воеводина М.Ю. Формирование отчетов в электронных каталогах. // Библиотеки учебных заведений.– 2003.– N 10.– с. 42-60.

Автором запропоновано методику створення вихідних форм на підставі інформації, представленої у форматі MARC.

16. Бочаров Б.П. Алгоритмы обработки картографической информации в INTERNET. // Материалы XXX научно-технической конференции преподавателей, аспирантов и сотрудников Харьковской государственной академии городского хозяйства.– Харьков, 2000. – с. 56-57.

17. Бочаров Б.П. Информационные технологии в современной библиотеке. // XXXII научно-техническая конференция преподавателей, аспирантов и сотрудников Харьковской национальной академии городского хозяйства.– Харьков, 2004. – с. 70-71.

18. Применение internet-технологий в дистанционном обучении на примере системы тестирования знаний. / Б.П. Бочаров, И.Н. Рябченко, Л.Ю. Донец, М.Ю. Воеводина. // 6-я международная конференция Украинской ассоциации дистанционного образования. – Харьков-Ялта: УАДО, 2002.– с.380-382.

Автором досліджено особливості використання інтернет-технологій при проектуванні інформаційних систем.

19. Опыт использования системы тестирования знаний в internet. / Б.П. Бочаров, И.Н. Рябченко, Л.Ю. Донец, М.Ю. Воеводина. // 7-я международная конференция Украинской ассоциации дистанционного образования. – Харьков-Ялта: УАДО, 2003.– с. 308-311.

Автором проведені дослідження практичного використання інформаційних систем, побудованих за допомогою інтернет-технологій.

20. Рябченко И.Н., Бочаров Б.П., Карпенко Н.Ю. Система тестирования знаний в INTERNET. // Вестник Херсонского государственного университета.– Херсон, 2004. – с. 199-201.

Автором запропоновано методику створення інформаційних систем, заснованих на технології “клієнт-сервер”.

21. Дистанционное обучение и библиотеки ВУЗов. / Б.П. Бочаров, И.Н. Рябченко, Л.Ю. Донец, М.Ю. Воеводина.// 8-я международная конференция Украинской ассоциации дистанционного образования. – Харьков-Ялта: УАДО, 2004.– с.59-63.

Автором досліджується роль сучасної університетської бібліотеки в системі дистанційної освіти.

22. Рябченко И.Н., Бочаров Б.П. Внедрение дистанционных технологий в учебный процесс бакалавров по специальности “Экология и охрана окружающей среды”. // Всеукраїнська науково-методична конференція “Стратегія посилення самостійної роботи студентів у контексті приєднання України до Болонського процесу”.– Харків: ХНАМГ, 2004.– с. 199-200.

Автором проведено практичні дослідження інформаційно-бібліотечних процесів у дистанційній освіті.

23. Бочаров Б.П., Гребенник В.Д. Исследование процедур прогнозирования и распределения ресурса в рамках региона. // Материалы II Всесоюзной конференции “Прикладные проблемы управления макросистемами” - М., 1987.– с. 131-133.

Автором запропоновано багатокрокову процедуру розподілу ресурсу, яка внеможливлює виникнення штучного дефіциту.

АНОТАЦІЯ

Бочаров Борис Петрович. Моделі і методи підтримки прийняття рішень у системах автоматизованого управління бібліотекою ВНЗ. – Рукопис.

Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.13.06 – автоматизовані системи управління і прогресивні інформаційні технології. – Херсонський національний технічний університет, Херсон, 2005.

Дисертація присвячена рішенню питань розробки теорії, методів, алгоритмічного і програмного інструментарію людино-машинної інтерактивної системи підтримки прийняття рішень, призначеної для раціонального управління бібліотечними процесами.

Всебічно досліджений об'єкт управління, задача автоматизованого управління бібліотекою вищого навчального закладу вперше сформульована як багатокритеріальна задача узагальненого математичного програмування. Визначено моделі прийняття раціональних рішень при управлінні бібліотекою. Розроблено математичну модель розподілу навчальної літератури, що дозволяє обґрунтувати процедуру оцінки якості розподілу і визначити область, у якій варто шукати оптимальний розподіл.

Реалізовано програмний інструментарій – пакет програм “Інтерактивна система підтримки прийняття рішень при управлінні бібліотекою”, що був впроваджений у бібліотеках Харківської державної академії культури і Харківської національної академії міського господарства.

Ключові слова: теорія прийняття рішень, компроміс, ОПР, університетська бібліотека, критерії якості, багатокритеріальна оптимізація, узагальнене математичне програмування, інтерактивна система підтримки прийняття рішень.

АННОТАЦИЯ

Бочаров Борис Петрович. Модели и методы поддержки принятия решений в системах автоматизированного управления библиотекой ВУЗа. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 – автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии. – Херсонский национальный технический университет, Херсон, 2005.

Диссертация посвящена решению вопросов разработки теории, методов, алгоритмического и программного инструментария человеко-машинной интерактивной системы поддержки принятия решений, предназначенной для рационального управления библиотечными процессами.

Всесторонне исследован объект управления и классифицированы критерии, с помощью которых проводят оценку эффективности и надежности функционирования библиотеки. Задача управления библиотекой ВУЗа впервые сформулирована как многокритериальная задача обобщенного математического программирования.

Определено множество наиболее значимых критериев, характеризующих деятельность библиотеки, и предложен векторный критерий “использование учебной литературы” как ключевой во множестве критериев.

Анализ критериев оценки качества рационального решения показал, что традиционные методы приведения множества критериев к единой метрике для дальнейшего сравнения альтернатив не всегда целесообразны и трудно формализуются из-за различной природы некоторых критериев. Поэтому предлагается использовать известные формальные процедуры построения векторного критерия: метод построения когнитивных карт, экспертные системы, метод построения сценариев, основанный на формальных грамматиках. Для определения связей между концептами были использованы статистические методы и традиционные методы построения когнитивной карты (опрос экспертов), впервые разработан алгоритм формирования векторного критерия качества работы библиотеки.

Многочисленные эксперименты по распределению учебной литературы в различных ВУЗах дали возможность разработать оригинальную математическую модель распределения учебной литературы, обосновать процедуру оценки качества распределения и определить область, в которой следует искать оптимальное распределение.

В результате диссертационных исследований объекта управления и различных методов и алгоритмов принятия решений были разработаны модели принятия рациональных решений при управлении библиотекой ВУЗа.

Разработаны архитектура, модель представления данных, графический и расчетный интерфейс, а также главные подсистемы “Интерактивной системы поддержки принятия решений при управлении библиотекой”. Реализован программный инструментарий – пакет программ “Интерактивная система поддержки принятия решений при управлении библиотекой”, который был внедрен в библиотеках Харьковской государственной академии культуры и Харьковской национальной академии городского хозяйства.

Ключевые слова: теория принятия решений, компромисс, ЛПР, университетская библиотека, критерии качества, многокритериальная оптимизация, обобщенное математическое программирование, интерактивная система поддержки принятия решений.

ABSTRACT

Bocharov B.P. Models and Methods of Decision-making Support in University Library Automated Control Systems. – The Manuscript.

The dissertation is on competition of a scientific degree of candidate of technical sciences on a speciality 05.13.06 – automated control systems and progressive information technologies.– Kherson National Technical University, Kherson, 2005.

The dissertation is devoted to the development of the theory, methods and program tools for decision-making support man-machine interactive system designed for the modern library rational control.

For the first time the modern university library control task has been formulated as the multicriterion task of generalized mathematical programming. The rational decision-making models of university library control have been defined. The educational literature distribution task mathematical model has been designed, which made it possible to found the quality rating distribution procedure well. The region of acceptability and the set which contains the optimal decision have been found.

The program tools – a software package “The Interactive Decision-making Support System for Library Control” – have been created and introduced into Kharkov State Culture Academy and Kharkov National Academy of Municipal Economy.

Keywords: decision-making theory, compromise, university library, quality criteria, multicriterion optimization, generalized mathematical programming, interactive system of decision-making support.

Підписано до друку 15.12.2005 р.

Друк на ризографі

Замовлення № 3004 | Формат 60х84 1/16. Папір офісний

Обсяг 0,9 обл. – вид. арк.

Тираж 100 прим.

Харківська національна академія міського господарства

Сектор оперативної поліграфії ІОЦ ХНАМГ

Україна, 61002, м. Харків, вул. Революції, 12