Методологические основы проектирования информационных систем крупных организаций на базе системы развивающихся статических и динамических интеллектуальных моделей

Е. Ойхман, О. Евсеев, С. Паронджанов, Компания Аргуссофт (Москва)

В работе формулируются основные положения методологической концепции проектирования информационных систем крупномасштабных организаций на основе построения системы параллельно развивающихся статических и динамических моделей, из которых извлекаются требования и спецификации проекта информационной системы.

Система моделей включает описание процессов, функций, потоков, данных и других статических и динамических аспектов деятельности организаций. Для построения моделей крупномасштабных систем используются следующие основные методические соглашения.

Статические и динамические модели строятся только для основных видов деятельности организации и только в том объеме и с той степенью подробности, которая обеспечивает формирование требований к ИС. При определении требований кинформационным системам это позволяет ограничиться представлением только информационных процессов, связанных с оказанием услуг клиентам.

Информационные системы разбиваются на совокупность архитектур, каждая из которых описывает различные аспекты ИС с разных точек зрения. Это позволяет разделить формирование требований к ИС на ряд итерационно выполняемых шагов, на каждом из которых решаемые задачи построения моделей и исследования вариантов архитектур имеют меньшую размерность и более просты, чем вся задача определения требований к ИС в целом.

При построении моделей используется принцип проектирования по методу "сверху вниз" и "от общего к частному", что позволяет упростить решение задач без потери качества и ограничиться представлением в моделях только главных деталей и в том объеме, который необходим для определения набора требований к конкретной архитектуре информационной системы на очередном уровне ее детализации.

При построении статических и динамических моделей целесообразно использовать объектно-ориентированный подход, который позволяет снизить размерность и трудоемкость проектирования моделей за счет их разумной декомпозиции и выделения повторно используемых типовых фрагментов, которые используются в качестве базовых конструктивных элементов моделей.

Использование этих соглашений дает реальную основу для преодоления трудностей, связанных с размерностью моделирования крупномасштабных организаций при определении требований к их информационным системам.

Подход основан на использовании мощных средств для построения моделей: CASE-средств для построения статических моделей и автоматизации моделирования функций, данных и структуры организации и информационной системы, и интеллектуальных средств для построения динамических моделей организации и информационной системы и проведения динамического моделирования процессов.

Методическая схема итерационного проектирования информационных систем и уточнения требований к ним, а также реинжиниринга бизнес-процессов при помощи современных средств интеллектуального динамического моделирования заключается в следующем.

Требования и спецификации проекта большой системы на любом уровне детализации выражаются через совокупность архитектур ИС, описывающих с различных точек зрения ее будущий облик. Основными из этих архитектур являются архитектура системотехнической платформы, архитектура телекоммуникационной системы и архитектура прикладного программно-информационного обеспечения.

На первом шаге строятся "главные" статические и динамические модели основных видов деятельности организации, раскрывающие ее основные бизнес-процессы на всех уровнях управления. Уровень детализации этих моделей выбирается достаточно крупным, исходя из требований получения оценок времени выполнения процессов основных контуров управления организации.

Отправной точкой процесса проектирования ИС может служить построение исходной модели рассматриваемой организации и используемых в ней в настоящее время информационных систем. Эти модели служат источником извлечения метрических характеристик начальных требований и ограничений, выставляемых к первым архитектурным образам будущей ИС. Далее строится динамическая модели этих архитектур, на которой оцениваются их основные метрики и на этой основе контролируется уровень удовлетворительности и качество предлагаемых решений.

По результатам моделирования можно определить, какие задачи и требования могут быть выполнены на основе внедрения того или иного варианта архитектуры вычислительных комплексов, архитектуры телекоммуникаций и взаимосвязей вычислительных комплексов. Можно также определить, какие потребуются изменения в структуре ИС и в распределении выполняемых прикладных задач по вычислительной системе, принять решения о необходимости и о порядке внесения таких изменений и после этого сформировать соответствующие требования к новой информационной системе. Динамическая модель обеспечивает уточнение требований к ИС, проверку, метрическую оценку и динамическую обкатку всех предлагаемых организационных, системотехнических, коммуникационных, технологических и функциональных программных решений. Общая схема процесса итерационного модельного проектирования имеет следующий вид:

Такой подход дает возможность оценить предлагаемые варианты архитектурных решений для новой ИС с точки зрения эффективности выполнения основных видов деятельности и задач организации, ее динамических и объемных характеристик, а также возможные последствия от предполагаемых изменений с помощью моделирования. Только после того, как проведено моделирование, можно сформировать требования к ИС и осуществить переход к проектированию ИС.

Создание адекватных и продуктивных динамических моделей представляет собой достаточно сложную самостоятельную проблему, от эффективности решения которой зависит не только точность формируемых требований к ИС, но и сама возможность успешной реализации проекта. Преодоление "проклятия размерности" приобретает особую важность при построении динамических моделей крупномасштабных корпоративных систем. Такие модели при попытке их построения согласно традиционной схеме последовательного наращивания описаний бизнес-процессов с преобладанием стратегии "поиска в глубину" потенциально могут включать в себя сотни и тысячи взаимосвязанных операций, потоков и функций их преобразования. Это может не только вызвать задержки в построении моделей, но и превратить их создание в интеллектуально емкий самопоглощающий процесс.

Анализ требований к средствам динамического моделирования, связанных с этими проблемами, показывает, что в настоящее время наиболее удовлетворительными инструментальными средствами, обладающими необходимыми свойствами, являются интеллектуальные системы моделирования, обработки информации и управления реального времени, основанные на последних практических достижениях в области инженерии знаний и искусственного интеллекта.

Наиболее мощными инструментальными средствами такого типа являются: динамическая интеллектуальная система G2 фирмы Gensym (USA) и ее дочерняя моделирующая система ReThink. Эти средства позволяют преодолеть основные трудности, связанные с размерностью задач моделирования крупномасштабных организаций, и обеспечивают пользователю следующие важные преимущества:

возможность быстрого построения структурно-логических описаний сложных комплексов взаимодействующих между собой объектов, динамических процессов, потоков и баз при представлении моделируемых архитектур ИС. Быстрота разработки моделей принципиально важна, так как моделирование должно служить не сдерживающим фактором, а ускорителем процесса проектирования систем;
возможность представления логико-динамических процессов обработки информационных и материальных потоков системы на разных уровнях детализации архитектур с использованием обобщений, адекватных данным уровням детализации. Имеется возможность описывать одни и те же процессы с разной степенью детализации, а также закладывать в модель алгоритмы функционирования организации в виде бизнес-правил, формулируемых экспертами, а при описании архитектур ИС - представлять в модели обобщенные правила логической организации процессов обработки информации, ограничения и свойства моделируемых архитектур;
возможность прототипирования динамических моделей архитектур, т.е. представление их в принципиально открытой, реконфигурируемой, модифицируемой, уточняемой и детализируемой форме. Для крупномасштабных организаций процесс создания прикладных моделей может начинаться и параллельно развиваться в разных точках. Поэтому необходимо обеспечить единообразие создания моделей на базе единого каркаса, а именно на базе общего прототипа. Такая форма представления моделей играет также роль прототипа архитектуры информационной системы, а затем последовательно уточняется и детализируется вплоть до получения итоговых проектных решений. Важно, чтобы этот процесс не сопровождается каждый раз перепрограммированием моделей, а состоит в редактировании и детализации простых структурно-визуальных компонент, логических связей, а также правил функционирования моделей;
возможность создания библиотек типовых объектов и моделей типовых процессов, с помощью которых могут строиться конкретные модели приложений. Предусмотрена также возможность встраивания результатов моделирования одной из взаимодействующих между собой информационных систем в имитационные эксперименты с другой информационной системой для упрощения процесса исследования их совместного функционирования;
возможность интеллектуальной обработки результатов динамического моделирования для оперативного получения требуемых оценок метрик и характеристик исследуемой архитектуры ИС по результатам имитационных экспериментов на продолжительных отрезках модельного времени;
методы построения динамических моделей ориентированы одновременно на разработчиков информационных систем и на экспертов предприятий, осуществляющих не только формирование и оценку требований к информационным системам, но и выполняющих реинжиниринг автоматизируемых бизнес-процессов организации.

В качестве методической основы для проектирования динамических интеллектуальных моделей сложных систем используется объектно-ориентированный подход. В докладе рассматривается также пример построения моделей описанного вида для задач моделирования процессов оказания услуг по перевозке грузов клиентам железнодорожного транспорта.

В целом предлагаемый подход, основанный на системе моделей, позволяет сформировать согласованный набор требований к информационным системам крупных организаций, а затем спроектировать ИС так, чтобы они точно соответствовали целям и задачам организации и служили инструментом, позволяющим повысить эффективность организации в целом. Этот подход позволяет избежать главной ошибки, совершаемой при проектировании ИС, когда ИС создается как бы "сама по себе" и оценивается не повышение эффективности работы организации от внедрения ИС, а эффективность работы собственно ИС.

Телефоны авторов: 288-24-36, 288-10-90

[Назад] [Содержание] [Вперед]