Методики и алгоритмы системы формирования оптимальных административных регламентов и диаграмм процессов предоставления услуг в электронном виде

С 2008 года в Российской Федерации начало создаваться электронное правительство, представляющее собой форму организации деятельности органов государственной власти, обеспечивающую за счет широкого применения информационно-коммуникационных технологий качественно новый уровень оперативности и удобства получения организациями и гражданами услуг и информации о результатах деятельности государственных органов [40]. В 2012 году Российская Федерация заняла 27 место в рейтинге развития электронного правительства ООН [103], что выше на 32 позиции, чем в аналогичном рейтинге 2010 года. За это время в стране выросли показатели индексов электронных услуг и телекоммуникационной инфраструктуры. Сегодня по значениям всех компонентов рейтинга показатели Российской Федерации превышают среднемировые, что позволяет ООН относить ее к группе новых лидеров в области развития электронного правительства.

Стремительное развертывание электронного правительства неизбежно порождает ряд проблем, решение которых не всегда может быть достигнуто на инженерном уровне и требует постановки научных задач.

Актуальность темы

исследования. Если рассматривать электронное правительство как систему, развивающуюся по спиральной модели жизненного цикла, проходящую на каждой итерации все фазы развития, то можно заключить, что на сегодняшний день развертывание системы достигло фаз отладки, внедрения и эксплуатации на первой итерации жизненного цикла. Система развертывается неравномерно. Для многих государственных и муниципальных услуг, не входящих в перечень первоочередных, переход к предоставлению в электронном виде только начался — происходит разработка административных регламентов, стандартов электронных услуг и других документов, обеспечивающих предоставление услуг в электронном виде.

Этот факт свидетельствует о необходимости уделять значительное внимание всем фазам жизненного цикла системы электронного правительства.

Однако работы многих авторов направлены на рассмотрение системы на заключительных фазах. Ряд трудов посвящен вопросам исследования уровня удовлетворенности получателей качеством услуг, разработки механизмов мониторинга качества услуг, оптимизации предоставления уже регламентированных услуг (Головщинский К. И., Хабриева Т. Я., Клименко А. В., Южаков В. Н., Бойков В. Э., Добролюбова Е. И., Матюкин С. В., Кревский И. Г., Осташков А. В. и др.). Постановка задач в таких исследованиях предполагает, что имеющиеся на момент предоставления услуг административные регламенты и стандарты электронных услуг качественно сформированы и оптимальны. Но практика подтверждает, что на фазах формирования требований и проектирования, выбранных для дальнейшего исследования, до сих пор имеются нерешенные задачи. Одной из таких является задача автоматизированного формирования оптимальных административных регламентов и диаграмм процессов предоставления государственных и муниципальных услуг в электронном виде.

Современные СА8Е-системы (программные продукты, ориентированные на работу с бизнес-процессами — процессами деятельности коммерческих организаций и предприятий, организационными процессами деятельности бюджетных учреждений и административными процессами деятельности органов власти) не содержат развитых автоматизированных инструментов оптимизации и ориентированы в основном на визуализацию и документирование.

Теоретические исследования в области оптимизации и реинжиниринга бизнес-процессов также не находят удовлетворительного решения сформулированной задаче, а имеющиеся методики рассчитаны на выполнение без использования средств вычислительной техники, в то время как автоматизированному решению задач уделяется недостаточное внимание. Известные алгоритмы оптимизации процессов разработаны для частных случаев и не решают многих задач, возникающих в области оптимизации бизнес-процессов.

Для решения сформулированной задачи разработано методическое и алгоритмическое обеспечение, которое может быть положено в основу предметно-ориентированной системы формирования оптимальных административных регламентов и диаграмм процессов предоставления услуг в электронном виде.

Целью диссертационной работы является разработка методик и алгоритмов системы формирования оптимальных административных регламентов и диаграмм процессов предоставления муниципальных и государственных услуг. Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1) провести анализ предметной области, определить особенности и недостатки развертывания системы электронного правительства на фазах формирования требований и проектирования, рассмотреть нотации моделирования, методы и средства оптимизации бизнес-процессов;

2) разработать методическое и алгоритмическое обеспечение, которое может быть положено в основу функционирования системы формирования оптимальных административных регламентов и диаграмм процессов предоставления услуг;

3) разработать методику оценки эффективности СА8Е-систем, позволяющую выбрать САБЕ-систему для формализации процессов предоставления услуг, с помощью которой могут быть решены сформулированные задачи;

4) подтвердить работоспособность и эффективность разработанных алгоритмов с помощью программной реализации и тестовых испытаний одного из модулей системы.

В качестве объекта исследования определены административные регламенты и диаграммы процессов предоставления услуг, содержащиеся в стандартах электронных услуг системы электронного правительства Российской Федерации. Предметом исследования является алгоритмическое обеспечение оптимизации административных регламентов и диаграмм процессов предоставления услуг на фазах формирования требований и проектирования жизненного цикла системы электронного правительства.

Методы исследования. В ходе исследования применялись методы системного анализа, теории принятия решений, теории графов, структурного анализа и проектирования систем, теории баз данных, динамического и объектноориентированного программирования, методы вычислений на строках, методы математической статистики.

Научная новизна исследования.

1. Разработана методика определения оптимальности административных регламентов, которая в отличие от известных позволяет оценивать оптимальность в терминах бизнес-процессов на основе количественно измеримых критериев.

2. Предложены алгоритмы предметно-ориентированной системы, которые в отличие от существующих позволяют проводить мониторинг требований внешней среды и оптимизировать административные регламенты и диаграммы процессов предоставления услуг на основе формализованных методов.

3. Предложена методика оценки эффективности СА8Е-систем, которая в отличие от существующих позволяет проводить оценку по широкому спектру критериев, адаптируемых к выбранной предметной области.

Практическая значимость исследования.

1. Разработаны алгоритмы системы формирования оптимальных административных регламентов и диаграмм процессов предоставления услуг, реализация и внедрение которой позволят в автоматизированном режиме оперативно формировать регламенты и диаграммы, адаптированные к изменяющимся условиям внешней среды, а также оценивать их оптимальность.

2. Программно реализован модуль формирования оптимальных диаграмм процессов предоставления услуг, практическая ценность которого подтверждена свидетельством о государственной регистрации программы для ЭВМ и тестовыми испытаниями. Опытным путем установлено, что использование модуля позволяет сократить время работы сотрудников исполнительных органов власти по формированию диаграмм для одной муниципальной услуги в среднем на 57%.

3. Сформулированы рекомендации сотрудникам исполнительных органов власти, разрабатывающим стандарты электронных услуг, по выбору нотаций и СА8Е-системы для предварительной формализации процессов.

Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечены использованием аналитических оценок эффективности алгоритмов, которые положены в основу функционирования системы формирования оптимальных административных регламентов и диаграмм процессов предоставления услуг, корректным применением методов математической статистики для проведения и обработки результатов тестирования программно реализованного модуля системы, а также результатами опытной эксплуатации модуля.

На защиту выносятся:

1) методика определения оптимальности административных регламентов;

2) алгоритмы формирования оптимальных административных регламентов и диаграмм процессов предоставления услуг;

3) методика оценки эффективности CASE-систем в соответствии с требуемой функциональностью;

4) программно реализованный модуль формирования оптимальных диаграмм процессов предоставления услуг.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на международных научно-практических конференциях: I, II конференции «Global TRIZ Conference» (Seoul, Korea, 2010;2011), X конференции «TRIZ Future Conference» (Bergamo, Italy, 2010), конференции «Проблемы, пути и технологии удовлетворения требований экономики и социально-культурной сферы региона к структуре, содержанию и качеству подготовки специалистов» (Комсомольск-на-Амуре, 2010), II конференции «Динамика научных исследований» (Перемышль, Польша, 2011).

По результатам работы производились доклады на рабочих совещаниях Администрации Центрального округа г. Комсомольска-на-Амуре (2011;2012 гг.) — научно-техническом совете электротехнического факультета ФГБОУ ВПО «КнАГТУ» (г. Комсомольск-на-Амуре, 2012 г.) — семинарах кафедр «Информационные системы» факультета компьютерных технологий ФГБОУ ВПО «КнАГТУ» (г. Комсомольск-на-Амуре, 2010;2012 гг.), «Системотехника» факультета автоматизации и информационных технологий ФГБОУ ВПО «Сиб-ГТУ» (г. Красноярск, 2012 г.), «Системы автоматизации проектирования» факультета вычислительной техники ФГБОУ ВПО «ПГУ» (г. Пенза, 2012 г.) — XV краевом конкурсе молодых ученых и аспирантов (г. Хабаровск, 2013 г.).

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 12 печатных работ, из которых 5 — статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ [75, 77, 79, 80, 109]. Получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ (рисунок В.1).

В работах, выполненных в соавторстве, лично соискателю принадлежит: [74, 75, 77, 108, 109] - классификация, оценка и определение направлений развития САЭЕ-систем- [107] - методики и примеры принятия решений в социально-экономических системах на основе процессно-ориентированной, функциональной и В8С моделей- [106] - описание преимуществ, недостатков и областей применения функционального, процессно-ориентированного и сетевого подходов к управлению деятельностью- [80] - описание жизненного цикла системы электронного правительства, формулирование проблем разработки административных регламентов и стандартов электронных услуг, проектирование системы формирования оптимальных бизнес-процессов оказания муниципальных услуг, выбор нотации для формализации бизнес-процессов, структура формализуемого текста административного регламента- [79] - структура и алгоритмы СА8Е-системы формирования оптимальных административных регламентов и диаграмм, методика определения оптимальности административных регламентов и диаграмм, реализация и апробация программного модуля формирования оптимальных диаграмм- [78] - построение эволюции моделей и инструментов описания БП, сравнительный функциональный анализ и определение направлений совершенствования СА8Е-систем, особенности реализации и практического применения оптимизации в существующих программных продуктах и теоретических исследованиях.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка литературы, содержащего 110 наименований, и четырех приложений. Основная часть работы изложена на 140 машинописных страницах, со.

4.4 Основные результаты и выводы.

1. Спроектирована модель данных модуля формирования оптимальных диаграмм (FORMS-A.5) с использованием возможностей нотации IDEF1X.

2. Выполнена программная реализация модуля FORMS-A.5 на языке С# 3.0 в среде Microsoft Visual Studio 2008 Express Edition 9.0, интегрируемой с MS Visio 2007. Реализованный модуль позволяет: а) загружать для просмотра и извлечения диаграмм файлы АР и СЭУб) формировать оптимальные диаграммы (работать с диаграммами процессов, извлеченными из СЭУ: просматривать перечень найденных ошибок и результаты редактирования диаграмм в автоматизированном режиме в соответствии с изменениями, произошедшими в тексте новой версии АРвносить правки в результаты редактирования диаграммредактировать, удалять, пересохранять диаграммы и т. д.) — в) формировать новую версию СЭУг) формировать отчеты.

Оптимальными признаются диаграммы, сформированные по оптимальным АР и не содержащие ошибок: а) ЧД, не связанных с фрагментами текста АРб) ЧД, связанных с фрагментами текста АР, изменившимися в новой версии АРв) ЧД, связанных с фрагментами текста АР, отсутствующими в новой версии АРг) информационных потоков, не связанных с другими графическими примитивами.

3. Для подтверждения работоспособности и обоснования эффективности проведены тестовые испытания реализованного модуля в Администрации Центрального округа г. Комсомольска-на-Амуре согласно правилам выборочного статистического исследования и методу хронометража: а) подтверждена корректность и полнота функционирования модуля, заявленные в описании программы и руководстве оператораб) проведен хронометраж работы пользователя с модулемв) рассчитаны показатели, позволяющие сделать вывод о сокращении временных затрат в среднем на 57% при использовании РСЖМ8-А.5 для добавления, удаления, редактирования диаграмм в СЭУ.

Заключение

.

Поставленные задачи выполнены в полной мере, в ходе исследования получены следующие результаты.

1. Анализ предметной области выявил недостатки в создании системы электронного правительства на фазах формирования требований и проектирования жизненного цикла. В существующих теоретических исследованиях и практических разработках найдены решения не всех задач. Без внимания остается задача автоматизированного формирования оптимальных административных регламентов и диаграмм процессов предоставления услуг, заключающаяся в проверке соблюдения предписанных нормативно-правовыми актами требований к административным регламентам и соответствия диаграмм из стандартов электронных услуг требованиям административных регламентов.

2. В процессе диссертационного исследования разработано методическое и алгоритмическое обеспечение формирования оптимальных административных регламентов и диаграмм процессов предоставления услуг: а) предложена методика определения оптимальности административных регламентов, которая основана на последовательном расчете частных показателей оптимальности и вычислении суммарного интегрального показателя и позволяет оценивать оптимальность АР на основе количественно измеримых критериевб) разработаны алгоритмы формирования оптимальных административных регламентов, в которых впервые для электронного правительства использованы: фильтрационный алгоритм Бейза-Ятса-Наварро приближенного сравнения с множественными паттернамиалгоритм Укконена-Майерса нахождения расстояния между строкамив) созданы авторские алгоритмы формирования оптимальных диаграмм, использующие метод обхода дерева в глубину.

3. Инструментами автоматизированного решения сформулированной задачи являются программные системы, поддерживающие функции анализа, проектирования и оптимизации бизнес-процессов. В этих целях наиболее подходят CASE-системы, ориентированные на работу с организационными и административными процессами деятельности коммерческих предприятий, бюджетных учреждений и органов власти.

Проведенный в ходе исследования анализ позволил сделать вывод, что существующие CASE-системы не содержат развитых средств оптимизации процессов. Разработка индивидуальной системы, предназначенной для решения сформулированной задачи, также не представляется эффективной ввиду материальных и временных затрат на создание функционала, который необходим для предварительной формализации процессов предоставления услуг и уже предусмотрен в CASE-системах. Наиболее предпочтительным оказалось использование возможностей готовой CASE-системы и разработка предметно-ориентированной системы, обменивающейся с CASE-системой необходимыми данными.

Разработана методика оценки эффективности CASE-систем, которая может быть использована специалистами-аналитиками организаций и предприятий в целях подбора подходящих программных систем различной функциональности. Применение методики позволило выбрать CASE-систему для формализации процессов предоставления услуг.

4. Спроектирована система формирования оптимальных административных регламентов и диаграмм процессов предоставления услуг в электронном виде, получившая название FORMS. В основу системы положено разработанное методическое и алгоритмическое обеспечение.

5. Программно реализован модуль системы для формирования оптимальных диаграмм. По результатам тестовых испытаний подтверждено, что использование модуля позволяет сократить временные затраты сотрудников органов исполнительной власти по формированию оптимальных диаграмм, соответствующих требованиям административных регламентов, в среднем на 57%.

Практические рекомендации. Система FORMS позволяет воспринимать оптимизацию бизнес-процессов в более общем смысле — как совокупность мероприятий по приведению в соответствии с изменяющимися требованиями внешней среды регламентов и диаграмм бизнес-процессов (п. 1.2.2). Идея автоматизированной оптимизации бизнес-процесса, вначале на уровне анализа изменений в текстах регламента процесса, затем — на уровне изменения диаграмм в соответствии с выявленными изменениями в текстах регламентов, является новой, ранее не реализуемой в системах организационного управления и поддержки жизненного цикла социально-экономических систем.

Предложенные в ходе исследования методики и алгоритмы могут послужить основой для дальнейших теоретических исследований и практических разработок, в числе которых:

— программная реализация и тестирование совместной работы всех модулей системы FORMS в виде самостоятельного программного продукта, интегрируемого с различными офисными приложениями;

— модифицирование алгоритмов с целью последующего применения системы FORMS для формирования оптимальных диаграмм процессов не только в стандартах электронных услуг, но и в дорожных картах и прочих документах электронного правительства, содержащих диаграммы процессов в различных графических нотациях;

— разработка референтных структур [70] оптимальных регламентов и диаграмм бизнес-процессов по отраслям экономики;

— проектирование оптимальной организационной структуры предприятий различной архитектуры;

— разработка методик оптимизации карт стратегий предприятий [33];

— разработка новых нотаций моделирования бизнес-процессов. список сокращений и условных обозначений.

АР.

АСУ.

БД.

БИ.

БП.

ЕП.

ИОТ.

ИСУП.

КА.

КС.

НПА.

ОЭС.

ПО.

РВ смэв.

СР.

СУБД.

СЭУ.

ЧД эп.

ВТО БРА БОЯМЗ.

НЗ.

НБ.

Ж^А им.

УМА VMR.

Административный регламент Автоматизированная система управления База данных Блок информации Бизнес-процесс.

Единый портал государственных и муниципальных услуг (функций).

Интеллектуальная обработка текста.

Информационная система управления предприятием.

Конечный автомат.

Ключевое слово.

Нормативно-правовой акт.

Организационно-экономические системы.

Программное обеспечение.

Регулярное выражение.

Система межведомственного электронного взаимодействия.

Сводный реестр государственных и муниципальных услуг (функций).

Системы управления базами данных.

Стандарт электронной услуги.

Часть диаграммы.

Электронное правительство.

Фильтрационный алгоритм Бейза-Ятса-Наварро для аппроксимирующих паттернов).

Алгоритм, использующий детерминированный конечный автомат Система формирования оптимальных административных регламентов и диаграмм процессов предоставления услуг в электронном виде Алгоритм Хешберга нахождения наибольшей общей подпоследовательности.

Алгоритм Ханта-Шиманского нахождения наибольшей общей подпоследовательности.

Алгоритм, использующий недетерминированный конечный автомат.

Алгоритм Укконена-Майерса нахождения расстояния между строками.

Алгоритм Вагнера-Фишера нахождения расстояния между строками.

Модифицированный алгоритм Ву-Менбера для аппроксимирующих паттернов.

Модифицированный алгоритм Ву-Менбера.