Мультиагентная информационная технология решения задач управления и принятия решений в организационных системах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.10, кандидат технических наук Дианов, Сергей Владимирович

• Дианов, Сергей Владимирович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Дианов, Сергей Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

1. Анализ предметной области организации работ по рассмотрению обращений граждан в системах организационного управления.

1.1. Принципы функционирования систем организационного управления.

1.1.1. Основные принципы организации труда в системах организационного управления.

1.1.2. Формализация процесса принятия управленческих решений.

1.1.3. Особенности систем организационного управления.

1.2. Основные принципы организации работ по рассмотрению обращений граждан в структурах организационного управления.

1.3. Информационные технологии в системах организационного управления.

1.3.1. Существующие технологии создания информационных систем организационного управления.

1.3.1.1. Технологии автоматизации рабочих процессов.

1.3.1.2. Технологии автоматизации эвристической деятельности.

1.3.1.3. Анализ возможностей существующих технологий создания информационных систем организационного управления.

1.3.2. Мультиагентный подход к построению информационных систем организационного управления.

1.3.2.1. Понятие интеллектуального агента и мультиагентной системы.

1.3.2.2. Существующие технологии построения мультиагентных систем.

Выводы по главе 1.

2. Модели процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в системах организационного управления.

2.1. Модель процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в нотации теории систем массового обслуживания.

2.1.1. Выбор типа системы.

2.1.2. Математическое описание системы.

2.1.3. Критерии эффективности функционирования системы.

2.2. Модели мультиагентной системы организационного управления.

2.2.1. Теоретические основы описания моделей мультиагентной системы организационного управления.

2.2.2. Структурная декомпозиция предметной области систем организационного управления.

2.2.3. Модели агентов мультиагентной системы организационного управления.

2.2.3.1. Информационная модель агентов.

2.2.3.2. Функциональная модель агентов.

2.2.3.3. Организационная модель агентов.

2.2.4. Модели процессов мультиагентной системы организационного управления.

2.2.4.1. Общий подход к построению моделей процессов.

2.2.4.2. Модель поведения агента сотрудника.

2.2.4.3. Модель поведения агента сценария.

2.2.4.4. Модель поведения агента операции. ft 2.2.5. Модели взаимодействия компонентов мультиагентной системы организационного управления.

Выводы по главе 2.

3. Разработка прототипа мультиагентной системы отдела писем и приема граждан.

3.1. Технология проектирования мультиагентной системы организационного управления.

3.1.1. Общая схема технологии проектирования мультиагентной системы организационного управления.

3.1.2. Концептуализация предметной области систем организационного управления.

3.1.2.1. Построение функциональной модели систем организационного управления.

3.1.2.2. Разработка FK-проекции предметной области систем организационного управления.

3.1.2.3. Разработка FKM-проекции предметной области систем организационного управления.

3.1.3. Формализация предметной области системы организационного управления.

3.1.4. Разработка архитектуры мультиагентной системы организационного управления.

3.2. Реализация прототипа мультиагентной системы отдела писем и приема граждан.

3.2.1. Предметная область отдела писем и приема граждан.

-43.2.2. Концептуализация предметной области отдела писем и приема граждан.

3.2.2.1. Функциональная модель отдела писем и приема граждан.

3.2.2.2. FK-проекция предметной области отдела писем и приема граждан.

3.2.2.3. FKM-проекция предметной области отдела писем и приема граждан.

3.2.3. Формализация предметной области отдела писем и приема граждан.

3.2.4. Разработка архитектуры мультиагентной системы отдела писем и приема граждан.

3.2.5. Средства реализации мультиагентной системы отдела писем и приема граждан. ft 3.2.6. Программная реализация прототипа мультиагентной системы отдела писем и приема граждан.

3.2.6.1. Общие алгоритмы работы системы.

3.2.6.2. Разработка агентов информационного уровня.

3.2.6.3. Разработка агентов технологического уровня.

Выводы по главе 3.

4. Экспериментальное исследование моделей отдела писем и приема граждан и прототипа мультиагентной системы отдела писем и приема граждан.

4.1. Вычислительный эксперимент для математической модели отдела писем и приема граждан.

4.1.1. Вычислительный эксперимент для математической модели существующего отдела писем и приема граждан.

4.1.2. Вычислительный эксперимент для математической модели прототипа мультиагентной системы отдела писем и приема граждан.

4.2. Имитационная модель отдела писем и приема граждан.

4.3. Анализ результатов экспериментальных исследований.

Выводы по главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Мультиагентная информационная технология решения задач управления и принятия решений в организационных системах»

Одной из наиболее общих задач в системах организационного управления (СОУ) является рассмотрение обращений граждан. Во многих организациях ввиду особой важности и объемности этой задачи созданы службы, целью которых является организация работ по рассмотрению обращений граждан. Это относится, прежде всего, к органам власти, где обращения представляют собой каналы обратной связи, характеризующие работу данных структур. Здесь повышение эффективности данного направления работ является одним из факторов повышения эффективности всей организационной системы.

Организация рассмотрения обращений граждан предполагает осуществление целого ряда процедур, которые связаны с регистрацией обращений, обобщением и анализом содержательной части обращений, определением области компетенции и пересылкой обращений для принятия решений по ним, контролем хода подготовки решений по обращениям. От того, насколько оперативно и качественно отрабатываются данные процедуры, во многом зависит оперативность и качество рассмотрения обращения в целом. В современных условиях основную роль здесь играет использование информационных технологий.

Вопросы повышения эффективности функционирования СОУ путем создания информационных систем поддержки принятия управленческих решений являются предметом пристального изучения на протяжении довольного длительного периода времени. Большой вклад в развитие данного направления внесли Ларичев О.И., Мильнер Б.З., Петров А.В., Поспелов Д.А., Райков А.Н., Тихомиров М.М., Трахтенгерц Э.А., Фомин Б.Ф. и др. На данный момент задача построения информационных систем организационного управления (ИСОУ) решается в двух направлениях: поддержка рабочих процессов и поддержка эвристической деятельности. Однако эти решения не вполне соответствуют существующим потребностям. Системы поддержки рабочих процессов имеют высокую стоимость покупки и настройки, а также не затрагивают наиболее важный момент в работе СОУ - содержательный анализ информации для принятия решений. Технологии поддержки эвристической деятельности имеют большую трудоемкость построения и сопровождения, нацелены на решение узкоспециализированных задач, требуют наличия соответствующей квалификации у пользователя и значительных затрат времени на работу с системой.

Устранить недостатки существующих технологий и построить систему, обеспечивающую весь цикл принятия управленческого решения возможно с использованием мультиагентного подхода - стремительно развивающегося в последнее время направления в области создания информационных систем. Ему посвящено множество научных исследований, среди которых можно выделить труды Городецкого В.И., Тарасова В.Б., Хорошевского В.Ф., Brooks R., Finin Т., Jennings N., Nwana H., Wooldridge M. Мультиагентная технология позволит: строить распределенные интеллектуальные системы, что органично ложится в рамки процесса функционирования СОУ, основными звеньями которого являются распределенные по организационной структуре сотрудники, на основании своих интеллектуальных способностей формирующие общие рабочие процессы в СОУ; перераспределять процессы информационной обработки но элементам системы, что ведет к увеличению ее общей производительности; повысить оперативность реагирования СОУ на совершение требуемых действий; значительно сократить вмешательства человека в процесс функционирования системы, что сэкономит время пользователя и не потребует от него особых навыков работы с ней.

Основные результаты диссертации получены в рамках выполнения гранта но фундаментальным исследованиям в области гуманитарных наук Г02-4.3-65 Минвуза РФ 2003-2004 г.г. «Исследование и разработка математических методов и средств проектирования распределенных интеллектуальных информационных систем».

В первой главе диссертационной работы производится анализ предметной области организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ. В первой части главы рассматриваются общие принципы функционирования СОУ. Вторая часть главы посвящена вопросам организации работы с обращениями граждан в СОУ. В третьей части главы обсуждаются особенности информационных систем организационного управления (ИСОУ), определяются принципы их построения, проводится анализ существующих технологий создания ИСОУ, рассматривается мультиагентный подход к построению информационных систем.

Во второй главе представлены модели процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ, В первой части главы рассмотрена модель процесса в нотации теории систем массового обслуживания (СМО). Приводится математическое описание системы, определяются критерии эффективности ее функционирования. Во второй части главы представлены модели мультиагентной системы организационного управления (МАСОУ). Здесь анализируется предметная область СОУ и определяется общий подход к построению МАСОУ; представляются основы теории информационных объектов - аппарата, используемого для описания моделей МАСОУ; приводятся модели агентов, процессов и взаимодействий компонентов МАСОУ.

В третьей главе диссертации описывается процесс разработки прототипа мультиагентной системы отдела по работе с обращениями граждан. В первой части главы представлена технология проектирования МАСОУ. В данной части рассмотрены вопросы концептуализации предметной области СОУ; первичной идентификации элементов системы с использованием методологии функционального моделирования; построения FK- и FKM-проекций системы с целью определения структуры объектов предметной области и взаимосвязей между ними; обсуждаются вопросы формализации предметной области СОУ, которые связаны с разработкой внутреннего содержания логических модулей системы; рассмотрена обобщенная архитектура МАСОУ, в которой определены типы существующих в системе агентов и связи между ними. Во второй части главы представлена практическая реализация прототипа мультиагентной системы отдела писем и приема граждан. Здесь рассмотрены основные моменты разработки системы, проводимой в соответствии с технологией проектирования МАСОУ, и ее программная реализация.

В четвертой главе диссертации представлены результаты экспериментальных исследований моделей существующей системы и прототипа мультиагентной системы отдела писем и приема граждан. На основании характеристик системы, полученных в результате проведенных исследований, рассчитываются показатели эффективности функционирования систем с различным количеством каналов для математических и имитационных моделей, определяются наиболее оптимальные варианты. В заключительной части, на основании полученных результатов производится анализ эффективности внедрения мультиагентной системы.

KJ

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИИ. Объектом исследований являются системы А организационного управления, решающие задачи организации работ по рассмотрению обращений граждан.

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЙ. Предметом исследований являются мультиагентные информационные технологии решения задач управления и принятия решений.

ЦЕЛЬ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ. Целью диссертационной работы является повышение эффективности функционирования систем организационного управления путем построения мультиагентной системы.

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решаются & следующие задачи:

1. Исследование предметной области организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ.

2. Разработка критериев эффективности процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ.

3. Разработка моделей и технологии проектирования мультиагентной системы организационного управления (МАСОУ).

4. Разработка и реализация прототипа МАСОУ.

5. Проведение вычислительного эксперимента по оценке эффективности функционирования прототипа МАСОУ.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Для решения поставленных задач используются теория и методы систем массового обслуживания, математической логики, инженерии знаний, объектно-ориентированного и логического программирования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Модель процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ, основывающаяся на теории систем массового обслуживания. Данная модель определяет критерии эффективности функционирования службы, ответственной за организацию работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ. т

2. Модели МАСОУ, основанные на объектно-ориентированном подходе. Использование представленных моделей позволяет строить информационные системы, повышающие эффективность функционирования СОУ.

3. Имитационная модель процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ, позволяющая решить задачу оценки эффективности процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ.

4. Результаты вычислительных экспериментов по оценке эффективности функционирования СОУ, в соответствии с которыми доказана эффективность применения мультиагентного подхода.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Научная новизна положений, изложенных в работе, представлена следующими результатами исследований:

1. Определены объективные критерии эффективности функционирования служб, ответственных за организацию работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ.

2. Разработаны модели МАСОУ, основывающиеся на представлении СОУ в виде трех взаимоувязанных проекций - организационной, функциональной и информационной, позволяющие увязать существующее распределение функционала СОУ по организационной структуре с присущей ему обобщенностью представления информации для различных уровней системы.

3. Разработана имитационная модель процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ, позволяющая количественно оценить работу служб, ответственных за организацию работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ.

4. Определены показатели эффективности функционирования существующего подразделения и прототипа MAC по организации рассмотрения обращений граждан, доказана эффективность использования мультиагентной технологии.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Полученные в диссертации результаты исследования позволяют дать оценку эффективности осуществления работ по организации рассмотрения обращений граждан в СОУ. Разработанная технология проектирования МАСОУ позволяет проводить комплексную разработку мультиагентных информационных систем решения задач управления и принятия решений в организационных системах, использование которых повышает эффективность функционирования СОУ, что доказано результатами вычислительного эксперимента по определению характеристик работы существующей системы и созданного прототипа MAC.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы в Правительстве Вологодской области, а также включены в лекционные курсы, послужили основой для постановки задач к курсовым и дипломным проектам в Вологодском государственном техническом университете.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы доложены на межрегиональной научно-практической конференции «Научно-экономический потенциал региона. Актуальные проблемы», г.Вологда, 26 апреля 2001г.; на международной научно-технической конференции «Информатизация процессов формирования открытых систем на основе СУБД, САПР, АСНИ и систем искусственного интеллекта», г.Вологда, 26-28 июня 2001г.; на международной научно-технической конференции «Моделирование, оптимизация и интенсификация производственных процессов и систем», г.Вологда, 3-6 октября 2001г.; на IX международной научно-технической конференции «Информационная среда вуза», г.Иваново, 20-21 ноября 2002г.; на XIV международной конференции «Применение новых технологий в образовании», г.Троицк, Московская область, 26-27 июня 2003 г.

ПУБЛИКАЦИИ. Основное содержание диссертационной работы отражено в 12 печатных трудах, из которых 2 статьи в центральных журналах, 6 докладов, 4 тезиса.

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа изложена на 170 страницах машинописного текста, содержит 4 таблицы, 40 иллюстраций, состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, включающего 137 наименований, приложений на 39 страницах.

Заключение диссертации по теме «Управление в социальных и экономических системах», Дианов, Сергей Владимирович

Выводы по главе 4.

В данной главе представлены результаты вычислительных экспериментов по исследованию моделей отдела писем и приема граждан и прототипа мультиагентной системы отдела писем и приема граждан.

В соответствии с представленной во второй главе диссертационной работы математической моделью процесса организации работ по рассмотрению обращений, на основании параметров работы ОППГ Правительства Вологодской области, полученных в результате проведенных экспериментов, опросов, статистического анализа баз данных и наблюдений, а также параметров работы прототипа MAC ОППГ, полученных в результате проведенного эксперимента, произведен расчет характеристик моделей ОППГ Правительства Вологодской области и прототипа MAC ОППГ.

В целях упрощения проведения вычислительных экспериментов по моделированию рассматриваемых систем и более наглядного представления получаемых результатов предложено использование имитационного моделирования. На языке GPSS World создана имитационная модель процесса организации работ по рассмотрению обращений в СОУ и проведен расчет характеристик ОППГ и MAC ОППГ с ее использованием.

Полученные результаты вычислительных экспериментов свидетельствует о существенно более высоких показателях эффективности прототипа MAC.

- 169-ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной диссертационной работе были получены следующие основные научные и практические результаты:

1. Проведен анализ предметной области организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ.

2. Проведен анализ существующих технологий построения информационных систем организационного управления, выявлены их недостатки.

3. Обосновано применение мультиагентной технологии для создания информационных систем организационного управления, рассмотрены и проанализированы существующие наработки в области мультиагентных технологий, выявлена необходимость создания специализированной технологии разработки МАСОУ.

4. Разработана модель процесса организации работ по рассмотрению обращений граждан в СОУ в нотации теории систем массового обслуживания, которая позволяет производить оценку эффективности функционирования службы, ответственной за организацию работ по рассмотрению обращений граждан.

5. Разработаны модели агентов МАСОУ, основанные на трехуровневом представлении СОУ.

6. Разработаны модели процессов МАСОУ, основанные на определении поведения агентов системы в соответствии с логическим выводом по базе знаний.

7. Разработаны модели взаимодействия компонентов МАСОУ, основанные на осуществление взаимодействия компонентов посредством изменения одним из них части информационной среды другого.

8. Разработана технология проектирования МАСОУ, основывающаяся на адаптированной методологии построения распределенных интеллектуальных информационных систем, в которой первоначальный этап концептуализации предложено проводить с использованием методологии функционального моделирования.

9. В соответствии с предложенной технологией проектирования МАСОУ разработан прототип мультиагентной системы отдела писем и приема граждан.

- nolo, с использованием аналитических моделей произведен расчет параметров эффективности функционирования существующего отдела писем и приема граждан и прототипа MAC отдела писем и приема граждан.

11. На языке GPSS World построена имитационная модель ОППГ, с использованием которой произведен расчет характеристик работы существующего отдела и прототипа MAC.

12. Проведен анализ результатов экспериментальных исследований, в результате которого выявлено повышение эффективности функционирования ОППГ с использованием мультиагентного подхода.

- 171

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Дианов, Сергей Владимирович, 2004 год

1. Рубцов С.В. Целевое управление в корпорациях. Управление изменениями. -М., 2001.

2. Теория активных систем / Труды международной научно-практической конференции в двух томах. (19-21 ноября 2001г., Москва, Россия). Общая редакция В.Н. Бурков, Д.А. Новиков. М.: ИПУ РАН, 2001. Том 1. - 182 с.

3. Цыгичко В.Н. Руководителю о принятии решений. М.: Инфра-М, 1996. 272 с.

4. Литвак Б.Г. Разработка управленческого решения: Учеб. М.:Дело, 2000. -392 с.

5. Мильнер Б.З. Теория организаций. М.: ИНФРА-М, 1998. - 336 с.

6. Иванов В.Н., Патрушев В.И. Инновационные социальные технологии государственного и муниципального управления: В.Н.Иванов, В.И.Патрушев. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ЗАО «Издательство «Экономика», 2001. - 327 с.

7. Тихомиров Ю.А. Управленческое решение. М.: Политиздат, 1974. 33 с.

8. Организационное управление и искусственный интеллект. / Труды Института системного анализа Российской академии наук. М.: Едиториал УРСС, 2003. -448 с.

9. Петров А.В., Федулов Ю.Г. Подготовка и принятие управленческих решений. М.: Издательство РАГС, 2000. 241 с.

10. Райков А. Н. Системы виртуальной реальности для поддержки принятия решений // М: ВИМИ, Вестник РОИВТ, 1996, № 1. С. 46-54.

11. Ларичев О.И. Наука и искусство принятия решений. М.: Наука, 1979. - 200 с.

12. Ларичев О.И., Мечитов А.И., Мошкович Е.И., Фуремс Е.М. Выявление экспертных знаний. М.: Наука, 1989. - 128 с.

13. Тихомиров М.М. Принципы групповой автоматизированной подготовки сводных аналитических докладов на ситуационном центре / Информационные технологии в структурах государственной службы. Сб. науч. трудов // М.: РАГС, 1999, вып. 3.

14. Vissar W. Designers' activities examined at three levels: organization, strategies and problem-solving processes //Knowledge-Based Systems. Vol.5, N 1. - March 1992.-P. 92- 104.

15. Саати Т. Керне К. Аналитическое планирование организационных систем. -М.: Радио и связь. 1991.

16. Артемьев В.И. Обзор способов и средств построения информационных приложений. // Системы Управления Базами Данных. 1996, № 5-6. С. 52-63.

17. Позин Б.А. Современные средства программной инженерии для создания открытых прикладных информационных систем. // Системы Управления Базами Данных. 1995, № 1. С. 139-144.

18. Горин С.В., Тандоев А.Ю. Применение CASE-средства ERvvin 2.0 для информационного моделирования в системах обработки данных. // Системы Управления Базами Данных. 1995, № 3. С. 26-40.

19. Маклаков С.В. BPwin и ERwin. CASE-средства разработки информационных систем. М.: Диалог-Мифи, 1999. - 256 с.

20. Вендров A.M. Практические рекомендации по освоению и внедрению CASE-средств. // Системы Управления Базами Данных. 1997, № 1. С. 62-73.

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

22. Новоженов Ю.В., Звонкин М.З., Тимонин Н.Н. Объектно-ориентированные CASE-средства. // Системы Управления Базами Данных. 1996, № 5-6. С. 119-125.

23. Калянов Г. Номенклатура CASE-средств и виды проектной деятельности. // Системы Управления Базами Данных. 1997, № 2 С. 61-64.

24. Александр Громов, Мария Каменнова, Александр Старыгин. Управление бизнес-процессами на основе технологии Workflow. // Открытые системы. -№1. С. 35-41.

25. Berg А. V., Boumans A. and Spanholff G. De aanval op starre informatievoorziening: Workflow-management. Computable, 26(21) (1993).

26. Koulopoulos Т., The Workflow Imperative. Van Nostrand Reinhold, 1995.