Аналитико-синтетический подход к проектированию информационных систем управления агропромышленным комплексом

УДК 004.414.2

Т. И. Гайрабекова

АНАЛИТИКО-СИНТЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ПРОЕКТИРОВАНИЮ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ АГРОПРОМЫШЛЕННЫМ КОМПЛЕКСОМ

T. I. Gayrabekova

ANALITICAL AND SYNTHETIC APPROACH TO DESIGNING OF INFORMATION CONTROL SYSTEMS OF AGRARIAN AND INDUSTRIAL COMPLEX

Проанализированы достоинства и недостатки аналитического и синтетического подходов к проектированию информационных систем одной предметной области. Рассмотрен метод, сочетающий преимущества обоих подходов, и рекомендации по его использованию. Объектом автоматизации является организационная система управления региональным агропромышленным комплексом. Применены принципы информационного моделирования, определены теоретико-множественные модели бизнес-процессов и бизнес-функций. Рассмотрен пример проектирования структуры информационно-аналитической системы для многоуровневой иерархической организационной системы управления агропромышленным комплексом и способы формирования и агрегирования отчетной информации в рамках данной системы.

Ключевые слова: информационное моделирование, бизнес-процесс, агропромышленный комплекс.

Merits and demerits of analytical and synthetic approaches to designing of information systems of one subject domain are analysed. The method combining advantages of both approaches, and recommendations about its use is considered. The object of automation is the organizational control system of regional agriculture complex. Principles of information modeling are applied, analytical models of business processes and business functions are defined. The example of designing of the structure of information and analytical system for the multilevel hierarchical organizational control system of agrarian and industrial complex and ways of formation and aggregation of the accounting information within the limits of the given system is considered.

Key words: information modeling, business process, agricultural and industrial complex.

Введение

Пристальное внимание государства и общества к развитию и стабильному функционированию агропромышленного комплекса (АПК) в России носит стратегический характер. Централизованная поддержка, оказываемая агропромышленным предприятиям, напрямую зависит от востребованности производимой сельхозпродукции на условиях восполняемости ресурсов. Управление АПК в современных условиях нацелено на регулирование агропромышленного производства и рынков сельхозпродукции, прогнозирование его динамики, адаптацию АПК к изменению экономических условий, диктуемых внешней средой, и должно координироваться с помощью информационно-управляющих систем. Тем не менее практика показывает, что большинство существующих информационных ресурсов, имеющих в основе банки данных, построено с использованием неоднородных программных средств, несовместимых с информационными системами (ИС). Отсутствие единой концепции развития региональных информационных ресурсов затрудняет возможность интеграции существующих ИС, что вызвано либо технологическими причинами, либо отсутствием кроссплатформенности приложений.

Целью исследований являлось совершенствование механизмов проектирования вновь создаваемых ИС управления АПК на основе аналитико-синтетического подхода к созданию информационных моделей.

Методология и методика информационного моделирования

Информационное обеспечение процессов управления АПК содержит информацию о внутренней и внешней среде аграрного рынка, информацию, необходимую для формирования и реализации управленческих решений, информацию для планирования его деятельности. Сис-

темология целеобразующих факторов, на которых построена методология создания ИС, связана с трихотомичностью познания объекта управления с позиции единичного, общего и особенного [1]. Методологические исследования требуют единства анализа предметной области и синтеза информационных моделей на основе системно-интеграционного метода.

Информационная модель представляет в виде схем взаимосвязанные потоки информации, циркулирующие в процессе управления объектом, в данном случае - организационной системой. Процесс создания информационной модели предваряет стадия анализа предметной области, инициирующей атрибуты предметной области (объекты, концепты, функции, свойства, операции) и взаимосвязи между ними. Это приводит к созданию структурно-функциональных моделей бизнес-процессов (БП) в одной из типовых нотаций - ГОЕБО, ГОЕБЗ, БРБ, АКК, БРМК, иМЬ, позволяющих избавиться от абстракции исходного объекта моделирования и перейти к его информационному описанию, отражающему интересы и цели исследователя. Расширением структурно-функциональных моделей являются workflow-модели, эмулирующие материальные и информационные потоки БП любой сложности. Данные модели позволяют синтезировать информационную модель БП из блоков с использованием аппарата сетей Петри. Корректность информационных моделей определяется адекватностью структуры имитируемого БП и обычно проходит экспертизу с привлечением менеджера заданного уровня управления организационной системы. Широкий спектр информационных моделей и их нотаций связан со степенью изученности БП, его устоявшихся закономерностей, определенности поведения его активных элементов. Информационные модели БП управления АПК предполагают, что объект управления является социально-экономической системой, в которой наблюдается частичная управляемость процессов.

Проблемы информационного моделирования в АПК

Моделирование таких сложных комплексных информационных объектов, как АПК осложняется следующими обстоятельствами:

— наличие значительного количества экономических субъектов, отличающихся свойствами, структурой, регламентом механизма управления, сложностью выполняемых функций;

— различие в формах собственности данных субъектов, определяющее отношение к существующей системе управления АПК;

— учет влияния внешней среды, обладающей значительной долей неопределенности (включая метеорологические факторы);

— неодинаковая природа отраслей сельского хозяйства (рыборазведение, животноводство, растениеводство и др.) и, соответственно, происходящие в них изменения, приводящие к отсутствию единства в типовых БП;

— территориальная рассредоточенность производства и удаленность структурных подразделений, расширяющие границы самостоятельности сельскохозяйственных предприятий [2].

Аналитический и синтетический подходы к моделированию

Аналитический подход предполагает начальное представление цельной информационной модели регионального АПК как элемента сельскохозяйственной системы России. Поскольку процесс информатизации государственной власти, регулируемый сверху, основан на внедрении типовых решений, информационная модель верхнего уровня будет иметь типовые входные и входные информационные потоки, механизм управления, позволяющий адаптировать данную информационную модель к федеральной макромодели. Декомпозиция данной модели позволит создать отдельные модели, учитывая четыре вида признаков: информационные модели объектов, процессов, проектов и среды [3]. Для одного типа объектов возможна дальнейшая иерархическая декомпозиция, порождающая информационные модели нижнего уровня. Например, аналитический подход к декомпозиции БП определяет следующую логическую последовательность группы БП управления: БП стратегического планирования ^ БП текущего планирования ^ БП оперативного управления. Данный принцип тождественен модели информационной инфраструктуры ЕИР-системы, ядром которой является система управления БП (БРМ-система) -прототип органа управления организационной системы. Его поведение описывается набором сценариев выполнения БП.

При синтетическом подходе при построении информационных моделей вначале проектируются информационные субмодели отдельных конкретных информационных объектов и процессов, которые далее объединяются в модели и макромодели, тождественные информационной модели всей системы. В этом случае БП наследуют индивидуальные свойства информационных процессов или объектов, относящихся к животноводству, рыбодобыче и переработке, растениеводству. Например, инжиниринг БП планирования, учета и анализа потребует разработки единой модели БП для объектов одной отрасли сельского хозяйства нижнего иерархического уровня.

В регионах до сих пор именно таким образом решались задачи региональной информатизации: проектировались ИС для оперативного решения ежедневных задач, устранения рутинности вычислений и повышения оперативности обработки информации. Экономическая эффективность в этом случае основывалась на двух составляющих: совершенствование исполнения типовых бизнес-процессов в организации и сокращение времени на обработку информации, высвобождающее рабочее время персонала для расширения его функциональных возможностей.

Преимущества и недостатки. Сравним преимущества и недостатки обоих подходов. Синтетический подход позволяет распределить процесс создания ИС для данной предметной области вдоль оси времени: создание ИС, тиражирование, масштабирование. Поскольку процесс проектирования включает отладку, тестирование и привязку ИС к заданному объекту автоматизации, экономический эффект проявляется уже на этапе внедрения, независимо от ввода системы в целом. Недостатком синтетического подхода при информатизации задач управления является утеря или отсутствие учета отдельных индикаторов эффективности либо отсутствие возможности агрегировать показатели, измеренные по факту в различных метриках или с различной периодичностью. Практика показывает, что при интеграции учетно-аналитических систем, используемых в АПК на местах, определяется пересечение всех множеств аналитических показателей, генерируемых разнообразными ИС. Полученное множество имеет меньшую мощность, чем его формирующие, что сужает возможности комплексной оценки эффективности. Среди оставшихся показателей некоторые имеют общее семантическое подобие, но измерены различными способами, не позволяющими использовать единую метрику для интеграции. Отсутствует возможность появления синергетического эффекта от интеграции ИС, снижается четкость в представлении информационных ресурсов общего назначения, поиске необходимой информации, организации и управлению метаданными.

Достоинством аналитического подхода является наследование принципов и требований, предъявляемых к системе управления, повторяющееся от макромодели к субмоделям. Значительно облегчается моделирование процессов хранения и пополнения данных, менеджмента корпоративных знаний, условий синхронизации информации для агрегирования и анализа. Не вызывает трудностей наращивание системы, подключение новых пользователей. Недостатком аналитического подхода является высокая стоимость технологических решений - так же, например, как при внедрении системы электронных государственных услуг, где каждая услуга, предлагаемая как федеральное типовое решение, имеет большую цену.

Аналитико-синтетический подход в проектировании ИС. Экономически выгодно создание промежуточных вариантов, определяющих концептуальную информационную модель всей системы, ее структуру и принципы интеграции отдельных функциональных блоков. Одновременно с этим должны разрабатываться типовые информационные модели отдельных важных блоков системы. Аналитико-синтетический подход в этом случае заключается в предшествовании процессов синтеза анализу предметной области. Синтез охватывает макромодель системы в целом, указывая целевые направления ее декомпозиции для нисходящего анализа и последующего обобщения. В случае выявления несоответствия моделей БП целям и требованиям, предъявленным к информационной модели вышестоящего уровня, используется тактический реинжиниринг БП. Он основан на переходе от модели «как есть» (синтетической информационной модели, агрегирующей информационные модели нижестоящего уровня) к модели «как будет» (аналитической модели, полученной от детализации вышестоящей модели).

Иерархическая структура системы информационных моделей АПК должна определяться уровнями: международным, федеральным, региональным, отраслевые. Отраслевые модели в качестве информационных объектов могут содержать субмодели отдельных предприятий и элементов, необходимых для принятия решений. Информационные модели предприятий АПК должны учитывать существующую структуру технологических связей производства и управления, используя ее элементы для отражения процессов материального и информационного обмена.

Международный уровень должен регулировать информационные потоки между АПК различных государств, информационные потоки федерального уровня связаны с планированием и учетом производства агропродукции, регулированием продовольственных рынков, контроля за распределением финансовых средств, баланса лимитов и квот.

Формализация информационных моделей системы управления регионального АПК

Рассмотрим множество информационных моделей, представляющих совокупность БП регионального АПК, где каждая модель описывает БП одной отрасли, представляя их для типового предприятия в виде

М = {Mt, i = 1#},

где Мi = {MAtr, SMi} — кортеж, соответствующий i-й отраслевой модели; N - количество отраслей; Atr = {Atrb Atr2, ...} - атрибуты; MAtr — множество атрибутов i-й модели; SMi - множество моделей, соответствующих моделям различных предприятий, полученное после декомпозиции вышестоящего уровня.

При аналитическом подходе процесс моделирования сводится к переходу от информационной модели вышележащего уровня к составляющим ее моделям.

Глобальный БП управления АПК представим в виде кортежа [4]:

BP = {SBP, LOG, INP, OUT, F, A}, где SBP = {SBPp, p = 1, KSBP} — множество подпроцессов, составляющих заданный БП;

LOG = {LOGi, l = 1, KLOG} - множество технологических условий связывания подпроцессов (потоки управляющих воздействий, потоки данных, финансовые и материальные потоки); INP = {INPj, j = 1,KINP} - множество входных ресурсов БП; OUT = {OUTk, к = 1,KIOT} - множество выходных ресурсов; F = {Fs, s = 1, KF} - множество бизнес-функций данного процесса; А = {A(BP), G(BPi), KR(G(BPi)} - атрибутивное описание БП, представимое кортежем,

где A(BPi) - множество атрибутов i-го БП; G(BPt) - множество целей; KR(G (BPi) - множество индикаторов достижения цели.

Владельцем БП является организационная система, модель которой представима в виде следующего кортежа:

OS = {OTR, А, SLOG},

где OTR = {OTRs, s = 1, RF)} - множество подсистем исходной системы управления, декомпозируемых в зависимости от известных бизнес-функций; А = {A(OTRs)} — множество атрибутов s-й

подсистемы; SLOG = {SLOGv, v = 1, KSLOG} - множество условий связывания подсистем (структура управления внутри организационной системы).

В качестве примера рассмотрим глобальный БП, связанный с формированием аналитической отчетности по региональному АПК. Использование аналитического подхода для информационной модели БП предполагает, что декомпозиция глобального БП на подпроцессы тождественна декомпозиции организационной системы на подсистемы и должна проходить по отраслевому принципу с сохранением бизнес-функции глобального процесса для БП нижних уровней. Каждая бизнес-функция Fs имеет вид

Fs = {A, INP, OUT, FO},

где A - набор атрибутов; INP, OUT - поток входных и выходных данных; FO - набор бизнес-операций или управляющих воздействий, необходимых для достижения цели. Набор атрибутов для бизнес-операций довольно широк и может содержать такие характеристики, как код показателя, начальное и конечное время для формирования отчетности, нормативный срок. В атрибутивном описании бизнес-функции A

может идентифицировать некоторое состояние БП, поэтому ему приписываются такие атрибуты, как имя, значение, норматив.

Формирование потока аналитической отчетности можно представить как преобразование вида OUT = Fs(INP), где структура потока данных INP изменяется для каждого уровня системы.

Например, для создания региональной информационно-аналитической системы формирования оперативной отчетности о ходе сбора и реализации сельскохозяйственной продукции необходима следующая детализация информации, полученная путем декомпозиции процесса сверху вниз:

— уровень 0 - региональное управление (министерство) сельского хозяйства;

— уровень 1 - отрасли: отрасль 1: растениеводство, отрасль 2 — животноводство и др.;

— уровень 2 - производители: 1 - сельскохозяйственные предприятия, 2 - крестьянско-фермерские хозяйства, 3 - население;

— уровень 3 - виды продукции: овощи, бахчи, картофель, фрукты;

— уровень 4 - цена: 1 - оптовая, 2 — рыночная.

Применение аналитико-синтетического подхода предполагает выполнение следующих этапов:

1. Определение концептуальной информационной модели системы сбора аналитической отчетности иерархической структуры, для всех уровней которой могут быть использованы следующие принципы интеграции:

— агрегирование информации по виду продукции;

— вычисление средней рыночной и оптовой цены.

2. Разработка типовых информационных моделей:

2.1. Для уровней 3-4: виды продукции и определение ее цены.

2.2. Для агрегирования информации при переходе между уровнями снизу вверх.

3. Разработка дополнительных информационных моделей, необходимость в которых возникает в процессе учета и анализа. Например, появление таких показателей, как «Отгружено за пределы области» - «Реализовано в области» потребует декомпозиции уровня 3 (учет отгруженной продукции данного вида) либо уровня 4 (отчет отгруженной продукции производителя заданного типа).

4. Разработка принципов интеграции отдельных функциональных блоков для формирования показателей, позволяющая осуществлять запросы следующего типа:

— сколько картофеля, собранного населением, было отгружено за пределы области;

— какова средняя оптовая цена бахчевых в заданном районе;

— активность каких производителей вносит наибольший вклад в реализацию овощной продукции в регионе.

Заключение

Изложенные подходы представляются достаточно универсальными и могут быть использованы при информационном моделировании систем управления АПК различных уровней.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Фролова И. М. Аналитико-синтетическое исследование роли учета и контроля в управленческом процессе предприятия / Оренбург. гос. ун-т. - Оренбург, 2000. - 23 с. Рус. - Деп. в ВИНИТИ 15.02.00 № 385-В00.2.

2. Менеджмент в АПК / под ред. Ю. Б. Королева. - М.: КолосС, 2003. - 304 с.

3. Квятковская И. Ю. Концептуальная информационная модель регионального кластера // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. - 2009. - № 1. - С. 55-59.

4. Александров Д. В. Системное моделирование бизнеса: учеб. пособие. - Владимир: Ред.-изд. комплекс Владимир. гос. ун-та, 2004. - 300 с.

Статья поступила в редакцию 12.12.2011

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ

Гайрабекова Тамара Израиловна - Чеченский государственный университет; старший преподаватель кафедры «Информационные технологии»; sti_ing@mail.ru.

Gayrabekova Tamara Izrailovna - Chechen State University; Senior Teacher of the Department "Information technology"; sti_ing@mail.ru.