В основе теоретических и методологических подходов к управлению информационной системой предприятия лежит концептуальное представление организации как функционирующей бизнес системы в условиях динамично изменяющейсявнешней среды. В практике управления это требует обеспечения сопоставимости и преемственности бизнес-стратегии и, ИТ-стратегии предприятия на основе моделей стратегического соответствия, постоянного реинжиниринга^предприятия и его информационной системы, а также реализации ИТ-стратегии через ИТ-инфраструктуру на всех уровнях управления. Эффективное планирование и реализация ИТ-стратегии в настоящее время связывают со. сквозным, сервисно-ориентированным проектированием на основе архитектурного подхода, которое позволяет выстраивать целостный подход к проектированию корпоративных информационных систем — от предприятия в целом и выделения бизнес-сервисов на верхних уровнях архитектуры до его информационной системы и отображения бизнес-сервисов в прикладные ИТ-сервисы на технологическом уровне. Усиление процессов интеграции, сложность управленческих и ИТ-систем, появление информационно-аналитических систем на основе хранилища данных определяет особенности проектирования интегрированных информационных систем организации, когда необходима разработка системной архитектуры, системное проектирование на основе сервисной архитектуры бизнеса и обеспечение согласованности, взаимосвязи бизнес-стратегии и ИТ-стратегии, что предполагает целостный подход и видение управленческой и информационной системы и связей между ними, анализ и изучение деятельности предприятияв целом, с постепенным углублением до уровня отдельных процессов и ИТ-решений.
Фундамент для полноценного сквозного сервисно-ориентированного проектирования обеспечивает архитектурный подход и специальные методы и модели анализа и синтеза сервисной бизнес-архитектуры и ее информационной инфраструктуры.
Концепция архитектуры предприятия (англ. Enterprise Architecture, ЕА) является способом объединения и синхронизации функциональных и бизнес-потребностей организаций с возможностями информационных технологий в условиях их возрастающей сложности [30].
Организации все больше проникаются осознанием необходимости применения стандартов и инструментов ЕАпервоначально применяемые как инструменты ИТ-руководителей, сегодня инструменты ЕА начинают проникать к ТОР-менеджменту компаний. Однако для понимания корпоративных преобразований бизнесу и руководству необходимы наглядные демонстрации, развитые визуализации для качественного понимания бизнес-смысла этих предполагаемых изменений и их влияния, а не диаграммные представления, полезные для ИТ-разработчиков Расширение и унификация инструментария в области ЕА позволяет преодолевать традиционные видения и сложившиеся стереотипы мышления как у бизнеса, так и у системных архитекторов, систематизировать и упорядочивать процессы и взаимоотношения в сфере проектов ИТ. Архитектура предприятия, в соответствии с моделью стратегического соответствия [49], выстраивается от стратегии бизнеса к ИТ-стратегии и исполняемым бизнес-процессам. Устройство общих рамочных схем ЕА достаточно сложно, полная схема ЕА по своей сути представляет многоуровневые иерархические структуры, с которыми работают бизнес-архитектор и системный архитектор, причем работа с объектами даже только во взаимосвязанных измерениях обобщения и агрегации уже является достаточно сложной для восприятия человеком. Упрощение работы со сложными архитектурными схемами возможно с помощью навигаторов' и программного инструментария, обладающего развитыми’возможностями-визуализацииинтеграции разрозненных представлений. ;
Выстраивание целостного подхода к проектированию архитектуры предприятия и его информационной системы требует совершенствования методов и инструментария архитектурной работы на основе рамочной схемы ЕА, разработки единой комплексной формализованной модели предметной области предприятия, применяемой на всех уровнях архитектуры. При навигации по уровням архитектуры предприятия необходимо поддерживать в процессе проектирования единый формат представления информации и обеспечивать взаимодействие и совместную работу бизнес-архитекторов и системных архитекторов, что определяет также необходимость в формировании общего профессионального языка и соответствующего словаря (глоссария).
В части архитектурной работы с бизнес-процессами в настоящее время широко используются методологии и технологии моделирования бизнес-процессов, языки организационного моделирования, при этом ВРМ1. является стандартом, а также СА5Е-средства и язык 11М1, поддерживающие автоматизацию исполняемых бизнес-процессов на технологическом уровне рамочной схемы архитектуры предприятия.
Большое количество различных методологий и технологических решений, их поддерживающих, множественность языков организационного моделирования порождает рассогласованность моделей и так называемую проблему «вавилонской башни» [39], что затрудняет их освоение менеджерами и применение на практике. Множественность языков представления предметной области ставит задачу согласования моделей, описанных с помощью различных языков и методологий и поиска единого языка описания предметной области предприятия.
Кроме того, существующие методологии и технологии проектирования информационных систем хорошо справляются с функцией автоматизации четко формализуемых и структурированных исполняемых процессов на уровне транзакционных систем и слабо приспособлены для описания связных аналитических приложений в информационно-аналитических системах, где основой автоматизации является процесс принятия решения, отличающийся нерегулярностью и существенной нелинейностью. Появление систем поддержки принятия решений, развитие концепции и систем управления эффективностью бизнеса,. в которых реализуются связанные аналитические приложения в общем цикле стратегического управления, демонстрируют ограниченность возможностей описания архитектурных аспектов предприятия и его элементов на системном уровне проектирования в существующих методологиях и языках организационного моделирования. Необходима интегрированная компьютерная среда, поддерживающая как традиционные функции моделирования бизнес-процессов, так и архитектурную работу на более высоких уровнях концептуализации предметной области предприятия, что позволит обнаруживать точки пересечения и взаимосвязи 5 между бизнес-функциями и бизнес-стратегией, а также ИТ-ресурсами, упрощать процесс формирования и анализа показателей эффективности деятельности предприятия. В перспективе с помощью такой интегрированной программной среды ЕА возможно будет осуществлять не только документирование бизнес-процессов организации, но и каталогизацию всей корпоративной базы знаний.
Разработка моделей формализованного представления предметной области организации и инструментов системного проектирования ее информационно-аналитической системы является актуальной задачей и требует междисциплинарного исследования в областях менеджмента, информационного менеджмента и проектирования информационных систем.
Актуальность исследования объясняется необходимостью поиска эффективных методов формализованного представления архитектурных моделей организации и построения комплексных моделей предметной области при проектировании интегрированных информационный систем организации на основе рамочных схем в силу сложности, многомерности и разнородности общих схем архитектуры предприятия.
В настоящее время существует класс языков, позволяющих описать различные предметные области, — языки онтологий. Онтологические языки способны описать понятия и их взаимосвязи, не подчиняются какой-либо специфической методологии, являются машинно-реализуемыми и транслируемыми в другие языки, имеют мощные инструментальные средства создания и визуализации моделей. Это позволяет рассматривать языки онтологий с целью построения описаний архитектурных моделей верхних концептуальных уровней архитектуры предприятия.
Целью настоящего исследования является развитие теоретической базы и разработка единой инструментальной среды моделирования архитектуры предприятия и его информационной системы на основе комплекса формализованных моделей предметной области.
Исходя из поставленной цели, определены следующие задачи исследования:
1. Анализ применимости методов онтологического инжиниринга для описания предметной области предприятия.
2. Формирование комплекса онтологических моделей и его структуры на основе рамочных схем архитектуры предприятия.
3. Формирование метаонтологии «Архитектура предприятия».
4. Формирование онтологической модели бизнес-среды для описания бизнес-стратегии организации.
5. Онтологический инжиниринг процедур принятия стратегических решений.
6. Инструментальная реализация онтологических моделей с применением языков онтологий.
7. Разработка методики системного проектирования архитектуры предприятия и его стратегической информационной системы с применением комплекса разработанных онтологических моделей.
8. Разработка методики создания собственных онтологических моделей предметной области организации и ее информационной системы на основе предложенных референсных онтологий.
Данная работа отвечает тематике пункта 2.6. паспорта специальности 08.00.13 «Математические и инструментальные методы экономики» — «Развитие теоретических основ методологии и инструментария проектирования, разработки и сопровождения информационных систем субъектов экономической деятельности: методы формализованного представления-предметной области, программные, средствабазы, данных, корпоративные хранилища^ данных,: базы знаний, коммуникационные технологии». Методы исследования ;
В работе использовались методы онтологического моделирования и инженерии > знаний, системного анализа, теории принятия решений.
Научная новизна.
Предложена единая инструментальная среда на основе, комплекса онтологических моделей для формализованного! описания верхних слоев архитектуры предприятия, и процедур формирования и поддержки принятия решений в стратегических информационных системах, ориентированных на описание связанных аналитических приложений в замкнутом цикле стратегического управления. Разработаны референсные модели комплекса и реализованы в соответствии с рамочной схемой архитектуры предприятия на языках онтологий, с развитыми средствами визуализациями и поддерживающие многоуровневую работу с архитектурными схемами организации и ее информационной системы.
Научные результаты.
В данной работе получены следующие научные результаты:
1. Обоснована применимость методаонтологического инжиниринга для создания моделей предметной области организации. Исследованы инструментальные возможности языков и инструментов инженерии онтологий для целей — архитектурной работы. Поставлена и решена задача применения онтологий для концептуального представления предприятия и его информационно-аналитической системы на основе рамочной схемы архитектуры предприятия.
2. Сформирован комплекс моделей предметной области организации, представленный в виде многослойной семантической сети моделей на основе онтологий, элементы которой соответствуют различным слоям архитектуры предприятия. Комплекс построен в соответствии с рамочной схемой архитектуры предприятия и включает в себя метамодель организации, прикладные модели и модели предметной области, позволяющие осуществлять проектирование сервисной бизнес-архитектуры и информационной инфраструктуры организации, программно реализованные в среде разработки онтологий Protege.
3. Разработана типовая мета-онтология архитектуры организации, рассмотренная в контексте ее влияния на информационную инфраструктуру организации. Метамодель организации является навигатором по различным уровням архитектуры предприятия и позволяет формализовать понятия миссии и стратегии, описать их взаимосвязь с различными составляющими архитектуры предприятия и выявляет взаимосвязи ключевых показателей деятельности организации.
4. Разработана онтологическая модель бизнес-среды организации, созданная на основе верхнего слоя рамочной схемы архитектуры предприятия, предназначенная 7 для обобщения и структурированного представления разрозненных подходов к формализации стратегии организации.
5. Разработанаприкладная онтология 'процедур формирования и принятия стратегических решений в системах управления эффективностью бизнеса, назначением которой является проектирование ' связанных аналитическихприложений в интегрированных информационно-аналитических системах.
6. Предложены методические рекомендации* по построению архитектуры предприятия и его информационной системы 'на основе онтологических^ моделей предметной области предприятия.
7. Разработаны-методические рекомендации по системному проектированию и архитектурной работе на основе рамочных схем архитектуры предприятия с использованием разработанного комплекса онтологических моделей.
Практическая значимость.
Практическая значимость предложенного онтологического подхода к описанию архитектуры предприятия и его информационной системы состоит в следующем:
1. Совмещение методологий и технологий менеджмента и информационного менеджмента в рамках обобщенного инструментального решения позволяет обеспечить всестороннее описание автоматизируемой организации посредством выявления скрытых взаимосвязей и взаимозависимостей' в моделях предметной области, что облегчит навигацию по сложным архитектурнымсхемам организации^ее информационной системы. Применение онтологических моделей на практике сервисно-ориентированного проектирования способствует реализации подхода к проектированию «сверху вниз» и позволяет устанавливать связь верхних уровней архитектуры предприятия с методологиями и технологиями проектирования информационных систем транзакционного типа. Приведенные методологические рекомендации могут быть использованы при проектировании систем и соответствующих ИТ-процедур на основе онтологий в рамках архитектурного подхода при сквозном сервисном проектировании.
2. Применение метода онтологического инжиниринга позволяет осуществлять интеграцию разнородных представлений отдельных аспектов предметной области, совмещая модели на различных языках организационного моделирования и проектирования информационных систем организации.
3. Предложенные в работе референсные модели и разработанная методика по системному проектированию и архитектурной работе на основе комплекса онтологических моделей описания могут служить основой для формирования собственных архитектурных моделей конкретных предприятий. Онтологический подход и предложенные референсные модели предприятия могут быть применены для предприятий различного типа и федеральных ведомств.
4. Онтология представляет собой инструмент системного проектирования системы поддержки принятия решений и планирования изменений в информационной инфраструктуре информационно-аналитической системы. Онтология стратегической информационной системы позволяет описать взаимодействие связанных аналитических приложений на различных стадиях процесса принятия решений, осуществляемых на разныхуровнях управления, включая стратегический, при выполнении функционала бизнес-систем и сервисов ИТ-системы, транзакционных: систем, хранилищ" данных-и аналитической системы.
5. Комплекс моделей позволяет осуществлять координацию всех участников в проекте по автоматизации, выступая в роли единого глоссария, описывающего понятия различных аспектов архитектуры.предприятия. ,.
6. На, основе: онтологий. может быть осуществленакаталогизация' всей" документации проекта по автоматизации.
7. Комплекс онтологическихмоделей может выступать в качестве инструмента обучения менеджеров, позволяющего изучать методы и модели описания архитектуры предприятия на разных концептуальныхуровняхпредставления-предприятия.
8. Применение онтологической теории для построения архитектурных моделей предприятия. Развитие теоретических основ в области инструментария автоматизированного проектирования информационных систем уровня организации.
Научая значимость.
Проведено междисциплинарное исследование в области менеджмента, информационного менеджмента и проектирования информационных систем, основное содержание которого состояло в поиске унифицированного метода формализованного представления предметнойобласти организации и единого инструментария проектирования интегрированных информационных системна основе: рамочных схем архитектуры предприятия;
Развитие инструментальной базы в области информационного менеджмента и проектирования информационно-аналитических систем организации, совмещение моделей менеджмента, формализованных моделей предметной области предприятия и методов системного проектирования на основе стандартов и методологий ЕА и применения онтологической теории.
Разработанный инструментарий на основе онтологических моделей предметной области организации обладает развитой визуализациейподдерживает навигацию по многоуровневым иерархическим структурам типа страт или эшелонов рамочной схемы и работу во взаимосвязанных измерениях, обобщения и агрегацию, анализ и синтез архитектурных проектных решений в разных концептуальйых представлениях организации, предлагает единый глоссарий для бизнес-архитекторов и разработчиков ИС.
Выводы Главы 3.
Таким образом, показаны возможности системного проектирования архитектуры предприятия и его информационно-аналитической системы на основе комплекса онтологических моделей.
Приведена методика создания собственных онтологиина, базе референсных моделей при проектировании архитектуры предприятия.
Приведены методические, рекомендации по. архитектурной работе с помощью комплекса онтологических* моделей предметной области предприятия. Разработана методика. архитектурной работы с помощью комплекса онтологических моделей на таких этапахкак формирование перечня' бизнес-процессов, функций* информационной' системы, структуры, базы, данных, системы пользователей и* информационной инфраструктуры:
Также разработана методика проектирования связанных аналитических приложений. на основе онтологической модели процесса принятия решений:
Приведены методические рекомендации по проектированию, архитектуры предприятия в целом и его бизнес-среды в^ частности, модели бизнеса и информационной системы предприятия.
Изучены возможности метамодели организации на основе мета-онтологии корпоративной архитектуры как инструмента описания предприятия в наиболее общем виде. Она позволяет формализовать и описать стратегию предприятия и транслировать её в ИТ-стратегию.
Благодаря комплексному подходу к онтологическому моделированию архитектуры предприятия достигается повторное использование результатов моделирования на верхних уровнях! для моделей нижнего уровня, с их дальнейшей детализацией.1 Это позволяет избегать двойного анализа, разрозненности понятий, используемых терминов и технологий.
Предложенные онтологические модели позволяют осуществлять архитектурную, работу на различных уровнях управления и сервисах информационной системы, от транзакционных систем, до хранилищ данных и связанных аналитических приложений.
Заключение
.
В ходе настоящего исследования были решены поставленные задачи и достигнута цель исследования — разработка формальных моделей, инструментов и методик системного проектирования архитектуры предприятия и его информационной системы.
В результате были получены следующие результаты исформулированы следующие выводы:
1. Проведен анализ методологий ¦ и технологий проектирования информационных систем, моделей стратегического менеджмента и описания бизнес-процессов и установлено: наблюдается многообразие методов и языков описания, рассогласованность моделей, неполная поддержка инструментальными средствами моделирования, слабая ориентированность на описания процедур принятия решения и комплексного всестороннего описания архитектуры предприятия. Предложен метод онтологического инжиниринга для концептуального представления архитектуры предприятия и его информационной системы. Исследованы возможности метода и обоснована применимость для создания моделей архитектуры предприятия.
2. Исследованы инструментальные средства описания архитектуры предприятия и выявлено что они не обладают достаточной функциональностью для создания комплексных машинно-читаемых моделей, пригодных для применения при проектировании архитектуры предприятия и её информационной инфраструктуры предприятия.
3. На основе комплекса онтологических моделей разработана единая инструментальная среда моделирования архитектуры предприятия и его информационной системы. В основе формирования комплекса положена семантическая сеть моделей различного уровня обобщения — мета-онтология, служащая навигатором по уровням архитектуры предприятия, онтологии бизнес-среды как модель предметной области и прикладная онтология процедур формирования и принятия стратегических решений в системах управления эффективностью бизнеса.
4. Разработана типовая мета-онтология архитектуры предприятия. Модель содержит такие классы понятий, как система целей и стратегий, организационная структура, функциональная структура, система процессов и система показателей эффективности и детализирует данные понятия и описывает их взаимосвязь с такими классами, как информационная архитектура, техническая архитектура и архитектура знаний. Назначением мета-онтологии является преобразование бизнес-стратегии в ИТ-стратегию организации. Основными пользователями модели являются руководители организации совместно с ИТ-менеджерами и архитекторами.
5. Разработана онтологическая модель бизнес-среды организации. Данная модель включает понятия верхнего слоя рамочной схемы архитектуры предприятия. Понятия модели сгруппированы по архитектурным элементам. Назначением модели является формализация стратегии.
119 организации в понятиях рамочной схемы. Детализированная с помощью данной модели стратегия является входной информацией для формирования ИТ-стратегии с помощью мета-онтологии. Модель оперирует такими классами как цель, стратегия, оргструктура, бизнес-процессы, важные факторы предприятия, перечень положений, в которых предприятие функционирует. Данные понятия раскрываются и декомпозируются в модели с помощью понятий, заимствованных из различных теорий менеджмента, отражается их взаимосвязь и влияние. Модель может применяться менеджерами компании, так как в ней не детализируется понятие ИТ-инфраструктуры. Данная модель предназначена для архитектурной работы на таких этапах, как разработка и формализация стратегии, организационное моделирование, проектирование перечня бизнес-процессов и функциональных блоков информационно-аналитической системы организации.
6. Сформирована прикладная онтология процедур формирования и принятия стратегических решений в системах управления эффективностью бизнеса, теоретической основой которой является концепция цикла управления компанией, входящего в концепцию ВРМ. В ней выделяются классы, соответствующие фазам процесса принятия решений, технологиям, ИТ-сервисам. В модели отражена взаимосвязь решений с системой целей и стратегий предприятия. Модель применяется на системном уровне ЕА. Назначением её является проектирование связанных аналитических приложений в системах управления эффективностью бизнеса.
7. Исследованы и апробированы на разработанном комплексе онтологических моделей возможности инструментальной реализации и визуализации онтологических моделей. Полученные онтологии пригодны для трансляции в прочие языки описания, используемые при разработке различных информационных систем (UML, XML). Визуализация онтологий упрощает работу со сложными архитектурными схемами. Инструментальное решение позволит осуществлять координацию участников и непрерывное документирование по проекту.
8. Разработаны методические положения по системному проектированию архитектуры предприятия и его информационно-аналитической системы на основе комплекса онтологических моделей. Методические положения регламентируют проектирование архитектуры предприятия на верхних слоях ЕА, а также архитектуры его информационно-аналитической системы.
