Моделирование и анализ динамической полезности экономических информационных систем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 08.00.13, кандидат экономических наук Гагарин, Алексей Геннадиевич

• Гагарин, Алексей Геннадиевич
• кандидат экономических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат экономических наук Гагарин, Алексей Геннадиевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРОБЛЕМЫ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ.

1.1 Основные положения теории полезности и потребительского поведения

1.2 Методы анализа, синтеза и прогнозирования количественных и качественных параметров экономических систем.

1.3 Исследование и стандартизация качества программного обеспечения.

2. МЕТОДЫ И МОДЕЛИ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ.

2.1 Принятие решений методом анализа иерархий в условиях неопределенности.

2.2 Концептуальная модель качества программного обеспечения.

3. РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ КАЧЕСТВА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ.

3.1 Модель динамической полезности.

3.2 Моделирование качества программного обеспечения.

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ ВНЕШНЕГО КАЧЕСТВА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ.

4.1 Разработка АИС оценки динамического качества ПО.

4.2 Анализ внешнего качества контролирующе-обучающего ПО.

4.3. Оценка экономического эффекта от использования модели динамического качества ПО.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование и анализ динамической полезности экономических информационных систем»

Актуальность работы. В настоящее время предприятия различных отраслей и организационно-правовых форм широко используют информационные системы (ИС) в процессе своего функционирования для производства экономических благ и оказания услуг. Увеличение сложности и размеров современных ИС и программного обеспечения (ПО) в частности, использование устаревших средств и методов разработки, тестирования и диагностики ПО приводят к созданию некачественного продукта. В результате этих, а также ряда других причин значительно возрастают издержки на внедрение, модернизацию и эксплуатацию ПО и ИС.

Перед разработчиками, покупателями, обслуживающим персоналом, конечными пользователями и другими заинтересованными сторонами встает ряд проблем, связанных с качеством ПО и ИС. Во-первых, необходимо обеспечить качество продукта на протяжении всего жизненного цикла, что связано, в частности, с реализацией систем менеджмента качества в организациях и эффективностью внутриорганизационных процессов. Во-вторых, требуется количественная оценка характеристик качества по различным критериям, отражающим потребности заинтересованных сторон. Для решения этих задач необходим специализированный инструментарий, разработанный для конкретной сферы деятельности (менеджмент качества) и адаптированный для решения определенных отраслевых задач.

При создании отраслевых ИС важно учитывать дополнительные ограничения, накладываемые спецификой данной предметной области. Низкая экономическая рентабельность отрасли, особенности менталитета работников и менеджеров, недостаточное количество квалифицированных в области информационных технологий кадров повышают требования к качеству и ПО, и ИС.

Степень разработанности проблемы. В своих исследованиях автор опирался на работы ученых, посвященные теории полезности и потребительского поведения: Р.Г.Д. Аллена, Д. Бернулли, Дж. Винера, У.С. Джевонса, Ж. Дюпюи, А. Маршалла, К. Менгера, Л. Мизеса, О. Моргенштерна, Дж. фон Неймана, В. Парето, М. Ротбарда, Дж. Сэвиджа, М. Фридмена, Дж. Хикса и других.

В процессе диссертационного исследования изучены работы авторов, рассматривавших вопросы моделирования, анализа, синтеза, планирования и прогнозирования параметров сложных систем, а также проблемы принятия решений: Р. Беллмана, Л. Заде, Т. Саати, А.В. Андрейчикова, Е.П. Бочарова,

A.М. Гатаулина, Е.Н. Ефимова, А.Н. Ильченко, М.С. Красса, В.В. Липаева,

B.Ф. Минакова, А.И. Половинкина, Н.М. Светлова, Г.Н. Хубаева, Е.И. Царегородцева и других. Использовались отечественные и международные стандарты.

Организация производства качественного продукта (в том числе ПО) является ключевой задачей менеджмента, которой в индустриально развитых странах активно занимаются около 50 лет. К числу достижений теории менеджмента качества относятся современное понятие качества - полнота свойств и характеристик продукта, процесса или услуги, которые способны удовлетворить заявленные или подразумеваемые нужды потребителя (ISO 9000:2000), а также серия международных стандартов качества ISO 9000.

Изучение качества ПО, синтез обобщенных количественных или качественных оценок ПО на основе множества параметров - сложная задача, не имеющая в настоящее время полного решения как в теоретическом, так и в практическом аспекте. Работы, посвященные анализу качества ПО как экономического блага, носят, в-основном, описательный, упрощенный или узкоспециализированный характер. Стандарты качества ПО также не регламентируют методы оценки качества и не описывают состав характеристик качества для различных классов ПО.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является моделирование и анализ динамической полезности экономических информационных систем на примере внешнего качества контролирующеобучающего программного обеспечения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. провести анализ проблем оценки параметров функционирования экономических информационных систем (ЭИС) и характеристик качества ПО;

2. исследовать и обосновать использование определенных математических методов для анализа полезности ЭИС;

3. разработать математическую модель анализа полезности ЭИС;

4. разработать алгоритм, программу и базу данных для решения задач анализа динамической полезности ЭИС;

5. осуществить моделирование и анализ полезности ЭИС на примере отраслевого ПО.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является информационное обеспечение предприятий различных отраслей и организационно-правовых форм. Предметом исследования являются информационные процессы и явления, протекающие в экономических информационных системах.

Методология и методы исследования. В основе настоящего исследования лежат общие принципы научного познания и их приложения в различных отраслях знаний. В диссертационной работе использовались основные положения теории полезности, метод анализа иерархий (МАИ), математическая статистика. При разработке ПО и базы данных использовались языки объектно-ориентированного программирования и основы теории проектирования баз данных.

Работа проведена в рамках пунктов 2.6 «Развитие теоретических основ, методологии и инструментария проектирования, разработки и сопровождения информационных систем субъектов экономической деятельности: методы формализованного представления предметной области, программные средства, базы данных, корпоративные хранилища данных, базы знаний, коммуникационные технологии» и 2.7 «Проблемы стандартизации и сертификации информационных услуг и продуктов для экономических приложений» Паспорта специальности 08.00.13 - Математические и инструментальные методы экономики.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1. Выявленное значительное пересечение объемов понятий «полезность» и «качество» дало возможность использовать основные положения экономической теории полезности для моделирования и оценки качества программного обеспечения.

2. Предложена методика свертки оценок альтернатив по количественным и качественным критериям для учета влияния критических (находящихся на границах области допустимых значений) оценок альтернатив при большом количестве критериев и альтернатив.

3. Разработана модель динамической полезности и методика расчета суммарной степени удовлетворенности потребностей - оценки качества экономического блага.

4. Построена имитационная модель «Конечный пользователь - ПО», представляющая собой систему массового обслуживания заданий пользователя с учетом ошибок и отказов.

5. С помощью разработанных на основе предложенной методики программы и базы данных решена задача моделирования и анализа динамической полезности ЭИС на примере внешнего качества контролирующе-обучающего ПО.

6. Обоснован механизм использования предложенного подхода к оценке качества ПО совместно с учетом затрат на внедрение и эксплуатацию ПО для выбора оптимальной альтернативы.

Научная новизна работы

1. Раскрыты и уточнены понятия полезности экономических благ и качества ПО, показано значительное пересечение объемов данных понятий, что позволяет использовать подходы экономической теории полезности при исследовании качества ПО.

2. Предложена концептуальная модель качества ПО, основанная на международных стандартах качества ПО и описывающая в иерархическом виде характеристики, субхарактеристики и метрики качества ПО, которая может использоваться для анализа качества ПО методом анализа иерархий.

3. Разработана методика свертки оценок альтернатив по количественным и качественным критериям на основе расчета и нормирования среднегеометрических произведений оценок альтернатив и нормированных весов критериев, позволяющая учесть большое количество критериев (в соответствии с моделью качества ПО) и нелинейность влияния оценок альтернатив по критериям на веса альтернатив при решении задачи анализа полезности ЭИС.

4. Разработана математическая модель динамической полезности в виде ^-образной экспоненциальной зависимости, реализованная с помощью итерационного алгоритма и позволяющая синтезировать числовой показатель качества экономического блага - суммарную степень удовлетворенности - для определенной группы потребителей на основе экспертной оценки характеристик качества исследуемого блага на заданном временном интервале.

5. Разработана имитационная модель ПО как системы массового обслуживания, описывающая взаимодействие пользователей с ПО и моделирующая ошибки и отказы, что позволяет проводить анализ качества ПО на основе разработанной модели динамической полезности.

6. Составлен базовый список потребностей заинтересованных групп лиц и полезных свойств альтернатив в рамках проблематики анализа качества ПО, единый для различных классов ПО и позволяющий осуществлять унифицированную оценку альтернатив в целях стандартизации качества ПО.

7. Реализован алгоритм анализа динамического качества ПО на основе разработанных модели динамической полезности и имитационной модели ПО, описывающий поведение системы «Конечный пользователь - ПО», рассчитывающей значение суммарной степени удовлетворенности и определяющей показатели качества на заданном временном интервале, что позволяет сравнивать качество ПО в рамках исследуемого класса и конкретных групп пользователей в целях стандартизации и сертификации.

Теоретическая значимость исследования.

Предложена методика свертки оценок альтернатив по количественным и качественным критериям, позволяющая учесть большое количество критериев и нелинейность влияния оценок альтернатив по критериям на веса альтернатив при решении задачи анализа полезности ЭИС.

Разработана математическая модель динамической полезности, основанная на теории полезности и многокритериальных методах принятия решений в условиях неопределенности и позволяющая синтезировать количественный показатель качества экономического блага на базе экспертных оценок его характеристик на заданном временном интервале.

Создана имитационная модель ПО как системы массового обслуживания заявок пользователей с возможностью ошибок и отказов. Модель ориентирована на описание потребностей конечных пользователей и эксплуатационных характеристик ПО.

Практическая значимость исследования.

Разработана базовая иерархия характеристик и субхарактеристик качества ПО, позволяющая проводить оценку различных классов ПО на основе единого концептуального подхода.

Разработаны ПО и база данных для решения задач моделирования и анализа качества ПО на основе предложенной модели динамической полезности. Рассчитываемые в программе показатели качества позволяют сравнивать качество программных продуктов в рамках выбранного класса для определенных групп пользователей в целях стандартизации, сертификации, маркетинговых исследований, прогнозирования рыночной стоимости и т.д.

Апробация работы. Предложенная методика моделирования и анализа качества ПО прошла апробацию при разработке распределенной системы управления базами данных для информационно-консультационной службы АПК при администрации Волгоградской области.

Представленные в диссертации анализ и оценка качества контролирующе-обучающего ПО выполнены по заявке информационно-аналитического центра Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии.

Основные положения и результаты, представленные в диссертации, докладывались на ежегодных научно-практических конференциях ВГСХА (VIII Конференция молодых исследователей Волгоградской области (2004 г.); Научно-методическая конференция «Система повышения качества подготовки специалистов АПК» (2004 г.); Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы развития АПК» (2005 г.)) и ВолГУ (IX (2005 г.) и X (2006 г.) Конференция молодых исследователей Волгоградской области).

Публикации. Основные результаты работы изложены в 10 научных работах объемом 2,7 п.л., из них 1,6 п.л. лично авторских.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка (176 источников) и 7 приложений, содержит 227 страниц машинописного текста, 61 таблицу, 85 рисунков, 4 блок-схемы.

Заключение диссертации по теме «Математические и инструментальные методы экономики», Гагарин, Алексей Геннадиевич

Выводы по разделу 4.

1. Разработанная программа анализа и прогнозирования динамического качества (D.E.S.Q.) позволяет решать как общую задачу оценки динамического качества, так и ее модификацию для оценки динамического качества ПО.

2. Разработанная база данных параметров оценки и прогнозирования качества ПО обеспечивает хранение и доступ к данным в процессе решения задачи анализа динамического качества с использованием разработанного ПО.

3. Решена задача анализа и прогнозирования внешнего качества ПО на примере контролирующе-обучающего ПО, рассчитаны показатели качества ПО и осуществлено ранжирование альтернатив, что дало возможность выбрать оптимальную альтернативу для рассмотренных групп пользователей.

4. Проведена оценка экономического эффекта от использования модели динамического качества ПО, позволившая обосновать выбор контролирующе-обучающего ПО для «Российского центра подготовки руководителей и специалистов сельской кредитной кооперации» при Волгоградской ГСХА.

5. Обоснован механизм использования предложенного подхода к оценке качества ПО совместно с учетом затрат на внедрение и эксплуатацию ПО для выбора оптимальной альтернативы, что позволяет оценить экономический эффект от реализации опосредованно через оценку качества альтернатив в том случае, когда прямая оценка экономического эффекта невозможна или затруднена.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Диссертационное исследование посвящено вопросам оценки качества, или способности удовлетворять определенные нужды потребителей, экономических благ. Акцент сделан на использование программного обеспечения как орудия труда в хозяйственной деятельности коммерческих организаций. Показано значительное пересечение объемов понятий «полезность» и «качество», что дало возможность использования методов теории полезности для оценки и прогнозирования качества программного обеспечения. Выявлены недостатки теории полезности, которые должны быть исправлены для получения адекватных результатов при оценке полезности экономических благ в современных условиях. Определено понятие и раскрыта структура качества ПО в соответствии с международным стандартом качества ISO 9126. Проведен обзор методов анализа, синтеза и прогнозирования количественных и качественных параметров экономических систем.

Предложена концептуальная модель качества ПО, основанная на международных стандартах качества ПО и описывающая в иерархическом виде характеристики, субхарактеристики и метрики качества ПО, которая может использоваться для анализа качества ПО методом анализа иерархий. Обоснована целесообразность использование метода анализа иерархий в качестве базового (удовлетворяющего большинству требований -иерархичность оценок, разнородность исходных данных, наличие нескольких групп заинтересованных лиц и альтернатив и т.д.) метода анализа качества программного обеспечения.

2. Проведено исследование метода анализа иерархий на пригодность к решению задач анализа и прогнозирования качества ПО, в результате которого предложены его модификации для учета влияния критических находящихся на границах области допустимых значений) оценок при большом количестве критериев и альтернатив:

• установление диапазонов допустимых значений параметров альтернатив по всем критериям;

• сравнение альтернатив методом стандартов с помощью специальной шкалы, позволяющей учесть нелинейность влияния критериев на оценки альтернатив.

Сравнительный анализ второй из предложенных модификаций показал ее преимущество при решении задач анализа и прогнозирования качества ПО. В качестве развития и обобщения предложенной модификации разработана представленная ниже иерархическая модель динамической полезности и методика расчета суммарной степени удовлетворенности потребностей -оценки качества экономического блага. Для сравнения рядов значений суммарной степени удовлетворенности при реализации различных альтернатив разработаны точечные и интервальные показатели. Построена имитационная модель системы «конечный пользователь -программное обеспечение», представляющая собой систему массового обслуживания заданий пользователя с учетом ошибок и отказов. Составлен базовый список потребностей заинтересованных групп лиц и полезных свойств альтернатив в рамках проблематики анализа качества ПО, единый для различных классов ПО и позволяющий осуществлять унифицированную оценку альтернатив в целях стандартизации качества программного обеспечения.

Разработаны и реализованы в машинном виде программа и база данных для решения задачи оценки динамического качества как в общем виде, так и для оценки качества программного обеспечения.

На основе разработанной методики решена задача анализа и прогнозирования внешнего качества программного обеспечения на примере контролирующе-обучающего программного обеспечения. Для каждой пары альтернатива - группа лиц получены ряды значений суммарной степени удовлетворенности и рассчитаны интервальные \ показатели качества. Альтернативы были проранжированы используя два конкурирующих критерия выбора - максимизация среднего значение параметра и минимизация негативных изменений параметра. Ранжирование выявило одну альтернативу, оптимальную для всех групп лиц. Полученные результаты совпадают с предварительными экспертными оценками и позволяют положительно высказываться об адекватности предложенной методики оценки качества программного обеспечения. Обоснован механизм использования предложенного подхода к оценке качества ПО совместно с учетом затрат на внедрение и эксплуатацию ПО для выбора оптимальной альтернативы, что позволяет оценить экономический эффект от реализации опосредованно через оценку качества альтернатив в том случае, когда прямая оценка экономического эффекта невозможна или затруднена.

Список литературы диссертационного исследования кандидат экономических наук Гагарин, Алексей Геннадиевич, 2006 год

1. 1.O/IEC FDC 9126-1.2, Information Technology - Software product quality -Part 1: Quality model.

2. ISO/IEC PDTR 9126-2mew, Information Technology Software product quality - Part 2: External metrics.

3. ISO/IEC PDTR 9126-3 :new, Information Technology Software product quality - Part 3: Internal metrics.

4. IEC 50(191) International Electrotechnical vocabulary Dependability and quality of service.

5. IEEE 610.12-1990 Standard Glossary of Software Engineering Terminology

6. ISO 8402: 1994, Quality -Vocabulary.

7. ISO 9001:1994, Model for quality assurance in design, development, production, installation and servicing.

8. ISO 9241-10:1996, Ergonomic requirements for office work with visual display terminals (VDT)s Part 10: Dialogue principles.

9. ISO DIS 9241-11:1997, Ergonomic requirements for office work with visual display terminals (VDT)s Part 11: Guidance on usability.

10. ISO/IEC 12207:1995, Information Technology Software lifecycle processes.

11. ISO/IEC 14598-2mew, Information Technology Software product evaluation -Part 2: Planning and management.

12. ISO/IEC 14598-3 :new, Information Technology Software product evaluation -Part 3: Process for developers.

13. ISO/IEC 14598-4:new, Information Technology Software product evaluation -Part 4: Process for acquirers.

14. ISO/IEC 14598-5mew, Information Technology Software product evaluation -Part 5: Process for evaluators.

15. ISO/IEC 14598-6:new, Information Technology Software product evaluation -Part 6: Documentation of evaluation modules.

16. ISO/IEC 2382-1:1993 Data processing Vocabulary - Part 1: Fundamental17