Интеллектуальные компоненты для автоматизированного проектирования систем электронного документооборота тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Ахмад Бадер

• Ахмад Бадер
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ахмад Бадер

ВВЕДЕНИЕ.

1. МЕТОДЫ И СИСТЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ И ДОКУМЕНТООБОРОТА.

1.1. Методология функционального моделирования БАОТ.

1.2. Моделирование потоков данных (процессов).

1.3. Моделирование данных.'.

1.4. Общая характеристика и классификация САБЕ-средств.

1.5. Общая характеристика и классификация систем документооборота.

1.6. Выводы и постановка задачи.

2. МОДЕЛЬ ЗНАНИЙ О ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ.

2.1. Архитектура базы знаний о предметной области.

2.2. Описание атрибутов.

2.3. Описание предметов. 2.4. Описание процессов и методов.

2.5. Описание отношений.

2.6. Выводы по главе.

3. ЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ СХЕМ ДОКУМЕНТООБОРОТА.

3.1. Логика схем программ.

3.2. Логическое описание схем процессов.

3.3. Логический анализ и синтез схем процессов.

3.4. Синтез схем документооборота.

3.5. Выводы по главе.

4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ АНАЛИЗА 81 ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ И БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ.

4.1. Семантический анализ и кластеризация атрибутов.

4.2. Кластеризация объектов и построение классификационных деревьев.

4.3. Ранжирование документов на основе знаний о предметной области.

4.4. Автоматизированная система анализа и проектирования документооборота. 4.5. Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интеллектуальные компоненты для автоматизированного проектирования систем электронного документооборота»

В настоящее время очевидным является факт, что эффективное управление предприятием (крупным, средним, малым) невозможно без использования более или менее развитых систем электронного документооборота (СЭД) предприятия. В частности, СЭД предприятия является обязательной составляющей любой системы комплексной автоматизации управления предприятием (бизнес-процессами). В связи с этим, рынок информационных технологий и программных продуктов, позволяющих ускорить создание и, самое главное, облегчить дальнейшее сопровождение СЭД конкретного предприятия, является одним из самых бурно развивающихся в сфере ИТ.

Основой современных САБЕ-систем, обеспечивающих поддержку жизненного цикла (ЖЦ) информационной системы (ИС) предприятия в постоянно меняющихся рыночных условиях, является информационная модель (ИМ) предприятия (его бизнес-процессов). Именно формальная (математическая) ИМ предприятия позволяет применять формальные (алгоритмизуемые) методы и технологии для автоматизации поддержки ЖЦ ИС предприятия.

Практически все известные САБЕ-системы используют представление ИМ предприятия, основанное на применении методологий и стандартов семейства ГОЕР или их модификациях. На основе таких ИМ можно проводить системный анализ и оптимизацию бизнес-процессов предприятия и даже частичный синтез (структура хранилищ данных, учет и контроль событий, в том числе, связанных с оформлением документов) ИС предприятия.

К сожалению, все эти методологии и стандарты изначально ориентированны преимущественно на описание уже существующих бизнес - процессов и документооборота организации, а не на синтез новых. Кроме этого, для малых и средних предприятий экономически не всегда оправдывается приобретение дорогостоящих систем электронного документооборота или средств их разработки, ввиду дорогостоящего внедрения, высокой сложности методологий и трудоемкости процессов анализа, необходимости тесного сотрудничества экспертов в предметной области и программистов высокой квалификации.

Таким образом, актуальной является задача повышения степени автоматизации процессов системного анализа документооборота, снижения трудоемкости проектирования систем электронного документооборота, и, тем самым, повышения эффективности управления бизнес-процессами на малых и средних предприятиях путем разработки формальных методов и алгоритмов анализа документооборота и бизнес-процессов, основанных на методах искусственного интеллекта.

Бурное развитие методов искусственного интеллекта позволяет предположить, что уже в ближайшее время специалисты в той или иной предметной области смогут самостоятельно, без привлечения программистов описывать технологию информационного обеспечения бизнес-процессов, управления ими и анализа эффективности.

Объектом исследования является информационное обеспечение средних и малых предприятий: бизнес-процессов, существующего документооборота и потребностей в реорганизации информационной системы предприятия.

Предметом исследования являются методы и средства автоматизации анализа бизнес-процессов, документооборота и проектирования информационных систем.

Цель работы. Повышение степени автоматизации процессов системного анализа документооборота, снижение трудоемкости проектирования систем электронного документооборота, и, тем самым, повышение эффективности управления бизнес-процессами на малых и средних предприятиях путем разработки формальных методов и алгоритмов анализа документооборота и бизнес-процессов, основанных на методах искусственного интеллекта.

Основные задачи.

1. Аналитический обзор методов и систем анализа бизнес-процессов и документооборота, методов и средств автоматизации проектирования баз данных и систем электронного документооборота (СЭД).

2. Разработка математической модели предметной области предприятия.

3. Разработка методики автоматизированного системного анализа существующего на предприятии документооборота.

4. Разработка методов логического анализа и синтеза схем процессов.

5. Разработка метода логического синтеза схем документооборота.

6. Разработка и исследование интеллектуальных программных компонент для автоматизированных систем анализа документооборота.

Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием теории множеств, теории графов, математической логики, математического моделирования.

Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов и выводов подтверждается корректностью разработанных математических моделей, их адекватностью по известным критериям оценки в рассматриваемой предметной области, использованием известных положений фундаментальных наук, положительными результатами проведенных экспериментов.

На защиту выносятся:

- модель знаний о предметной области бизнес-процессов и документооборота предприятия;

- методы исчисления (выявления) на предложенных моделях различных видов отношений между свойствами, предметами, процессами;

- метод логического описания и автоматического анализа и синтеза схем бизнес-процессов с помощью логики схем программ;

- принципы логического описания документооборота предприятия;

- пример описания и синтеза схемы документооборота;

- метод распознавания семантической сущности атрибутов таблиц и документов;

- метод кластеризации атрибутов документов;

- метод синтеза схемы документооборота на основе вычислительной зависимости атрибутов документов и знаний о регламенте делопроизводства предприятия;

- архитектура автоматизированной системы анализа документооборота;

- общая методика анализа проблемной ситуации.

Научная новизна.

1. Модель знаний о предметной области документооборота предприятия в виде совокупности деревьев знаний о предметах, документах, процессах и отношениях, представляемых с помощью атрибутов и методов их получения.

2. Метод логического синтеза схем документооборота предприятия на основе логики схем программ.

3. Метод кластеризации атрибутов существующих документов, заключающийся в морфологическом и синтаксическом анализе идентификаторов, семантическом анализе методов их вычисления, а также сопоставлении типов, диапазонов, единиц измерения значений.

4. Метод синтеза схемы документооборота на основе вычислительной зависимости атрибутов документов, знаний о регламенте делопроизводства предприятия, а также методов интуиционистской логики.

5. Методика анализа проблемной ситуации, обеспечивающая наглядное и эффективное представление знаний о бизнес-процессах и документообороте предприятия, их анализ и синтез.

Практическая полезность и реализация.

1. Полученные в работе методы и алгоритмы позволяют повысить степень автоматизации процессов анализа существующих на предприятиях бизнес-процессов и проектирования систем электронного документооборота.

2. Разработанные на основе предложенных методов интеллектуальные программные компоненты могут быть использованы в САПР баз данных и системах управления бизнес-процессами, а также в учебном процессе ВУЗов для студентов соответствующих специальностей.

3. Разработанная на основе предложенных методов программная система DCA для анализа и проектирования систем электронного документооборота внедрена: на ФГУП "Ижевский механический завод"; в Министерстве образования и науки Удмуртской Республики.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на 2-х международных конференциях: на VII Всероссийской с международным участием научной конференции молодых ученых и аспирантов "Новые информационные технологии. Разработка и аспекты применения". Таганрог, 2004; на научно-техническом форуме с международным участием "Высокие технологии-2004", Ижевск 2004. Работа многократно обсуждалась на постоянном семинаре "Системный анализ, управление и обработка информации" кафедр "Автоматизированные системы обработки информации и управления" и "Вычислительная техника" Ижевского государственного технического университета.

Публикации. Результаты работы отражены в 6 научных публикациях, в том числе в 5 статьях в журналах и сборниках, в 2-х докладах на научно-технических конференциях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Основной текст изложен на 110 машинописных листах с таблицами и иллюстрациями. Список литературы включает 43 наименования.

В первой главе проанализированы существующие на данный момент методы и системы информационного обеспечения бизнес-процессов и документооборота: описаны наиболее распространенные методологии и стандарты моделирования информационных систем, дана общая характеристика и классификация САБЕ-средств и систем электронного документооборота.

Во второй главе предлагается модель представления знаний о предметной области информационной системы, в которой информация явным образом разделена на два основных компонента: декларативные (описательные) и императивные (процедурные) знания, отображаемые в виде иерархий (деревьев) на различных множествах объектов и связей между ними, что обеспечивает, с одной стороны, наглядность и удобство пополнения, с другой -универсальность по отношению к различным предметным областям.

В третьей главе рассматриваются возможности и особенности использования логики схем программ не только для описания и анализа бизнес-процессов и документооборота, но и для их синтеза, причем с учетом определенных условий (ограничений) на используемые ресурсы.

В четвертой главе описывается алгоритм семантического анализа и кластеризации множества атрибутов документов, существующих и вводимых вновь при (ре)организации электронного документооборота. Предлагается метод распознавания семантической сущности атрибутов и их классификации, а также метод автоматического синтеза схемы документооборота на основе вычислительной зависимости атрибутов и знаний о регламенте делопроизводства предприятия. На основе результатов, полученных в этой и предыдущих главах, сформулирована общая методика анализа проблемной ситуации, обеспечивающая наглядное и эффективное представление знаний о бизнес-процессах и документообороте предприятия, их анализ и синтез.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Ахмад Бадер

4.5. Выводы по главе

1. Предложен метод распознавания семантической сущности атрибутов таблиц и документов путем оценки близости векторов в пространстве морфологических признаков, семантического анализа схем их вычисления и сравнения типов, диапазонов, единиц измерения значений.

2. Разработан метод кластеризации атрибутов документов, заключающийся в выявлении синонимов, аналогов, омонимов на основе их семантической сущности.

3. Предложен метод синтеза схемы документооборота на основе вычислительной зависимости атрибутов документов, знаний о регламенте делопроизводства предприятия, а также методов интуиционистской логики.

4. Приведена архитектура автоматизированной системы анализа документооборота.

5. На основе результатов, полученных в этой и предыдущих главах, сформулирована общая методика анализа проблемной ситуации, обеспечивающая наглядное и эффективное представление знаний о бизнес-процессах и документообороте предприятия, их анализ и синтез. Основное отличие от технологии ГОЕР состоит в том, что здесь вначале описывается предметная область в виде деревьев понятий предметов, методов и отношений между ними, а потом автоматически синтезируются или описываются в интерактивном режиме графические схемы бизнес-процессов.

Экономия от использования предлагаемого методического аппарата при разработке СЭД, рассчитанная на основе экспертных оценок трудоемкостей по сравнению с традиционным проектированием с использованием СУБД Access, Visual FoxPro и/или CASE - средства ERwin, составила более 20%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе получены следующие основные выводы и результаты:

1. Для малых и средних предприятий экономически не всегда оправдывается приобретение дорогостоящих систем электронного документооборота или средств их разработки, ввиду дорогостоящего внедрения, высокой сложности методологий и трудоемкости процессов анализа, необходимости тесного сотрудничества экспертов в предметной области и программистов высокой квалификации. Бурное развитие методов искусственного интеллекта позволяет предположить, что уже в ближайшее время специалисты в той или иной предметной области смогут самостоятельно, без привлечения программистов описывать технологию информационного обеспечения бизнес-процессов, управления ими и анализа эффективности.

2. Предложена модель знаний о предметной области для автоматизированного проектирования систем электронного документооборота (СЭД), в которой информация явным образом разделена на два основных компонента: декларативные (описательные) и императивные (процедурные) знания, отображаемые в виде иерархий (деревьев) на различных множествах объектов, что обеспечивает, с одной стороны, наглядность и удобство пополнения, с другой - универсальность по отношению к различным предметным областям.

3. Показаны возможности исчисления (выявления) на предложенных моделях различных видов отношений между свойствами, предметами, процессами, ролевые отношения между участниками бизнес-процесса, между участниками и предметами сцены, которые необходимы для поддержки принятия решений.

4. Сформулирована содержательная интерпретация формальной математической семантики логики схем программ, ориентированная на описание бизнес-процессов и, в том числе, документооборота предприятия.

5. Предложен алгоритм логического вывода схем программ.

6. Рассмотрены возможности логического описания и автоматического анализа и синтеза схем бизнес-процессов с помощью логики схем программ.

7. Сформулированы основные принципы логического описания документооборота предприятия и рассмотрен конкретный пример описания и синтеза схемы документооборота.

8. Предложен метод распознавания семантической сущности атрибутов таблиц и документов путем оценки близости векторов в пространстве морфологических признаков, семантического анализа схем их вычисления и сравнения типов, диапазонов, единиц измерения значений.

9. Разработан метод кластеризации атрибутов документов, заключающийся в выявлении синонимов, аналогов, омонимов на основе их семантической сущности.

10. Предложен метод синтеза схемы документооборота на основе вычислительной зависимости атрибутов документов, знаний о регламенте делопроизводства предприятия, а также методов интуиционистской логики.

11. Приведена архитектура автоматизированной системы анализа документооборота.

12. Сформулирована общая методика анализа проблемной ситуации, обеспечивающая наглядное и эффективное представление знаний о бизнес-процессах и документообороте предприятия, их анализ и синтез.

Экономия от использования предлагаемого методического аппарата при разработке СЭД, рассчитанная на основе экспертных оценок трудоемко-стей по сравнению с традиционным проектированием с использованием СУБД Access, Visual FoxPro и/или CASE-средства ERwin, составила более 20%.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ахмад Бадер, 2005 год

1. Ахмад Б., Кучуганов В.Н. Некоторые подходы к интеллектуализации систем офисного документооборота // Перспективные информационные технологии и интеллектуальные системы. - № 4(16), 2003. С. 72-81 -http://pitis.tsure.ru

2. Ахмад Б., Кучуганов В.Н. Вопросы автоматизации анализа и описания документооборота // Труды IV Электронной заочной конференции "Молодежь, студенчество, наука XXI века" Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2004. -С.3-11.

3. Ахмад Б. Логический синтез схем бизнес-процессов // Труды научно-технического форума с международным участием "Высокие технологии-2004" (в четырех частях). 4.1 Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2004. - С. 12-17.

4. Ахмад Б. Интеллектуальные компоненты для автоматизированного проектирования систем электронного документооборота // Интеллектуальные системы в производстве, № 1. Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2005. - С. 101-112.

5. Браун С. Visual Basic: учебный курс. СПб.: Питер, 2002. - 576 с.

6. Буч Г., Рамбо Д., Джекобсон А. Язык UML. Руководство пользователя / Пер. с англ. М.: ДМК, 2000. - 432 с.

7. Вендров A.M. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем. М.: Финансы и статистика, 1998. - 176 с.

8. Громов А., Каменнова М., Старыгин А. Управление бизнес-процессами на основе технологии Workflow. Открытые системы, №1, 1997.

9. Губарьков M., Кучуганов M. О выводимости в логиках схем программ // Вычислительные системы, вып. 129, Новосибирск, 1989. С.67-78.

10. Калянов Г.Н. CASE: структурный системный анализ (автоматизация и применение). М.: Изд-во "ЛОРИ", 1996. - 250 с.

11. Калянов Г.Н. CASE технологии. Консалтинг при автоматизации бизнес процессов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2000. - 320 с.

12. Клыков Ю.И. Ситуационное управление большими системами. -М.: Энергия, 1974.-С. 135.

13. Колетски П., Дорси П.: Oracle Designer. Настольная книга пользователя. М.:, Изд-во "ЛОРИ", 1999. - 592 с.

14. Кулопулос Томас М. Необходимость Workflow, решения для реального бизнеса. Пер. с англ. Весть-Метатехнология, 2000. - 384 с.

15. Кучуганов В.Н. Семантика графической информации. Известия ТРТУ. Тематич. вып. "Интеллектуальные САПР". Материалы междунар. научн.-техн. конф. "Интеллектуальные САПР". Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2002, №3(26). С. 157-166.

16. Маклаков C.B. BPwin и Erwin. CASE-средства разработки информационных систем. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1999. - 256 с.

17. Маклаков C.B. Моделирование бизнес процессов с BPWin. M.: ДИАЛОГ - МИФИ, 2002. - 224 с.

18. Марка Д.А., МакГоуэн К.Л. SADT: Методология структурного анализа и проектирования. М.: Мета Технология, 1993, - 240 с.

19. Непейвода H.H. Некоторые семантические конструкции конструктивных логик схем программ. // Вычислительные системы, вып. 129, Новосибирск, 1989. С. 49-66.

20. Ойхман Е.Г., Попов Э.В. Реинжиниринг бизнеса: Реинжиниринг организаций и информационные технологии. -М.: Финансы и статистика, 1997. -336 с.

21. Перспективы Workflow в России, Еженедельник "Computerworld Россия", №13, 2000.

22. Попов Э.В. Общение с ЭВМ на естественном языке. Высшая школа: М., 1992.-360 с.

23. Поспелов Д.А., Пушкин В.Н. Мышление и автоматы. М.: Сов. радио, 1972. - С. 224.

24. Поспелов Д.А. Логико-лингвистические модели в системах управления. -М.: Энергоиздат, 1981. С. 231.

25. Ту Дж., Гонсалес Р. Принципы распознавания образов / Пер. с англ. -М.: Мир, 1978.-С.411.

26. Хаммер М., Чампи Дж. Реинжиниринг корпорации: Манифест революции в бизнесе. СПб.: Изд-во С.- Петербургского ун-та, 1997. - 332 с.

27. Чеппел Д. Технология ActiveX, OLE/Пер. с англ. М.: Издательский отдел "Русская редакция" ТОО "Channel Trading Ltd", 1997. - 320 с.

28. A Common Object Model Discussion Paper.-Winchester, UK: Workflow Management Coalition, 1998.

29. Ahmad В., Kuchuganov V.N. Automation analysis matters and document circulation description (в печати).

30. Ahmad В., Kuchuganov V.N. Some approache intellectualization of office document circulation systems (в печати).

31. Anderberg M.R. Cluster Analysis for Applications. Academic Press, New York, 1973.

32. Audit Data Specification.- Workflow Management Coalition, 1998.

33. Barker R. CASE*Method. Entity-Relationship Modelling. Copyright Oracle Corporation UK Limited, Addison-Wesley Publishing Co., 1990.

34. Gane Ch., Sarson T. Structured System Analysis. Prentice-Hall, 1979.

35. Hollingsworth D. Workflow Managment Coalition: The Workflow Reference Model., 1995.

36. IDEF.Integrated DEFinition Methods, http://www.idef.com.

37. Kuchuganov M. A predicate logic of well founded actions // Lecture Notes in Computer Science, v. 813 (1994). P. 218-226.

38. Kuchuganov V.N. Project and alfa-version of a training system for information technology and expert systems development. The Second Intern. Al Shaam Conf. on Inform. Technology: Damascus - Syria, 1999. P. 85.

39. Using ADO. MSDN Library Microsoft, 2001.

40. Work Group 1: Workflow Management Coalition: Interface 1: Process Definition Interchange Process Model., 1999.

41. Workflow Management Coalition: Terminology & Glosssaty, 02.99.

42. Yourdon E. Modern Structured Analysis. Prentice-Hall, 1989.