Корпоративные электронные информационные среды поддержки научно-образовательной деятельности на основе процессно-ролевого подхода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, доктор технических наук Игнатова, Ирина Гургеновна

• Игнатова, Ирина Гургеновна
• доктор технических наук
• 2005

Оглавление диссертации доктор технических наук Игнатова, Ирина Гургеновна

Обозначения и сокращения

Введение

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ И ИЗМЕНЕНИЙ В ПРОЦЕССАХ 24 РАЗРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ КОРПОРАТИВНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

1.1 Основные проблемы развития корпоративных информационных 24 систем (КИС) в новых условиях

1.2 Проблемы информационной управляемости в корпоративных 30 информационных системах (КИС)

1.3 Анализ особенностей развития инфраструктуры доступа в кор- зз поративных электронных информационных средах (КЭИС)

1.4 Анализ изменений в подходах к проектированию корпоратив- 38 ных информационных систем

1.5 Специфика развития корпоративных электронных информаци- 44 онных сред поддержки образовательной и научной деятельности

1.6 проблемы управления накоплением и использованием инфор- 50 мационных ресурсов. цели и задачи диссертационной работы выводы по главе

ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИ^ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ И РАЗВИ- 54 ТИЯ КОРПОРАТИВНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СРЕД ПОДДЕРЖКИ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

2.1 Разработка процессно-ролевого подхода к созданию и разви- 54 тию корпоративных электронных информационных сред

2.2 Анализ методологических подходов к моделированию сложных развивающихся корпоративных электронных информационных сред

2.3 Моделирование состояния и развития предметной области на 65 основе онтологий

2.4 Формирование концептуальной макромодели создания и раз- 72 вития корпоративных электронных информационных сред

2.5 Объединение на основе формирования профилей процессов 76 структурной и объектно-ориентированной методологий при моделировании программных систем

2.6 Выбор базовой модели представления информационных ресур- 82 сов в корпоративной электронной информационной среде на основе стандартов метаописаний

2.7 Разработка метацентрированного механизма создания и разви- 88 тия единого информационного пространства на основе репозитория

2.8 Разработка структурной схемы шаблона параметризации при- 95 вилегий по доступу к объектам КЭИС

2.9 Разработка способов управления транспортировкой описаний 98 информационных ресурсов при управлении информационными потоками через КЭИС

2.ю Обоснование и разработка обобщенной архитектуры кэис 102 выводы по главе

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ РАЗ- 111 ГРАНИЧЕНИЕМ ДОСТУПА К РЕСУРСАМ КОРПОРАТИВНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СРЕД НА ОСНОВЕ ПРО-ЦЕССНО-РОЛЕВОГО ПОДХОДА

3.1 Постановка задачи управления организацией разграничения ш доступа с учетом особенностей развития сложных корпоративных электронных информационных сред

3.2 Анализ моделей разграничения доступа

3.3 Разработка контекстной модели разграничения доступа в се- 116 мантическом пространстве доступа

3.4 Разработка метода формирования профилей контекстных ролей 122 в семантическом пространстве доступа

3.5 Разработка механизма реализации профилей контекстных ро- 134 лей в технологическом пространстве доступа

3.6 Этапы реализации контекстного метода управления разграничением доступа выводы по главе

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНО-ИНСТРУМЕНТАЛЬНО- 146 ГО КОМПЛЕКСА СОЗДАНИЯ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЯДРА КОРПОРАТИВНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЫ

4.1 Исследование и основы реализации сетевой архитектуры при 146 создании корпоративных электронных информационных сред поддержки научно-образовательной деятельности

4.2 Разработка структуры программно-инструментального комплекса обеспечения функционирования ядра КЭИС

4.3 Организация подсистемы центрального репозитория 161 4.4. Разработка сервисного модуля поиска метаописаний информационных ресурсов выводы по главе

ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ПРО- 171 ГРАММНОГО ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО КОМПЛЕКСА «ОБОЛОЧКА ДЛЯ СОЗДАНИЯ И РАЗВИТИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ОБУЧАЮЩИХ И КОНТРОЛИРУЮЩИХ СИСТЕМ (ОРОКС)»

5.1 проектирование программного комплекса ОРОКС с использо- 171 ванием процессно-ролевого подхода

5.2 Разработка модели электронного учебного плана

5.3 Структура специализированной сетевой программной системы 189 поддержки учебного процесса «Оболочка для создания распределенных обучающих и контролирующих систем (ОРОКС)»

5.4 разработка подсистемы ОРОКС «Формирование электронных учебных модулей»

5.5 Разработка локальной системы «Оболочка создания учебников 196 на компакт-дисках» - ОСУ

5.6 Сравнение разработанной программной системы «Оболочка для 198 создания распределенных обучающих и контролирующих систем (ОРОКС)» с известными аналогами

Выводы по главе

ГЛАВА 6 МЕТОДЫ АДАПТАЦИИ ОБОБЩЕННОЙ АРХИТЕКТУ- 205 РЫ КЭИС ДЛЯ СОЗДАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ СРЕД ПОДДЕРЖКИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ И НАУЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

6.1 Разработка корпоративных электронных коллекций информа- 205 ционных ресурсов для «Электронной среды информационного рабочего взаимодействия»

6.2 Создание "электронной среды поддержки дистанционного обу- 212 чения" на базе инструментального комплекса орокс

6.3 ПРОФИЛИРОВАННЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ В "КЭИС ПОДДЕРЖКИ ДИСТАНЦИ- 215 ОННЫХ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ КУРСОВ"

6.4 использование разработанной платформы при создании элек- 221 тронной среды корпоративного взаимодействия в системе повышения квалификации работников образования

6.5 реализация принципов управления информационными потока- 229 ми на примере создания системы поддержки процессов подготовки и проведения научных конференций

6.6 Оценка эффективности отдельных аспектов внедрения резульtatob работы

Выводы ПО ГЛАВЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Корпоративные электронные информационные среды поддержки научно-образовательной деятельности на основе процессно-ролевого подхода»

Актуальность исследования может быть охарактеризована необходимостью ® выявления факторов, влияющих на развитие теории и принципов построения корпоративных систем информатизации, методов проектирования и механизмов управления их функционированием, а также факторов, обуславливающих особенности эксплуатации таких систем в свете современных глобальных изменений в мировом сообществе и экономике, а также глобальной парадигме перехода к информационному обществу.

Приоритетами парадигмы информатизации научно-образовательной деятельности являются: развитие электронных библиотек и коллекций ^ электронных ресурсов; развитие единой образовательной информационной среды; создание и развитие новых технологий обучения с использованием компьютерных технологий и сетевых коммуникаций (технологии дистанционного обучения, открытого образования, "e-leaning"); развитие федеральных, региональных, специализированных отраслевых порталов, а также корпоративных порталов различных образовательных и научных учреждений. Наиболее известными работами в этой области за последние десять лет являются многочисленные исследования А.Н. Тихонова, А.Д. Иванникова, В.И. Солдаткина, И.П. Норенкова, # М.А. Гуриева, А.Б. Антопольского, В.Г. Кинелева, Я.А., В.М Курейчика, А.И.

Башмакова, С.В. Астанина и др. Вклад в развитие этого направления внесли следующие зарубежные авторы: Э.Кларк, И. Нонак, Р. Уайл, П. Кросс, С. Осборн, С. Раими.

Нельзя не отметить появление большого количества работ и исследований по вопросам качества различных систем информатизации, продуктов и технологий, используемых в образовательной деятельности. Это направление представлено трудами В.Г. Домрачева, И.В. Ретинской, А.И. Гусевой. Качество, согласно ISO 9003 (редакция 2000 года), определяется как набор характеристик системы, Ф относящихся к ее способности удовлетворить установленные и предполагаемые потребности клиентов.

Анализ отечественных и зарубежных исследований и публикаций по проблемам развития и создания корпоративных информационных систем показал, что на новом витке развития информационных технологий на первое место выдвигаются вопросы многоаспектной информационной управляемости и организации информационного обмена в интересах участников реальных рабочих процессов. В новых условиях для различных корпоративных систем, в том числе и для систем поддержки научно-образовательной деятельности, изменяются подходы к управлению. Происходит переход от функционально-ориентированного подхода к процессно-ориентированному, поддерживающему стратегию системного управления качеством, ориентацию на потребителя, возможности реакции на изменения. В связи с этим встают проблемы адаптации корпоративных информационных систем и инструментов автоматизации корпоративной деятельности к изменяющимся условиям их использования. Особую актуальность приобретают исследования вопросов моделирования предметной области, перехода от использования при разработке и эксплуатации корпоративных электронных сред статических моделей предметной области деятельности к развивающимся, динамическим моделям, вопросов дальнейшего развития методов управления разграничением доступа.

Для современных портальных технологических платформ характерно наличие инструментариев, обеспечивающих управление разграничением доступа на основе ролевого подхода. Развитие этого направления отражено в работах П.Д. Зегжды, А.Н Бетелина, В.А. Галатенко, В.А. Васенина. В работах Е.Б. Родичева, С.Н. Ардатского, О.С. Бартунова описывается применение ролевого разграничения доступа в порталах «Научная сеть» и ряде Федеральных образовательных порталов. В этих публикациях обсуждаются различные аспекты гибкости ролевой модели, но в стороне остаются вопросы изначального формирования ролей, проблемы соотнесения с ролями разрешений на определенные действия с определенными объектами. Таким образом, создание формализованных методов и способов формирования ролей для повышения эффективности эксплуатации корпоративной электронной среды и ее адаптации к изменяющимся внешним условиям - актуальное направление исследований.

Отметим, что в теории проектирования сложных систем, и программных систем в частности, принято выделять два крупных аспекта: концептуальную фазу проектирования, результатом которой является формирование требований, характеристик потребительских свойств будущей системы и фазу проектирования непосредственно программных компонентов,, результатом которой является физическая реализации системы. Особое развитие в последние годы получила объектно-ориентированная методология проектирования программных информационных систем. Первоочередной вклад в развитие этой методологии внесли такие зарубежные ученые как Г. Буч, Д. Рамбо, А. Джекобсон, К. Ларман, Д. Мартин, М. Фаулер и др. Представители отечественной школы программирования и проектирования информационных систем также ведут активные исследования в этой области.: это ученые из различных институтов Российской Академии Наук А.Н. Бетелин, В.А. Галатенко, Е.З. Зингер, Л.А Калиниченко, М.Р. Когаловский, В.А. Серебряков, А.Н. Бездушный, ученые из МГУ В.А. Васенин, А.М. Вендеров и др. С одной стороны, можно констатировать интенсивность развития в рамках объектно-ориентированной методологии методов, способов и инструментальных средств, предназначенных для концептуальной фазы проектирования и связанных, прежде всего, с понятиями предметной области. Но отмечаются трудности их использования на практике специалистами-разработчиками информационных систем, не являющимися, как правило, специалистами в предметных областях корпоративной области деятельности, для которых разрабатываются программные системы. С другой стороны, существуют классические методы функционально - структурного анализа, применяемые для исследования деятельности корпоративных структур, традиционно-используемые для решения задач оптимизации организационного управления.

Таким образом, возникает актуальная проблема для исследования -разработка методов и способов совместного использования функционально-структурного моделирования предметной области деятельности и объектно-ориентированного моделирования концептуальной фазы проектирования программных средств информатизации корпоративной деятельности.

На современном этапе особое значение стали приобретать электронные информационные ресурсы, появляются новые формы и схемы взаимодействия субъектов в сетевой среде. Эти вопросы исследуются в работах Т. Бейкера. К. Лагозе, С.И. Паринова с глобальных позиций новой, сетевой, информационной экономики. Для развития научной и образовательной деятельности информационное обеспечение всегда имело первостепенное значение.

В этой связи вышеобозначенные проблемы ведут к необходимости решения имеющей важное значение крупной научной проблемы, состоящей в исследовании вопросов управления информационными потоками через корпоративную электронную информационную среду, разработки интеграционных механизмов, обеспечивающих создание единого информационного пространства с учетом существования унаследованных разноплатформенных компонентов и средств автоматизации в этой среде, а также вопросов многоаспектной информационной управляемости, в том числе управления корпоративными знаниями, управления процессами сбора и актуализации собственных информационных ресурсов, появляющихся в процессе образовательной и научной деятельности. Исследованию этих вопросов посвящена диссертационная работа.

Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является создание теоретических основ, принципов построения и развития сложных корпоративных электронных информационных сред поддержки образовательной и научной деятельности, обеспечивающих эволюционное развитие корпоративной информационной среды, управление накоплением корпоративных знаний, создание и развитие специализированных функциональных компонентов электронной среды, и обеспечение доступа к ним в контексте рабочих процессов.

Для достижения указанной цели решаются следующие задачи:

- исследование и определение основных тенденций развития корпоративных информационных систем, выявление факторов, влияющих на развитие различных компонентов и их взаимосвязей, анализ специфики информационных систем для образовательной и научной деятельности и условий, обеспечивающих повышение эффективности их создания и использования;

- исследование состояния и развития существующих методологических основ проектирования корпоративных информационных систем; анализ изменений в подходах к проектированию корпоративных информационных систем в новых условиях;

- разработка базовых принципов построения, функционирования и развития корпоративной электронной информационной среды, разработка модели интеграции гетерогенных распределенных информационных ресурсов, модели информационного обмена электронными ресурсами и использования средств автоматизации в контексте рабочих корпоративных процессов;

- разработка методов управления информационными ресурсами и информационными потоками, методов адаптации возможностей информационных систем и средств автоматизированной обработки информации к потребностям реальных рабочих процессов;

- разработка методов и средств проектирования автоматизированных компонентов информационной среды для поддержки рабочих процессов образовательной и научной деятельности;

- разработка технологий, предназначенных для осуществления накопления корпоративных знаний с учетом специфики образовательной и научной деятельности и их использования в рабочих процессах; разработка концепции создания программно-технологической инфраструктуры для корпоративных организаций образовательной сферы деятельности.

Методы исследований. Для достижения поставленной цели и решения задач использовались методы структурного анализа, объектно-ориентированного анализа и проектирования, теории информации, теории множеств, теории решеток, графов, теории массового обслуживания.

Научная новизна состоит в теоретических и прикладных исследованиях системных связей и закономерностей функционирования и развития сложных корпоративных электронных информационных сред поддержки образовательной и научной деятельности, обеспечивающих их эволюционное развитие, управление процессами их адаптации к изменениям внешней среды на основе нового, впервые предложенного процессно-ролевого подхода. При этом разработаны: концепция процессного подхода и формализованная модель информационной архитектуры корпоративной электронной информационной среды (КЭИС) с позиций её эксплуатации в соответствии с корпоративными потребностями;

- концептуальная макромодель создания и развития корпоративных электронных информационных сред, позволяющая формировать множество моделей контекстного использования среды на основе выделения и варьирования подмножествами отношений между объектами реальной деятельности и их информационными отображениями в среде;

- методология анализа и декомпозиции процессов предметной области и информационных потребностей корпоративных процессов и синтеза на этой основе информационной архитектуры КЭИС;

- контекстная модель разграничения доступа, позволяющая осуществлять управление использованием информационных ресурсов и сервисов КЭИС, исходя из задач корпоративных процессов;

- метод получения профилей контекстных ролей, обеспечивающий повышение эффективности информационных обменов КЭИС с внешней средой за счет структурирования потребностей такого обмена;

- формализованное описание предметной области научно-образовательной информационной среды на основе использования интенсиональной и экстенсиональной онтологических моделей;

- обобщенная архитектура электронной информационной среды с возможностями гибкой настройки на онтологические модели различных направлений образовательной и научной деятельности, возможностями интеграции распределенных гетерогенных ресурсов, гибкого управления на основе ролей разграничением доступа к функциональным сервисам среды в контексте рабочих процессов и обеспечивающая сохранение и повышение эффективности эксплуатации среды в процессе развития корпоративной деятельности;

- модель электронного учебного плана, позволяющая осуществлять управление информационными потоками в КЭИС поддержки образовательной деятельности.

Практическая значимость результатов, полученных в диссертационной работе, заключается в разработке инструментальной платформы, реализованной в программном комплексе "Оболочка для создания распределенных обучающих и контролирующих систем" (ОРОКС 2.2) с эксплуатационной документацией (учетный номер 643.02066552.00001-2.2.) и программном комплексе «Инструмент для систематизации и хранения информации» (ИСХИ 2.2) с эксплуатационной документацией (учетный номер 643.02066552.00002-М), базирующихся на использовании современных информационных технологий, обеспечивающих автоматизированную поддержку и реализацию процессов обучения различной формы, управления процессами накопления корпоративных информационных ресурсов, их совместного использования и обмена в процессах образовательной и научной деятельности, которые переданы в эксплуатацию более чем сорока образовательным учреждениям России и других стран.

Разработанные и реализованные в инструментальной платформе обобщенная архитектура корпоративной электронной информационной среды, методы адаптации на онтологические модели различных направлений корпоративной деятельности, методы повышения эффективности информационной управляемости, а также функциональные модули, способы профилирования интерфейсов обеспечивают возможность создания многопрофильных корпоративных электронных информационных сред поддержки научной и образовательной деятельности с высокими информационными и эксплуатационными характеристиками.

На основе предлагаемой автором диссертации методологии построения и управления функционированием корпоративных электронных сред осуществлена разработка следующих сред: «Электронная среда информационного рабочего взаимодействия МИЭТ», «Электронная среда поддержки дистанционного обучения МИЭТ»; «КЭИС поддержки дистанционных подготовительных курсов», внедренных в Московском государственном университете (МГУ им. Ломоносова), в Московском архитектурном институте (МАРХИ), а также разработана корпоративная электронная информационная среда образовательного сообщества отраслевого значения, «КИЦ-РЦДО» (Координационно-информационный центр Региональные центры дистанционного обучения), в рамках Федеральной целевой программы «Развитие единой образовательной информационной среды (20012005)» по направлению №2 «Подготовка кадров для информационного общества», что подтверждено соответствующими документами.

Результаты внедрения показали, что использование разработанных инструментальных компонентов позволяет сократить в 20 раз время доступа студентов к информационным ресурсам, в 25 - 30 раз сократить временные затраты на организацию информационного обеспечения новыми учебно-методическими ресурсами, на 20 - 30 % повысить эффективность обработки информации в интерактивном режиме за счет ограничения информационных потоков.

Достоверность полученных результатов и научно-обоснованных выводов подтверждена хорошим совпадением теоретически полученных результатов моделирования с экспериментальными исследованиями, а также выполненными и внедренными проектами по созданию корпоративных электронных информационных сред, эксплуатация которых показала 100% корректность получаемых результатов при запросах к корпоративным информационным ресурсам, отсутствие сбоев при использовании автоматизированных сервисов, в которых заложены разработанные автором методы, алгоритмы и способы.

Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы, используемые при реализации программных комплексов ОРОКС, ИСХИ, ОСУ внедрены в 42-х образовательных учреждениях, в том числе: Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова (акт о внедрении № 23-3/957 от 02.06.05), Академии повышения квалификации и переподготовки работников образования, г. Москва (договор № 03/Пр1/02 от 15.11.2002 г.); Московском архитектурном институте (МАРХИ), г. Москва (договор № 2415/504у от 23.04.2004 г.); Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского, г. Нижний Новгород (договор № 04/Пр1/00 от 2.10.2000 г.); Московской государственной геологоразведочной академии им. Серго Орджоникидзе, г. Москва (договор № 04/Пр1/99 от 23.12.1999 г.); Государственном региональном образовательном центре Министерства РФ по атомной энергии, г. Санкт-Петербург (договор № 02/Пр1/99 от 24.05.1999 г.); Российском государственном педагогическом университете им. А. И. Герцена, г. Санкт-Петербург (договор № 01/Пр1/04 и договор № 02/Пр4/04 от 26.02.2004 г.); Московском государственном институте стали и сплавов (технологический университет), г. Москва (договор № 01/Пр1/02 от 7.02.2002 г.); Всероссийской академии внешней торговли, г. Москва (договор № 03/Пр 1/01 от 24.12.2001 г.); Международном институте экономики и права, г. Москва (договор № 01/Пр 1/2/01 от 11.01.2001 г.); Иркутском государственном техническом университете, г. Иркутск (договор № 02/Пр 1/2/01 от 3.04.2001 г.); Московском государственном университете леса, г. Мытищи (договор № 05/Пр1/00 от 27.10.2000 г.); Владимирском государственном университете договор № 03/Пр1/99 от 16.06.1999 г.); Восточно-Казахстанском государственном техническом университете им. Д. Серикбаева (договор № 02/Пр 1/2/3/02 от 17.05.2002 г.) и ряде других.

Изложенные в диссертации теоретические материалы и оценка результатов внедрения системы, созданной автором диссертации, базируясь на масштабах внедрения, охватывающих учебно-образовательные учреждения многих регионов Российской Федерации, а также предварительная экспертиза, проведенная в Московском институте электронной техники, позволили квалифицировать работу как решение крупной научной проблемы, внедрение которой имеет важное значение для развития различных видов и сфер образования, а, следовательно, и повышения эффективности экономики страны.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на следующих конференциях: Materials, Methods and Technology SCIENTIFIC ARTICLES, branch Bourgas, Bulgaria, 2004; CIT conference Современные информационные технологии, г. Пенза, 2004г.; Всероссийская научная конференция "Научный сервис в сети Интернет", г. Новороссийск, 2001, 2002, 2003, 2004гг.; Всероссийская научно-методическая конференция "Телематика", г. Санкт-Петербург, 2002, 2003, 2004, 2005гг.; Международная конференция "Интернет Общество Личность" Санкт-Петербург, 1999г.; Информационные технологии в управлении и учебном процессе вуза -Владивосток, 2003, 2004; Международная конференция "Информационные технологии в образовании, технике и медицине"- Волгоград, 2004; VI Всероссийской научно-технической конференции "Новые информационные технологии" - Москва, 2003; Третья междисциплинарная (медицина, биология, физика, радиоэлектроника, химия, биохимия, математика, информатика) конференция с международным участием - Петрозаводск, 2004г.; Международная научно-техническая конференция "Электроника и информатика - 2002", Москва, 2002г.; Всероссийская конференция "Анализ качества образования и тестирования", Москва, 2001г.; XI международная конференция-выставка «Информационные технологии в образовании», («ИТО-2000-2001»), г. Москва; Конференция «Информационные технологии в экономике, науке и образовании», Бийск, 2001г.; Международная конференция "Новые информационные технологии в науке, образовании, экономике", Владикавказ, 2002г.; Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Информационные технологии и дистанционное образование», Красноярск, 2000г., Всероссийская выставка-конференция «Современная образовательная среда», Москва, ВВЦ (получены - золотая медаль ВВЦ в 2003 г., серебряная медаль ВВЦ - в 2004 г.)

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 71 работа, в том числе коллективная монография - 1, получено авторских свидетельств - 2, статей 32, в том числе без соавторов - 12, статей в рекомендованных ВАК журналах для публикации результатов докторской диссертации - 14. Новизна программ: (ОРОКС и ИСХИ) инструментальной платформы защищена двумя авторскими свидетельствами и зарегистрирована в Российском Агентстве по Патентам и Товарным Знакам (РОСПАТЕНТ): ОРОКС 2.2 (свидетельство № 2000610776, 2000г.), ИСХИ 2.2. (свидетельство №2003610102, 2003г.). Автор диссертации являлся научным руководителем 7 НИР, проводимых при поддержке Министерства образования и науки РФ.

Диссертационная работа основана на результатах, полученных в ходе выполнения НИР, проводимых в рамках программы Минобразования РФ «Научно-методическое обеспечение дистанционного обучения» (№ гос. регистрации 32015/99/9052, 3/99Ц/9070), «Научное, научно-методическое, материально-техническое и информационное обеспечение системы образования» (№ гос. регистрации 197-ГБ-53-Обр-МОЦНИТ), «Создание системы открытого образования» (№ гос. регистрации 232-ГБ-53-Б-МОЦНИТ, 209.01.01.031), «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (№ гос. регистрации 338-ГБ-53-Иннов-МОЦНИТ), «ФЦП "Развитие единой образовательной информационной среды (2001-2005годы)"» (№ гос. регистрации 1794-ДПЗ/2409), грантов РФФИ на выполнение фундаментальных исследований по созданию и развитию информационных, вычислительных и телекоммуникационных ресурсов для проведения фундаментальных исследований (№ гос. регистрации 01-07-90381-в, 05-07-90008-в) и хоздоговорных работ, проводимых МИЭТ (ТУ) (№ договора 2415/504 у).

Основное содержание изложено в работах, список которых приведен в конце автореферата.

Личный вклад автора. Все теоретические и практические результаты диссертационной работы разработаны и получены лично автором.

На защиту выносятся:

1. Исследования, направленные на теоретическое обоснование возможности создания корпоративных электронных информационных сред (КЭИС) для информационного отображения различных направлений корпоративной предметной деятельности на основе предложенного процессно-ролевого подхода.

2. Принципы управления информацией, обеспечивающие накопление информационных ресурсов, организацию совместного использования и обмена ресурсами через КЭИС.

3. Процессно-ролевой подход как развитие системного подхода к концептуальной фазе проектирования информационных систем с целью повышения эффективности применения проектируемых систем.

4. Научно обоснованные принципы моделирования предметной области на основе онтологий.

5. Концептуальная макромодель создания и развития корпоративных электронных информационных сред на основе варьирования онтологических моделей и выделения подмножеств отношений между объектами реальной деятельности и их информационными отображениями в КЭИС.

6. Способ объединения структурной и объектно-ориентированной методологий при проектировании программных систем на основе формирования профилей процессов.

7. Базовая модель представления информационных ресурсов и метацентрированный способ объединения описаний информационных ресурсов, позволяющий создавать единое информационное пространство.

8. Контекстная модель разграничения доступа, позволяющая идентифицировать характер взаимодействия классов субъектов рабочих процессов с классами объектов КЭИС.

10. Принципы построения и концепция реализации инструментальной платформы для создания многопрофильных корпоративных электронных информационных сред поддержки научной и образовательной деятельности.

11. Результаты экспериментальных исследований, внедрения и испытаний входящих в состав инструментальной платформы программных комплексов ОРОКС и ИСХИ, подтверждающие высокую эффективность применения инструментальной платформы для разработки различных корпоративных электронных информационных сред поддержки научной и образовательной деятельности.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка используемой литературы и приложений. Общий объем диссертации - 371 страница, из них - 289 страниц основного текста, в том числе 90 рисунков, 24 таблицы. Список литературы содержит 261 наименование.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Игнатова, Ирина Гургеновна

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 6

1 На основе предлагаемой автором диссертации методологии построения и управления функционированием корпоративных электронных сред осуществлена разработка следующих сред: "Электронная среда информационного рабочего взаимодействия МИЭТ", "Электронная среда поддержки дистанционного обучения МИЭТ"; "Среда подготовки и проведения научных конференций"; "КЭИС поддержки дистанционных подготовительных курсов", внедренных в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова, а также в Московском архитектурном институте (МАРХИ), что подтверждено соответствующими документами (Приложение 1).

2 Теоретические и практические результаты,полученные в диссертационной работе, были использованы при создании корпоративной электронной информационной среды образовательного сообщества отраслевого значения, «КИЦ-РЦДО» (Координационно-информационный центр - Региональные центры дистанционного обучения), созданной в рамках Федеральной целевой программы «Развитие единой образовательной информационной среды (2001-2005)» по направлению №2 «Подготовка кадров для информационного общества», что подтверждено соответствующими документами.

3 Результаты экспериментальной проверки показали, что использование разработанных инструментальных компонентов позволяет сократить в 20 раз время доступа студентов к информационным ресурсам, в 25-30 раз сократить временные затраты на организацию информационного обеспечения новыми учебно-методическими ресурсами, повысить на 20-30 % эффективность обработки информации в интерактивном режиме за счет ограничения информационных потоков.

4 Внедрение инструментальной платформы ОРОКС для поддержки дистанционного и очного обучения в Московском государственном институте электронной техники позволило:

- разработать 287 тестовых электронных модулей по 74 дисциплинам, используемых как ресурсное обеспечение при организации обучения по дистанционной технологии, а также для тестирования при очном обучении;

- сократить в двенадцать раз временные затраты на составление индивидуальных программ обучения;

- увеличить количество контрольно-измерительных испытаний с обработкой потока до четырехсот заявок одновременно;

- повысить оперативность администрирования учебного процесса за счет автоматизированной рассылки различных сводок (текущая успеваемость, отставание от графика, задолженность и др.) всем участникам учебного процесса.

5. На основе разработанных автором обобщенной архитектуры КЭИС, а также методики настройки шаблона параметризации на онтологическую модель предметной области, реализованы профилированные интерфейсы в узлах согласования работ, повышающие, как показали эксперименты, за счет ограничения информационных потоков эффективность обработки информации в интерактивном режиме на 20 - 30 % по сравнению с универсальным интерфейсом.

6 Использование энтропийной модели для интегральной оценки позволили оценить эффективность различных сценариев обучения по дисциплине и выбрать сценарий с минимальным значением полной энтропии, а также определить контрольные точки для управления учебным процессом.

1 В диссертационной работе решена научная проблема, имеющая важное значение для управления корпоративными знаниями, повышения эффективности автоматизированного создания и использования информационных ресурсов, появляющихся в процессе образовательной и научной деятельности, с применением впервые предложенного процессно-ролевого подхода.

2 На основе развития концепции процессного управления корпоративной деятельностью, а также развития и обобщения принципов ролевого разграничения доступа к компонентам среды, предложен процессно-ролевой подход к созданию и эксплуатации корпоративных электронных информационных сред, позволивший обосновать возможность создания информационной архитектуры корпоративной электронной информационной среды повышенной гибкости и информационной управляемости.

3 Впервые разработана концептуальная макромодель создания и развития корпоративных электронных информационных сред, позволяющая формировать множество моделей контекстного использования среды в различных направлениях корпоративной деятельности на различных этапах развития на основе варьирования онтологических моделей и выделения подмножеств отношений между объектами реальной деятельности и их информационными отображениями в среде КЭИС.

4 На основе предложенной автором контекстной модели разграничения доступа разработан метод получения профилей контекстных ролей с использованием аппарата теории решеток, обеспечивающий повышение эффективности информационных обменов КЭИС с внешней средой за счет структурирования потребностей такого обмена в соответствии с характеристиками рабочих процессов.

5 Впервые, на основе процессно-ролевого подхода, разработана научно-обоснованная обобщенная архитектура электронной информационной среды, с возможностями гибкой настройки на онтологические модели различных направлений образовательной и научной деятельности, возможностями интеграции распределенных гетерогенных ресурсов, гибкого управления на основе ролей разграничением доступа к функциональным сервисам среды в контексте рабочих процессов и обеспечивающая сохранение и повышение эффективности эксплуатации среды в процессе развития корпоративной деятельности.

6 Принципы формирования обобщенной архитектуры КЭИС практически реализованы в разработанном программном инструментальном комплексе ИСХИ для создания и поддержки ядра КЭИС на основе метацентрированного механизма, особенностью реализации которой является сочетание технологий реляционной и XML-ориентированных СУБД для хранения ресурсов, метаданных, атрибутного поиска и поддержки единого информационного пространства.

7 На основе сформированных теоретических положений и принципов проектирования программных систем, разработанной модели управления информационными потоками на основе электронного учебного плана, реализован программный инструментальный комплекс "Оболочка для создания распределенных обучающих и контролирующих систем", отличающаяся от других систем такого класса повышенной гибкостью планирования и управления учебным процессом.

8 На основе предлагаемой автором диссертации методологии построения и управления функционированием корпоративных электронных сред осуществлена разработка следующих сред: Электронная среда информационного рабочего взаимодействия МИЭТ, Электронная среда поддержки дистанционного обучения МИЭТ; среда подготовки и проведения научных конференций; КЭИС поддержки дистанционных подготовительных курсов, внедренных в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова, а также в Московском архитектурном институте (МАРХИ), и других образовательных учреждениях и университетах, что подтверждено соответствующими документами (Приложение 1);

9 Результаты внедрения показали, что использование разработанных инструментальных компонентов позволяет сократить в 20 раз время доступа студентов к информационным ресурсам, в 25-30 раз сократить временные затраты на организацию информационного обеспечения новым учебно-методическим ресурсам, повысить на 20-30 % эффективность обработки информации в интерактивном режиме за счет ограничения информационных потоков. Все указанные разработки используются в учебной и научной работе, о чем имеются соответствующие свидетельства. Эксплуатация этих систем в течение нескольких лет показала достоверность заложенных в них разработанных автором методов, алгоритмов и способов.

10 Теоретические и практические результаты, полученные в диссертационной работе были использованы при создании корпоративной электронной информационной среды образовательного сообщества отраслевого значения, «КИЦ-РЦДО» (Координационно-информационный центр -Региональные центры дистанционного обучения), созданной в рамках Федеральной целевой программы «Развитие единой образовательной информационной среды (2001-2005)» по направлению №2 «Подготовка кадров для информационного общества», что подтверждено соответствующими документами.

11 Впервые на основе полученных в работе научно-обоснованных результатов разработана инструментальная платформа, реализованная в программных комплексах ОРОКС и ИСХИ с соответствующей ГОСТам (ГОСТ 19.001-77, ГОСТ 19.002-80, ГОСТ 19.004-80, ГОСТ 19.101-73) эксплуатационной документацией: Оболочка для создания распределенных обучающих и контролирующих систем. ОРОКС 2.2. (Учетный номер 643.02066552.00001-2.2.), Инструмент для систематизации и хранения информации ИСХИ 2.2. (Учетный номер 643.02066552.00002-М) и передана в эксплуатацию более чем сорока образовательным учреждениям.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Игнатова, Ирина Гургеновна, 2005 год

1. Криницкий Н.А. и др. Автоматизированные информационные системы /Криницкий Н.А., Миронов Г.А., Фролов Г.Д.; под ред. А.А. Дородницына. -М.: Наука,- 1982. -382с.

2. Колесников С. Новый ландшафт систем автоматизации,-http://www.citforum.ru/cfin/articles/landscape/

3. Васенин В.А., Афонин С.А., Коршунов А.А. К созданию концепции интегрированной системы распределенных информационных ресурсов Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова.- М.: МГУ.-2001.-112с.

4. Зайцева Ж.Н. и др. Интернет образование: не миф, а реальность XXI века / Под общей редакцией Тихомирова В.П.- М: Изд-во МЭСИ.- 2000.- С. 117172.

5. Норенков И.П. Системные вопросы дистанционного обучения // Информационные технологии.- 2001,- №3. -С. 17-21.

6. Алан Р. Саймон. Стратегические технологии баз данных: менеджмент на 2000 год /под редакцией и с предисловием М.Р. Когаловского.- М.: Финансы и статистика, 1999.- С.359-375.

7. Мартин Дж. Планирование развития автоматизированных систем.- М.: Финансы и статистика.- 1984. -196с.

8. О'Лири. Управление корпоративными знаниями // Открытые системы.-1998.-N4-5,-С.31-39.

9. Попов Э.А. Управление корпоративными знаниями. Реинжиниринг бизнес -процессов на основе современных информационных технологий. Системы управления знаниями.- М.: МЭСИ.- 2002,- С. 11-19.

10. Брюхов Д.О. и др. Интероперабельные информационные системы:архитектуры и технологии. / Брюхов Д.О., Задорожный В.И., Калиниченко Л.А., Курошев М.Ю., Шумилов С.С.//СУБД.- 1995,- №4.-http://www.osp.ni/dbms/l 995/04/41 .htm

11. Зиндер Е.З. Революционные изменения базовых стандартов в области системного проектирования: Сб. трудов I Всероссийской практической конференции «Стандарты в проектах современных информационных систем».- 2001.-С.36-42.

12. Черняк Л. PLM не роскошь, а необходимость // Открытые системы,- 2003,-№06.-http://www.osp.ru/os/2003/06/037.htm

13. Шуленин A. Microsoft SQL Server 7.0. Обзор новой функциональности // СУБД.- 1998.- №3. -http ://www. citforum.ru/database/kbd97/64. shtml

14. Щавелёв Л. В. Способы аналитической обработки данных для поддержки принятия решений // СУБД .- 1998.-№ 4-5.-http://www.osp.ru/dbms/1998/04-05/03 .htm

15. Дубова Н. Системы управления производственной информацией // Открытые системы,- 1996,- № 3.-С.63-68.

16. Ting К. The characterization of predictive accuracy and decision combination: In Proceedings of 13th International Conference on Machine Learning, Morgan Kauf-man.- 1996.-P. 498-506.

17. Вагин B.H., Федотов А.А., Фомина M.B. Методы извлечения и обобщения информации в больших базах данных // Изв. РАН. Теория и системы управления. 1999.-№5.-С.45-59.

18. Царев В. Преимущества дистанционного обучения // Высшее образование в России.-2000.- №4.-С. 124-126.

19. Андреев А.А и др. Основы открытого образования /Отв. ред.Солдаткин В.И. / Российский государственный институт открытого образования.- М.:НИИЦ РАО.- 2002. -Т. 1,- 676 с.

20. Преподавание в сети Интернет: Хрестоматия Электронный ресурс. /Составитель В.И.Солдаткин. М.: РГИОО,- 2005.-521М6.

21. Астанин С.В., Курейчик В.М., Попов Д.И., Кузьмицкий А.А. Интеллектуальная образовательная среда дистанционного обучения //Новости искусственного интеллекта,- М,- 2003,- № 103 (55).- С.7-14.

22. Бездушный А.Н., Жижченко А.Б., Кулагин М.В., Серебряков В.А. Интегрированная система информационных ресурсов РАН и технология разработки цифровых библиотек// Программирование, 2000. № 4. С. 3-14.

23. Антопольский А.Б., Вигурский К.В. Концепция электронных библиотек // Электронные библиотеки,- 1999.- Т.2., Вып. 2,-http://www.elbib.ru/index.phtml?page=elbib/rus/journal/1999/part2/antopol

24. Лавренова О.А. Технология и опыт построения электронной библиотеки диссертаций в РГБ: Труды Всероссийской научной конференции «Научный сервис в сети Интернет»,- М.:МГУ.- 2003.-С.45-47.

25. Федеральная целевая программа «Развитие единой образовательной информационной среды (2001-2005годы)».-http://www.ed.gov.ru/ntp/fip/pfzp/post-p/656/.

26. Надеин А., Кузнецов В. Корпоративные Интранет порталы,- М.: TopS Busines Integrator.- 2003,- http://www.-ecommerce.ru/analytics/ analytics-part/ analyticsl5.htm.

27. Иванников А.Д., Тихонов А.Н. Основные положения концепции создания образовательных порталов // Интернет порталы: содержание и технологии: Сб.науч.ст.Вып. 1.-М.:Просвещение, 2003.-С.27-30.

28. Лобанов А.К. Методы построения систем хранения данных.-Jet Info Online .2003. -№7. -http ://www. citforum.ru/hardware/data/db/index. shtml

29. Проектирование интегрированных баз данных/Стогний А.А., Вольфенгаген В.Э., и др. Киев: Техника,-1987,-138с.

30. Атре Ш. Структурный подход к организации баз данных/Пер. с англ . М.: Финансы и статистика,- 1983.-317с.

31. Дзегеленок И.И., Корлякова М.О. Подход к повышению содержательной емкости систем 2-го поколения // Вопросы радиоэлектроники. Серия «Электронная вычислительная техника». М - 1999 .- Вып. 1.-С.52-59.

32. Калиниченко Л. А. СИНТЕЗ: язык определения, проектирования ипрограммирования интероперабельных сред неоднородных информационных ресурсов. М.:ИПИ РАН, 1993.-215с.

33. Кросс П., Раими С. Применение репозитория Microsoft.-//SQL Server Magazine Online/RE, -2000.-№2.-http://www.olap.ru/desc/microsoft/news/m001120689.asp.

34. Nonaka I., Teece D. J. Managing industrial knowledge: creation, transfer and utilization. London ; Thousand Oaks, Calif.: Sage Publications.- 2001,- P.344

35. Prodomidis A., Chan P., Stolfo S. Meta-learning in distrib-uted data mining systems: Issues and approaches, In P.Chan and H.Kargupta (Eds.) Ad-vances in Distributed Data Mining, AAAI Press.- 1999.- http://www.cs.columbia.edu/-sal/hpapers/DDMBOOK.ps.gz.

36. Todorovski L., Dzeroski S. Combining multiple models clas-sifiers with meta decision trees: In Proceedings of the Fourth European Conference on Principles of Data Mining and Knowledge Discovery .- Berlin: Springer Verlag.- 2000.-P. 5464.

37. Домрачев В.Г. и др. Разработка методики ранжирования и выбора ERP-систем на основе многокритериальной оптимизации. «Качество и ИПИ (CALS-технологии)» /под ред.А.Н.Тихонова. М.:Фонд «Качество», 2004,-186с.

38. Фишер JI. Совершенство на практике. Лучшие проекты в области управления бизнес-процессами и worklow / Пер. с англ.- М.: Весть-Метатехнология.- 2000,- 432с.

39. Adeli. Knowledge Engineering. McGraw-HillPublishing Company, New-York. -1994.

40. Borghoff et al. Information Technology for Knowledge Management. Springer-Verlag, Bin.-1998.

41. Kiihn et al. Integrated Knowledge Utilization and Evolution for the Conservation of Corporate Know-How. ISMICK'94: Int. Symposium on the Management of Industrial and Corporate Knowledge.-1994.

42. Nonaka et al. The Knowledge-Creating Company. New York, Oxford: Oxford University Press.-1995.

43. Wiig. Knowledge management is no illusion! // Proc. of the First International46