Метод підтримки прийняття рішень при розробці інформаційних систем на основі мультиагентного підходу
Вантажиться...
Дата
2023
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім.Ігоря Сікорського
Анотація
Дисертаційна робота присвячена вирішенню проблеми розробки методу підтримки прийняття рішень у сфері створення інформаційних систем на основі мультиагентного підходу. Об'єктом автоматизації виступає організаційно–технічна система, що є сукупністю організаційної структури і технічних засобів, тобто спільно розглядається людина та інформаційна система.
Успіх розробки інформаційної системи багато в чому визначається розробкою методологічного підходу, використовуваного в процесі проектування. Так, наявні методи і інструменти не забезпечують єдину модель інформаційної системи, як з точки зору розробника, так і користувача – предметного фахівця. Організаційно-технічна система характеризується процесами прийняття рішень, які передбачають роботу зі знаннями, що формалізовані сценаріями, а в деяких випадках пов'язані з координацією рішень, на жаль, існуючі методи не дозволяють комплексно вирішувати питання формалізації та інформатизації процесів прийняття рішень. Для аналізу, вдосконалення та перепроектування бізнес–процесів в організаційно-технічній системі використовуються симуляційні та мультиагентні засоби моделювання. Проте, використання цих інструментів на етапах автоматизації та інформатизації все ще обмежене з двох причин: з однієї сторони, суттєві витрати на розробку імітаційної моделі, а з іншої – відсутність можливостей використовувати отримані результати і знання на етапах автоматизації. Ефект від інформатизації буде набагато вищим, якщо вирішувати завдання автоматизації разом із завданням удосконалення бізнес–процесів.
Метою дисертації є розробка методу і програмного забезпечення в області створення інформаційних систем для аналізу варіантів реалізації процесів в організаційно-технічних системах за допомогою імітаційного моделювання з метою скорочення часу на впровадження інформаційних систем шляхом автоматизації процесів переходу між етапами розробки, а також зменшення кінцевих витрат при розробці інформаційних систем.
Таким чином, актуальним є аналіз існуючих динамічних моделей процесів організаційно-технічної системи та моделей архітектури інформаційних систем, та на їх основі, створення методу підтримки прийняття рішень, що поєднує у собі ці підходи, а також програмного забезпечення для його реалізації – системи підтримки прийняття рішень.
Великий внесок та розвиток питань підтримки прийняття рішень та мультиагентних систем зробили роботи наступних дослідників: Александрова Д.В., Боема Б., Буча Г, Барабаша О.В., Вендрова А.М., Коршевнюка Л.О., Гейна К., Городецького В.І., Коваля О.В., Калянова Г.М., Тоценко В.Г., Карсаєва О.В., Коваленко А.Є., Мінського М., Бідюка П.І., Ойхмана Є.Г., Попова Е.В., Тимощука О.Л., Рамбо Дж., Ройса У., Сарсона Т., Пилиповича А.Ю., Хаммера М., Дж. Чампі, Jennings, N.R., Wooldridge М J., Швецова О.М., та ін.
Об'єкт дослідження – процеси розробки інформаційних систем та автоматизації організаційно-технічних систем.
Предмет дослідження – методи підтримки прийняття рішень у сфері розробки інформаційних систем з використанням мультиагентного підходу.
Методи дослідження – для досягнення мети дисертації використовуються наступні методи: методи прийняття рішень(фреймово–семантичний підхід), системний аналіз, теорія проектування інформаційних систем, моделювання та експертне моделювання, методології структурного та об'єктно–орієнтованого аналізу та проектування, мультиагентний підхід
Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що в дисертаційній роботі:
– вперше розроблено архітектуру програмного забезпечення для
автоматизації процесу проектування діаграм DFD, IDEF0, UML–схем прецедентів, послідовностей і класів, а також програмного інтерфейсу при проектуванні інформаційної системи, що базується на удосконаленому методі підтримки прийняття рішень та розробленому методі трансформації моделі організаційно-технічної системи в модель інформаційної системи, використання якої дозволяє спростити процес розроблення програмного забезпечення інформаційних систем та надає можливість створення прототипу форм інтерфейсу користувача
– вперше розроблено концептуальну модель предметної області організаційно–технічної системи, що заснована на фреймово–семантичному представленні знань та дозволяє більш повно відобразити предметну область організаційно–технічної системи, впорядкувати та вдвічі прискорити процес розробки програмного забезпечення інформаційної системи;
– удосконалено метод підтримки прийняття рішень для завдання розробки інформаційної системи на основі інтеграції структурних, агентних та об’єктно–орієнтованих підходів, який відрізняється від існуючих методів використанням інформаційної складової опису предметної області на основі аналізу інформаційних потоків для побудови концептуальної моделі інформаційної системи, що дозволяє значно прискорити та спростити розробку програмних комплексів, що дозволяє прискорити розробку програмних комплексів у середньому в 1,8 разів;
– вперше розроблено метод трансформації моделі організаційно–технічної системи в модель інформаційної системи, що сформована як сукупність діаграм функціонального та об'єктно–орієнтованого підходу на основі використання концептуальних моделей предметної області. Даний метод дозволяє побудувати взаємно–однозначну відповідність між концептуальною моделлю предметної області організаційно–технічної системи та моделлю інформаційної системи для забезпечення ефективної взаємодії між фахівцями–предметниками та ІТ–фахівцями.
Практичне значення роботи полягає в тому, що результати дослідження лягли в основу реальних алгоритмів, методів і систем підтримки прийняття рішень
у сфері створення інформаційних систем, при цьому, зокрема:
– розроблено програмне забезпечення для перекладу моделі організаційно-технічної системи в модель інформаційної системи як сукупність діаграм функціонального та об'єктно–орієнтованого підходу;
– розроблено програмне забезпечення для моделювання користувацького інтерфейсу інформаційної системи.
– розроблено нову методику переходу від об'єктів концептуальної моделі предметної області організаційно-технічної системи до об'єктів концептуальної моделі предметної області інформаційної системи, що вирішує завдання встановлення відповідності концептів предметної області автоматизованих процесів організаційно-технічної системи концептам предметної області інформаційної системи, який ліг в основу розробки та створення проблемно–орієнтованої системи підтримки прийняття рішень, що дозволяє на відміну від існуючих методів формувати узгоджені між собою діаграми структурного та об'єктно–орієнтованого підходу, що описують архітектуру інформаційної системи.
Розроблений метод і система підтримки прийняття рішень в області створення інформаційної системи дозволяють аналізувати варіанти реалізації процесів в організаційно-технічних системах за допомогою імітаційного моделювання, скорочувати час на впровадження інформаційних систем шляхом автоматизації процесів переходу між етапами розробки, а також зменшувати кінцеві витрати при розробці інформаційних систем.
Дисертаційна робота виконана відповідно з поточними та перспективними планами наукової та науково–технічної діяльності Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» і є частиною досліджень в рамках науково–дослідних робіт:
– "Методи забезпечення функціональної стійкості розподілених інформаційних систем підприємств." Державний реєстраційний номер: № 0121U108334, КПІ, м. Київ.
– "Управління ризиками сталого розвитку території з використанням методів штучного інтелекту" Державний реєстраційний номер: № 0120U105256, КПІ,
м. Київ
– "Дослідження системи оцінки рівня інтернаціоналізації науково–дослідних установ" Державний реєстраційний номер: № 0121U110151, КПІ, м. Київ
У першому розділі розглянуто етапи системного аналізу розробки інформаційних систем. Проведено огляд та порівняльний аналіз найбільш поширених CASE–засобів, визначено вимоги до створення інтелектуальної системи прийняття рішень у області розробки інформаційних систем.
У другому розділі визначено вимоги до методу підтримки прийняття рішень у області розробки інформаційних систем для організаційно-технічних систем, проаналізовано існуючі моделі представлення динамічних моделей процесів, розроблено концептуальну модель предметної області організаційно–технічної системи, що заснована на фреймово–семантичному представленні знань.
У третьому розділі на основі методу підтримки прийняття рішення представлені принципи розробки та технічні рішення розробленої системи прийняття рішень.
У четвертому розділі представлено приклад використання розробленого програмного продукту реальному проекті та проведено аналіз ефективності запропонованого методу підтримки прийняття рішень у розробленому модулі з сторонньою реалізацією задачі у пакетах аналогах, що показав скорочення часу переходу між етапами розробки інформаційних систем.
Мета досліджень щодо скорочення часу та зниження витрат на розробку і впровадження інформаційних систем досягнута та всі часткові завдання вирішені повністю. Наукові результати досліджень є внеском у розвиток теоретичних і прикладних основ розроблення та дослідження моделей і методів підтримки прийняття рішень при розробці інформаційних систем на основі мультиагентного підходу.
Опис
Ключові слова
підтримка прийняття рішень, організаційно–технічна система, імітаційне моделювання, автоматизація, концепти предметної області, інформаційна система, інформаційна технологія, стійкість системи, архітектура програмного забезпечення, семантичні та фреймові мережі, розподілені бази даних, decision support, organizational and technical system, simulation modeling, automation, concepts of the subject area, information system, information technology, system stability, software architecture, semantic and frame networks, distributed databases.
Бібліографічний опис
Колумбет, В. П. Метод підтримки прийняття рішень при розробці інформаційних систем на основі мультиагентного підходу : дис. … д-ра філософії : 121 Інженерія програмного забезпечення / Колумбет Вадим Петрович. – Київ, 2023. – 192 с.