Способы, модели и инструментальные средства управления потоками электронных документов в организациях с дивизиональной структурой

Актуальность темы

Совершенствование процессов управления и принятия^ решений в организациях с целью повышения эффективности их функционированиянеразрывно связано с качеством информационного обеспечения и подсистем управления потоками электронных документов (ЭД). Вт этом направлении ведутся? интенсивные исследования, направленные на разработку методов формализацииw постановки задачуправления? и инструментальных средств создания и использованияситуационного управления в организациях. К настоящему времени существуют и определены следующие основные типы организаций: линейная, функциональная, матричная, дивизиональнаямножественная. По мнению4 экспертов, максимальное распространение имеют дивизиональные организации. Потребность в использовании дивизиональной структуры появилась в связи с резким возрастанием размеров" организаций, диверсификацией их деятельности, усложнением" технологических процессов. Проблема управления потоками' ЭД имеет важное* значение для дивизиональных организационных структур, поскольку вместе с ростом числа уровней и числа функциональных компонентов (дивизионов) лавинообразно растут объемы данных и ужесточаютсятребования ко времени обмена тематическими блоками электронных документов (ТБЭД). В средних дивизиональных организациях корпоративная, ЛВС имеет 3000 каналов связи, соединяющих около 1600 автоматизированных рабочих мест (АРМ), 180 устройств самообслуживания (банкоматы, информационно-платежные терминалы) и 800 торгово-сервисных терминалов. Как правило, используются рабочие станции и серверы массового распространения и не применяются сложные аппаратные средства и дорогостоящие программные продукты, которые внедряются в крупных организациях с аналогичной структурой.

Над проблемами экспертных систем и ситуационного управления работали известные отечественные и зарубежные специалисты Глушков.

В.М., Поспелов Д. А., Клыков Ю. И., Зак Ю. А., Вагин В. Н., Маслов С. Ю., Мелихов А. Н., Берштейн JI.C., Карелин В. П., Buchanan В., Shortliffe Е., Foster Di, David Е., Luckham D., Hamdy A'., Taha и другие.

Между тем, существующие методы, решения задач систем управления* потоками ЭД приводят к результатам, которые еще далеки от потребностей практики, что открывает пути дляпоиска новых подходов* и создания* методов и инструментальных средств решения задач данного класса.

Важной — особенностью систем управления потоками ЭД в дивизиональных организациях, является наличие большого числа элементов и числа связей между ними, что приводит к необходимости решения логических комбинаторных задач алгоритмами с высоким уровнем временной сложности с неприемлемыми для* практики затратами-времени. Названные особенности составляют основное противоречие, на разрешение которого направлено данное диссертационное исследование. Основная решаемая задача диссертации заключается: в создании системы ситуационного управления потоками ЭД в организациях с дивизиональной структуройв разработке форм представления* исходных данных, продукций и инструментальных средств1 конкретизации структуры и параметров системы управления, а также способов и средств формирования* эталонных ситуаций и обработки информации, составляющих ядро системыуправления (под эталонной ситуацией понимается состояние объекта управления, удовлетворяющее целям управления) — в проведении экспериментальных исследований временной сложности алгоритмов и процессов обмена ЭД.

Для решения основной задачи диссертации имеются достаточные основания, как для унификации форм представленияситуаций и порождаемых ими действий, так и для покаскадного приведения (алгоритмизации) задач обработки знаний к виду пригодному для применения методов целенаправленного перебора при приемлемых для практики затратах времени. Первая часть диссертации включает теоретические построения для создания: структурно-функциональной организации (архитектуры) ситуационной системы управления^ потокамиЭД с базой знаний, правила которой основаны на методологии ситуационного управленияструктурно-параметрической ' конкретизациисистемы управлениям соответствии с особенностями, объекта управленияспособов и алгоритмов^ формирования эталонных ситуаций и визуализации, «скрытых» динамических параметров, нагрузки на функциональные компоненты объекта управления: Практическая, часть" работы включает разработку программных средств ситуационного управления потоками ЭД и визуализации •динамических параметров системы, а также содержит результаты экспериментальных исследований:

На основании, изложенного^ следует, что темадиссертации является, актуальной и перспективной.

Диссертация! выполнялась в рамках госбюджетной-составной части НИР Курского государственного* технического университета по" тематическому плану Министерства1 образования^ и. науки, РФ № 1.5.09, 2009; г. «Создание продукционной алгоритмической» системы быстрых символьных вычислений и языка программирования4 для, реконфигурируемых вычислительных систем". ,.

Объект исследования: процессы обмена ЭД в организациях.

Предмет исследования: управление процессами обмена’потоками ЭД для совершенствования’функционирования организаций.

Цель диссертации заключается в сокращении временных затрат при управлении потоками ЭД путем создания: модели управленияструктурно-функциональной организации (архитектуры) системыситуационного управленияспособа определения параметров и множества допустимых состояний, соответствующих конкретному объекту управленияспособа и алгоритма формирования эталонных ситуаций и разработку программных средств управления потоками ЭД. и визуализации динамических параметров объекта управления.

Поставленная научно-техническая задача декомпозируется на следующие частные задачи исследований:

1. Выполнить анализ, существующих методов, моделей и инструментальных средств систем управления потоками ЭД, а также способов сокращения временных затрат при решении трудно формализуемых задач. ,.

2. Разработать модель управления и архитектуру ситуационной системы управления.

3. Разработать способ определения параметров и множества допустимых состояний, соответствующих конкретному объекту управления, а также определить логические условия выбора минимально допустимых областей изменения параметров модели управления.

4. Создать способ и алгоритм для формирования эталонных ситуаций. Разработать алгоритм и программные средства для решения задачи управления потоками ЭД, визуализации «скрытых» динамических параметров объекта управления и для проведения экспериментальных исследований.

Методы* исследования базируются на аппарате теории ситуационного управления, теории алгоритмов и математической логики, на положениях современной дискретной математики, теории продукционных систем обработки символьной информации, теории проектирования систем управления, теоретического и прикладного программирования.

Научная новизна результатов исследований:

1. Созданы продукционная модель управления потоками ЭД в организациях с дивизиональной структурой и архитектура ситуационной системы управления. Модель управления отличается тем, что в ней используется объединение достоинств экспертных систем и ситуационного управления, что позволило разработать новый тип правил, в левой части которых используются высказывания, характеризующие отклонение от эталонной ситуации, а в правой части — высказывания, задающие воздействия, которые аннулируют текущие отклонения от эталоннойситуации или обеспечивают минимально-допустимые отклонения-" от нее: Разработан новый тип правил (продукций) базы знаний. Hai основе модели-разработана архитектура. ситуационной системыуправления, содержащая новые блоки и связи.

2. Разработан неординарный способ' и алгоритм конкретизации структуры, параметров и множества состояний модели по отношению к заданному объекту управленияСпособ и алгоритм позволяют сократить. размерность логических комбинаторных задач управления и достигнуть приемлемых для практики временных затра т при их решении.

31 Разработан способ и алгоритм формирования эталонных ситуаций в новой форме их представления, в виде графиков обмена блоками электронных документов, а также разработан способ1 и осуществлена его алгоритмизация для визуализации, и. мониторинга динамики параметров обьекта управления. Это позволяет реализовать структурное управление компонентами исвязям" информационной системы* организаций.- и. , осуществлять ее реструктуризацию для совершенствования процессов управления потоками ЭД в средних дивизиональных организациях.

Достоверность результатов диссертацииобеспечиваетсякорректным и обоснованным применением положений и методов математической логики и теории алгоритмов, ситуационного управления и проектирования, систем управления, а теоретические построения 11 одтверждаются логическим анализомалгоритмов, результатами экспериментов, практическим использованием и регистрацией программных реализаций алгоритмов^ в Роспатенте.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1. На основе анализа разработанных способов и их алгоритмизации созданы программные средства, которые совместно с существующим программным продуктом VEGAStls, реализующим целенаправленный поиск, может эффективно по времени решать важные практические задачи управления и реструктуризации системы обмена электронными документами с существенным сокращением затрат времени (свидетельство о регистрации программы № 2 009 615 953).

21 Алгоритм формирования эталонных ситуаций в виде графиков обмена* потоками информации рекомендуется дл^ решения задач создания-расписаний по видам работ, решен ия комбинаторных транспортных задач.

3. Имеет высокое практическое значение программный продукт для визуализации в интерактивных системах управления с целью обнаружения «скрытых» трендов параметров объекта управления (ОУ).

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы нашли применение в учебном процессе Юго-Западного государственного университета на кафедре программного обеспечения вычислительной техники в рамках курса «©-сновы теории управления». Внедрены в ОКБ «Авиаавтоматика» Курского ОАО «Прибор" — в комитете потребительского рынка, развития малого предпринимательства и лицензирования Курской областив ООО «Союз Консалтинг», что подтверждается актами о внедрении:

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Международных научных конференциях: «Проблемы информатики в управлении, экономике и технике» — Пенза (2007 г.);

Инновационные процессы в менеджменте" - Приволжский Дом знаний (2008 г.) — «Проблемы качества образования в современном обществе» -Приволжский Дом знаний (2008г.) — «Информационно-измерительные, диагностические и управляющие системы -2009» — Курск (2009 г.).

Основные результаты, выносимые на защиту:

1. Модель управления, способ и алгоритм ситуационного управления наг основе нового типа правил, а также архитектура системы управления, имеющая в своем составе новые функциональные блоки и связи.

2. Способ и алгоритм определения^ структуры, параметров и множества допустимых состояний модели для конкретного объекта управления. Способ и алгоритм позволяют сократить объем перебора при решении логических комбинаторных задач управления и достигнуть скоростного преимущества в 7−9 раз по отношению к аналогу.

3. Способ и алгоритм формирования эталонных ситуаций в виде графиков обмена потоками ЭД, алгоритм и программный продукт визуализации «скрытых» трендов параметров объекта управления в условиях детерминированно-хаотической динамики нагрузки. Программные продукты, реализующие разработанные алгоритмы и результаты экспериментальных исследований.

Публикации по теме диссертации. Основные результаты проведенных исследований, опубликованы в 8 работах, среди которых имеется 1 статья' в научном издании, входящем в перечень ВАК Минобрнауки РФ, и 1 Свидетельство РФ о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2 009 615 953.

Личный вклад соискателя. Все выносимые на защиту научные результаты" получены соискателем лично. В работах по теме диссертации, опубликованных в соавторстве, личный вклад соискателя сводится к следующему: в [1] предложена архитектура информационной системы управления вуза с интегрированием в нее стационарных терминаловв [2] описан аппарат клиент-серверной технологии ИС, построенной на основе стандарта OSI, используя технологии ETHERNET и INTRANETв [3] предложены методы модельной архитектуры (MDA) для системы управления потоками ЭДв [4] проведена оценка специфики технологий сетей ADSL с позиции социально-экономической значимостив [5] предложены теоретико-методологические основы эффективного управления инновационным процессом в организациях социально-экономической сферыв [6] проведен анализ современных эффективных технологий представления информации с помощью гипертекстовой базы знанийв [7] проведена оценка современных способов представления информации, способствующих повышению эффективности управления- [8] разработана программа для регистрации потоков.

Структура и объем диссертации

Работа состоит извведения, четырех глав, заключения, приложений и списка использованных источниковвключающего 94: наименования: Общий объем диссертации составляет 248 страниц машинописного текставместе:. с приложениями:. Диссертация содержит 38 рисунков и 10 таблиц.

Краткаяаннотация’содержаниялдиссертации:

Во введении обоснована актуальность,.сформулированы цель и задача5 исследованиянаучная новизнапрактическая ценность работы, основные положения, выносимые на защиту и другие общие характеристики диссертации-. '.

В первой главе анализируютсяосновные типы «организаций, современные средства управления потоками ЭД в организациях, проводится сравнительный анализ существующих подходов» по созданию систем управления и их алгоритмического обеспечения, систем ситуационного управления п экспертных систем.

Во второй главе разработаны модель управления, алгоритмы и архитектура ситуационной системы управления потоками ЭД в организациях, с, дивизиональной структурой,.- разработан способ и алгоритм выбора структурных связей и параметров модели управления и ситуационной системы управления (конкретизация) для конкретных объектов управления, а также осуществлена формализация и постановка задачи управления потоками ЭД в организациях.

В третьей главе приводится разработка метода создания эталонных ситуаций при управлении потоками ЭД, постановка и приведение возникающих при, этом, задачк виду, допускающему применение: метода1 решения комбинаторных задач с существенным сокращением затрат времени путем применения процедур отсечения вариантов при целенаправленном переборе, который реализуется программным продуктом УЕСтАЗЙб.

В> четвертой главе рассматриваются: конфигурация ОУалгоритм формирования эталонных ситуацийметодика, определения: нагрузки на: процессор, сеть, каналы и оператороврезультаты экспериментальных исследованийа также алгоритм выявления «скрытых» трендов динамических параметров ОУ и результаты его применения. Методики сопровождаются таблицами и расчетами нагрузки. В качестве объекта выбрана информационная система электронного документооборота типовой средней дивизиональной организации — банки, крупные образовательные учреждения высшего образования (МГУ, СПбГУ, ЮФУ и т. п.).

В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертации.

В приложениях приведены: листинги программных продуктов и материалы вспомогательного назначения, в том числе способ, форма постановки задачи и алгоритм составления расписаний в учебных заведениях.

Основные результаты диссертации:

1. Созданы продукционная^ модель управления потоками^ ЭДг в^ организациях с дивизиональной структурой и архитектура ситуационной системы управления. Модель управленияотличается* тем, что в ней используется объединение достоинств экспертных систем и ситуационного управления, что позволило разработатьновый типправил, в левой, части которых используются высказывания, характеризующие^ отклонение от эталонной ситуацииа в правой части — высказывания^ задающие воздействия, которые аннулируют, текущие отклоненияот эталонной ситуации или обеспечивают минимально-допустимые отклонения от нее. Разработан новый тип правил (продукций) базы знаний. На основе модели разработана архитектура ситуационной* системы управления-. содержащаяновые блоки и связи. Инструментальные средства управления, позволяют разграничивать и осуществлять управлениев двух режимах: прямое управление дляприведения текущей ситуации к эталонной-. опосредованное управление, приводящее текущую ситуацию к ситуации, У имеющей допустимо-минимальное отклонение от эталонной.

2. Разработан неординарный способ и алгоритм конкретизации структуры, параметров и множества состояний моделипо отношению к заданному объекту управленияСпособ и алгоритм позволяют сократить размерность логических комбинаторных задач управления и достигнуть приемлемых для практики временных затрат при их решении. Вместе с тем, выполнено покаскадное приведение исходной задачи к виду, которыйдает возможность. использовать существующие эффективные методы целенаправленного перебора, что позволяет достигать значимого4 скоростного преимущества по отношению к методам логического вывода.

3. Разработан способ и алгоритм формирования5 эталонных ситуацийв новой форме их представления в виде графиков обмена блоками электронных документов, а также разработан способ и осуществлена его алгоритмизация для визуализации и мониторинга динамики параметров объекта управления. Это позволяет реализовать структурное управление компонентами и связями информационной системы организаций и осуществлять' ее реструктуризацию' для совершенствования процессов управления потоками ЭД в дивизиональных организациях.

4. На основе анализа и экспериментальных исследований разработанных способови- их алгоритмизации, созданы" программные средства, которые совместно с существующим программным продуктом УЕОАЗ^б, реализующим целенаправленный поиск решения, логических комбинаторных задач, могут эффективно по времени решать практические важные* задачи управления электронными документами. Установлено, что скоростные преимущества разработанных программных средств созданной* ССУ, в 7−9 раз выше по отношению к аналогу. Вместе с тем, в. ССУ встроены программные модули визуализации и обработки информации для выявления «скрытых» трендов параметров нагрузки на компоненты ОУ, а также модуль мониторинга динамики потоков электронных документов (свидетельство о регистрации программы № 2 009 615 953). I.

Области перспективного применения. Без существенных изменений, разработанные в диссертации алгоритмические средства, рекомендуются, для решения задач составления расписания в типовых учебных заведениях, решения дискретных транспортных задач, и других целочисленных задач управления с булевскими и многозначными переменными в распределенных системах управления в интересах оценки быстроменяющейся обстановки. А также, для использования в процессах обучения студентов и аспирантов профильных образовательных учреждений. Высокий прагматический потенциал имеют программные средства визуализации «скрытых» трендов в детерминированно-хаотических параметрах нагрузки объекта управления для использования в интерактивных системах управления.

Таким образом, цель диссертации достигнута.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Решена научно-техническая: задача, котораязаключается: в созданиисистемы ситуационного управления потоками ЭД. в? организациях с: дивизиональной структуройв разработке форм представления исходных данных, продукций и инструментальных средств конкретизации структуры и параметров системы, управления, а также способов / и средств формирования эталонных ситуаций и обработки информации, составляющих ядро ¦ системы управленияв проведении экспериментальных, исследованийвременной сложности алгоритмов и процессов обхмена ЭД.